sábado, 7 de agosto de 2021

Imprescindible mecánica


En el mundo contemporáneo, cualquier persona culta debe tener un conocimiento básico de la estructura del universo y de sus leyes; por ello, el proyecto 2061 de la American Asociation for the Advancement of Science recomienda el estudio y comprensión del movimiento. Un estudio que engloba tanto la descripción del movimiento como la elucidación de sus causas, las fuerzas. Nada tengo que decir del primer aspecto, sí sobre el segundo ¿Cómo se aborda la comprensión de las fuerzas en cualquier introducción a la física? Se exhiben las tres leyes del movimiento de Newton, como si fueran unos axiomas de Aristóteles o las verdades del Evangelio cristiano. Aparecen las ecuaciones, dogmáticamente, milagrosamente, y con ellas se resuelven todos los problemas acerca de los movimientos que se presentan en la naturaleza. Esta manera de iniciar una ciencia fundamental para el entendimiento del entorno no parece ser la más oportuna, si queremos incidir en su base experimental.

Tal vez otra podría ser la iniciación a la dinámica; posterguemos las leyes de Newton y empecemos con el estudio de las leyes de conservación de la energía, del momento lineal y del momento angular. Recuerdo al profano que, para los físicos, una ley de conservación significa que existe un número que se puede calcular en un momento concreto, y que mientras la naturaleza se transforma, el número permanece invariable en cualquier momento posterior. La razón esencial de mi elección es que podemos justificar las leyes de conservación, tanto desde el punto de vista experimental como teórico. En lo que concierne al primero se pueden mencionar los experimentos y leyes de Mayer, Joule y Helmholtz sobre la energía; de Descartes, Huygens, Wallis y Wren sobre el momento lineal; y de Kepler sobre el momento angular. La propia naturaleza del universo también nos permite justificar las leyes de conservación de una manera teórica: si el espacio es homogéneo y uniforme (debido a la invariabilidad de las leyes físicas ante la translación), se deduce que el momento lineal se conserva; si el espacio es isótropo (debido a la invariabilidad de las leyes físicas ante una rotación), se deduce que el momento angular se conserva; y si las leyes físicas son invariables en el tiempo, se deduce que la energía se conserva. 

Por último, si alguien argumenta que el intuitivo concepto de la fuerza resulta imprescindible para entender la dinámica, le recuerdo que puede deducirse, fácilmente, de la ley de conservación del momento lineal. 

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