Historia y Limitaciones de la Mécanica Clásica

HISTORY OF PHYSICS
(HISTORIA DE LA FÍSICA)

La Mecánica Clásica es la ciencia matemática que estudia el desplazamiento de los cuerpos bajos las acciones de la fuerzas que los rodea.Galileo Galilei inició la era moderna de la mecánica usando las matemática para describir el movimiento de los cuerpos, su Mechanics, Publicado en 1623, introdujo los conceptos de fuerza y describió la constante acelerada del movimiento de los cuerpos (gravedad) cerca de la superficie de la tierra. 60 años después Isaac Newton formuló sus leyes de movimiento que él publicó en 1687 bajo el título , Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Principios Matemáticos de la Filosofía Natural).In el tercer libro, subtitulado De mundi systemate(En el sistema del mundo) Newton resolvió el más grande problema científico en su tiempo aplicando su ley de Gravitación Universal para determinar el movimiento de los planetas. Newton estableció un enfoque matemático al análisis del fenómeno físico o "physical phenomena en la cual anunció que era innecesario introducir causas finales (hypothesis) que no tengan una base experimental,"Hypotheses non fingo" (No enmarco ninguna hipótesis), Sino que los modelos físicos se construyen de observaciones experimentales y luego se hizo general por inducción, Esto condujo a un grandioso siglo de las aplicaciones de los principios de la mecánica newtoniana a muchos nuevos problemas culminando en el trabajo de Leonhard Euler. Euler empezó un estudio sistemático del movimiento tridimensional de los cuerpos rígidos dirigiéndolos a un conjunto de ecuaciones dinámicas conocidas actualmente como Las ecuaciones de movimiento de Euler.

Junto a este desarrollo y refinamiento de el concepto de Fuerza y sus aplicaciones a la descripción del movimiento,El concepto de la energía poco a poco emergió, culminandose en el medio del XIX siglo en el descubrimiento del principio de conservación de energía y sus inmediatas aplicaciones a las leyes de la termodinámica.Los principios de conservación son ahora centrales a nuestro estudio de la mecánica; La conservación del momentum,energía y momentum angular permitió una nueva reformulación de la mecánica clásica.

Durante este periodo la metodología experimental y las herramientas matemática de la mecánica Newtoniana se aplicaron a otros sistemas no rígidos (non-rigid systems) de partículas conduciendo a el desarrollo de  continuum mechanics o Mecánica de medios continuos. Las teorías de la mecánica de fluidos, mecánica de Ondas, y electromagnetismo emergió diringiendola a el desarrollo de la teoría de onda de la luz.Sin embargo habían una gran cantidad de aspectos desconcertantes de la teoría de onda de la luz.Por ejemplo,  La luz se propaga a través de un medio, El "éter"? Una serie de experimentos ópticos, culminandose en el experimento de Michelson-Morley en 1887 descartaron la hipótesis de un medio estacionario. Muchos intentos se hicieron para reconciliar la evidencia experimental con la mecánica clásica pero los desafíos eran mas fundamentales. Los conceptos básicos del tiempo y espacio obsoleto que Newton había definido en The Principia, Eran así mismos  inadecuados para explicar una serie de observaciones experimentales. Albert Einstein insistiendo en un Replanteamiento Fundamental de los conceptos de espacio , tiempo y la relatividad del movimiento,En su Teoría especial de la relatividad (1905)  pudo resolver los conflictos aparentes entre la Óptica y la mecánica Newtoniana,En particular, La relatividad especial provee  el marco necesario para describir el movimiento de los objetos moviéndose a gran escala.(Velocidad mayor a v>0.1 c).

Una segunda limitación en la validad de la mecánica apareció a la escala de longitud microscópica. Una nueva teoría, Mecánica estática "statical mechanics" se desarrolló relacionando las propiedades microscópicas de los átomos y moléculas individuales a las propiedades termodinámicas macroscópicas   o mole de los materiales. Empezó en el medio del siglo XIX, nuevas observaciones a muy pequeña escala revelaron anomalías en el comportamiento predicho de los gases(capacidad calórica). Ello llegó a ser  cada vez más claro que la mecánica no explicó adecuadamente a extenso rango de fenómenos nuevamente descubiertos a escalas de longitud atómicas y subatómicas.Una realización esencial fue que el lenguaje de la mecánica clásica no era incluso adecuada cualitativamente  para describir ciertos fenómenos microscópicos "microscopics phenomena".Ya a principios del siglo XX,  La mecánica Cuántica aportó una descripción matemática del fenomena microscópico en completo acuerdo con nuestro conocimiento empírico de todo el fenomena no relativista.

En el siglo XX, En cuanto las observaciones experimentales condujeron a un  conocimiento más detallado de las propiedades del universo a grande escala, La ley de Gravitación Universal de Newton ya no era precisamente modelado  el universo observado y se necesitó que sea reemplazado por la relatividad general. A finales del siglo XX e inicios del siglo XXI muchas  nuevas observaciones, Por ejemplo: La expansión acelerada del universo ha requerido la introducción de nuevos conceptos como la Energía Oscura que puede conducirnos una vez más a un replanteamiento fundamental de los conceptos básicos de la Física  para explicar el fenomena observado "Observed Phenomena".