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Objetivos

Terminada la lección podrás:

Diferenciar entre la física clásica y la moderna.

Diferencias entre la física clásica y la moderna

Las principales diferencias entre la física clásica y la física moderna radican en los conceptos fundamentales que cada una utiliza para describir la naturaleza, así como en los dominios de aplicación. A continuación se destacan las diferencias clave:

Ámbito de aplicación:

Física clásica: Describe fenómenos que ocurren a escalas macroscópicas y velocidades bajas en comparación con la velocidad de la luz. Es aplicable en situaciones cotidianas y objetos grandes, como el movimiento de planetas, la caída de cuerpos y el comportamiento de gases y líquidos.
Física moderna: Se ocupa de fenómenos que ocurren a escalas extremadamente pequeñas (como átomos y partículas subatómicas) o a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, así como en campos gravitacionales intensos (por ejemplo, agujeros negros y expansión del universo).

Naturaleza de la materia y la energía:

Física clásica: La materia y la energía se consideran independientes. La materia está compuesta por partículas definidas, y la energía es una propiedad continua que puede transferirse entre objetos, pero no tiene una estructura granular.
Física moderna: En la mecánica cuántica, la materia y la energía tienen una naturaleza dual: pueden comportarse tanto como partículas como ondas. Además, la energía está cuantizada, es decir, existe en paquetes discretos llamados cuantos (fotones, por ejemplo).

Determinismo vs. Probabilidad:

Física clásica: Es determinista, lo que significa que, si se conocen todas las condiciones iniciales de un sistema, se puede predecir el futuro con precisión. Las leyes de Newton permiten calcular con exactitud las trayectorias de objetos.
Física moderna: Es probabilística. La mecánica cuántica introduce la incertidumbre en la medición de ciertas propiedades de las partículas (como su posición y momento). El principio de incertidumbre de Heisenberg establece que no se puede conocer simultáneamente con precisión ambas propiedades, lo que implica que solo podemos predecir probabilidades de resultados.

Relatividad del espacio y el tiempo:

Física clásica: En la física clásica, el espacio y el tiempo son conceptos absolutos e independientes entre sí. Se considera que el tiempo transcurre igual para todos los observadores y el espacio es un marco estático en el que ocurren los eventos.
Física moderna: La teoría de la relatividad de Einstein establece que el espacio y el tiempo están interrelacionados en un solo tejido llamado espacio-tiempo. Estos no son absolutos, sino relativos y dependen del movimiento del observador. El tiempo se dilata y el espacio se contrae cuando un objeto se mueve a velocidades cercanas a la velocidad de la luz.

Gravedad:

Física clásica: La gravedad en la física clásica se describe mediante la ley de gravitación universal de Newton, que la define como una fuerza que actúa instantáneamente a distancia entre dos masas.
Física moderna: En la relatividad general, la gravedad no es una fuerza a distancia, sino una curvatura del espacio-tiempo causada por la presencia de masa y energía. Los objetos se mueven en líneas curvas (geodésicas) debido a la deformación del espacio-tiempo.

Principio de superposición:

Física clásica: No tiene un equivalente exacto al principio de superposición cuántica. En el mundo clásico, los objetos están en un estado bien definido en cada momento (por ejemplo, un objeto está en una posición o en otra).
Física moderna: En la mecánica cuántica, las partículas pueden estar en múltiples estados a la vez (superposición), hasta que se realiza una medición. Un ejemplo famoso es el gato de Schrödinger, que puede estar vivo y muerto simultáneamente en un experimento mental.

Entrelazamiento cuántico:

Física clásica: No existe un equivalente clásico al entrelazamiento cuántico. Los objetos en la física clásica no pueden influenciarse instantáneamente entre sí a distancia sin una interacción física directa.
Física moderna: El entrelazamiento cuántico es un fenómeno donde dos partículas pueden estar correlacionadas de tal manera que el estado de una afecta instantáneamente al estado de la otra, sin importar la distancia que las separa, lo que desafía la intuición clásica.

Ecuaciones de movimiento:

Física clásica: Utiliza las leyes de Newton y las ecuaciones del electromagnetismo de Maxwell para describir el movimiento y la interacción de los objetos. Las ecuaciones son deterministas y continuas.
Física moderna: Utiliza las ecuaciones de la mecánica cuántica (como la ecuación de Schrödinger) para describir las partículas a nivel subatómico y las ecuaciones de la teoría de la relatividad para describir objetos a velocidades cercanas a la luz o en campos gravitacionales intensos. Estas ecuaciones son probabilísticas y a veces discretas.

Resumen de las diferencias:

Característica	Física clásica	Física moderna
Ámbito	Escalas macroscópicas, velocidades bajas	Escalas subatómicas, velocidades cercanas a la luz
Naturaleza de la materia	Partículas definidas, energía continua	Dualidad onda-partícula, energía cuantizada
Determinismo	Determinista	Probabilística
Espacio y tiempo	Absolutos e independientes	Relativos, espacio-tiempo curvo
Gravedad	Fuerza a distancia	Curvatura del espacio-tiempo
Superposición	No aplicable	Partículas pueden estar en varios estados simultáneamente
Entrelazamiento	No existe	Influencia instantánea entre partículas distantes

Tabla que resume las diferencias entre la física clásica y la moderna.

En conclusión, la física clásica es adecuada para describir fenómenos macroscópicos y cotidianos, mientras que la física moderna es esencial para entender el mundo subatómico, fenómenos relativistas y situaciones extremas. Ambas son necesarias para obtener una comprensión completa de la naturaleza.