La física es la rama de la ciencia que se ocupa de la naturaleza y las propiedades de la materia no viva y la energía de las que no se ocupan la química o la biología, y de las leyes fundamentales del universo material. Como tal, es un área de estudio enorme y diversa.
Para darle sentido, los científicos han centrado su atención en una o dos áreas menores de la disciplina. Esto les permite convertirse en expertos en ese estrecho campo, sin empantanarse en el enorme volumen de conocimientos que existe sobre el mundo natural.
Los campos de la física
La física se divide a veces en dos grandes categorías las cuales incluyen a todas las ramas de la física, basadas en la historia de la ciencia: La Física Clásica, que incluye los estudios que surgieron desde el Renacimiento hasta principios del siglo XX; y la Física Moderna, que incluye los estudios que se han iniciado desde ese periodo. Parte de la división podría considerarse la escala: la física moderna se centra en partículas más pequeñas, mediciones más precisas y leyes más amplias que afectan a la forma en que seguimos estudiando y comprendiendo el funcionamiento del mundo.
Otra forma de dividir la física es la física aplicada o experimental (básicamente, los usos prácticos de los materiales) frente a la física teórica (la construcción de leyes generales sobre el funcionamiento del universo).
Al leer las diferentes formas de física, debería ser obvio que hay algunas coincidencias. Por ejemplo, la diferencia entre astronomía, astrofísica y cosmología puede ser prácticamente insignificante a veces. Para todo el mundo, excepto para los astrónomos, astrofísicos y cosmólogos, que pueden tomarse las distinciones muy en serio.
Física clásica
Antes del cambio de siglo, la física se concentraba en el estudio de la mecánica, la luz, el sonido y el movimiento ondulatorio, el calor y la termodinámica, y el electromagnetismo. Los campos de la física clásica que se estudiaban antes de 1900 (y que siguen desarrollándose y enseñándose en la actualidad) son:
La acústica: El estudio del sonido y las ondas sonoras. En este campo se estudian las ondas mecánicas en gases, líquidos y sólidos. La acústica incluye aplicaciones para las ondas sísmicas, los choques y las vibraciones, el ruido, la música, la comunicación, la audición, el sonido submarino y el sonido atmosférico. De este modo, abarca las ciencias de la tierra, las ciencias de la vida, la ingeniería y las artes.
Astronomía: El estudio del espacio, incluidos los planetas, las estrellas, las galaxias, el espacio profundo y el universo. La astronomía es una de las ciencias más antiguas y utiliza las matemáticas, la física y la química para comprender todo lo que hay fuera de la atmósfera terrestre.
Física química: El estudio de la física en los sistemas químicos. La física química se centra en el uso de la física para comprender fenómenos complejos a diversas escalas, desde la molécula hasta un sistema biológico. Los temas incluyen el estudio de las nanoestructuras o la dinámica de las reacciones químicas.
Física computacional: La aplicación de métodos numéricos para resolver problemas físicos para los que ya existe una teoría cuantitativa.
Electromagnetismo: El estudio de los campos eléctricos y magnéticos, que son dos aspectos del mismo fenómeno.
Electrónica: El estudio del flujo de electrones, generalmente en un circuito.
Dinámica de fluidos / Mecánica de fluidos: Estudio de las propiedades físicas de los «fluidos», definidos específicamente en este caso como líquidos y gases.
Geofísica: Estudio de las propiedades físicas de la Tierra.
Física matemática: Aplicación de métodos matemáticamente rigurosos para resolver problemas dentro de la física.
Mecánica: El estudio del movimiento de los cuerpos en un marco de referencia.
Meteorología / Física del tiempo: La física del tiempo.
Óptica / Física de la luz: El estudio de las propiedades físicas de la luz.
Mecánica estadística: El estudio de grandes sistemas ampliando estadísticamente el conocimiento de sistemas más pequeños.
Termodinámica: La física del calor.
Física moderna
La física moderna abarca el átomo y sus componentes, la relatividad y la interacción de las altas velocidades, la cosmología y la exploración del espacio, y la física mesoscópica, aquellas piezas del universo que tienen un tamaño entre nanómetros y micrómetros. Algunos de los campos de la física moderna son
La astrofísica: El estudio de las propiedades físicas de los objetos en el espacio. Hoy en día, la astrofísica suele utilizarse indistintamente con la astronomía y muchos astrónomos son licenciados en física.
Física atómica: El estudio de los átomos, concretamente de las propiedades de los electrones del átomo, a diferencia de la física nuclear, que considera únicamente el núcleo. En la práctica, los grupos de investigación suelen estudiar la física atómica, molecular y óptica.
Biofísica: El estudio de la física en los sistemas vivos a todos los niveles, desde las células individuales y los microbios hasta los animales, las plantas y los ecosistemas completos. La biofísica se solapa con la bioquímica, la nanotecnología y la bioingeniería, como la derivación de la estructura del ADN a partir de la cristalografía de rayos X. Los temas pueden incluir la bioelectrónica, la nanomedicina, la biología cuántica, la biología estructural, la cinética enzimática, la conducción eléctrica en las neuronas, la radiología y la microscopía.
Caos: El estudio de los sistemas con una fuerte sensibilidad a las condiciones iniciales, de modo que un ligero cambio al principio se convierte rápidamente en cambios importantes en el sistema. La teoría del caos es un elemento de la física cuántica y útil en la mecánica celeste.
Cosmología: El estudio del universo como un todo, incluyendo sus orígenes y evolución, incluyendo el Big Bang y cómo el universo seguirá cambiando.
Criofísica / Criogenia / Física de baja temperatura: El estudio de las propiedades físicas en situaciones de baja temperatura, muy por debajo del punto de congelación del agua.
Cristalografía: El estudio de los cristales y las estructuras cristalinas.
Física de altas energías: El estudio de la física en sistemas de energía extremadamente alta, generalmente dentro de la física de partículas.
Física de alta presión: El estudio de la física en sistemas de altísima presión, generalmente relacionados con la dinámica de fluidos.
Física del láser: El estudio de las propiedades físicas de los láseres.
Física molecular: El estudio de las propiedades físicas de las moléculas.
Nanotecnología: la ciencia de construir circuitos y máquinas a partir de moléculas y átomos individuales.
Física nuclear: Estudio de las propiedades físicas del núcleo atómico.
Física de partículas: El estudio de las partículas fundamentales y las fuerzas de su interacción.
Física del plasma: Estudio de la materia en fase de plasma.
Electrodinámica cuántica: El estudio de cómo interactúan los electrones y los fotones a nivel de la mecánica cuántica.
Mecánica Cuántica / Física Cuántica: El estudio de la ciencia donde los valores discretos más pequeños, o cuantos, de la materia y la energía adquieren relevancia.
Óptica cuántica: La aplicación de la física cuántica a la luz.
Teoría cuántica de campos: La aplicación de la física cuántica a los campos, incluidas las fuerzas fundamentales del universo.
Gravedad cuántica: La aplicación de la física cuántica a la gravedad y la unificación de la gravedad con las demás interacciones fundamentales de las partículas.
Relatividad: El estudio de los sistemas que muestran las propiedades de la teoría de la relatividad de Einstein, que generalmente implica moverse a velocidades muy cercanas a la de la luz.
Teoría de las cuerdas / Teoría de las supercuerdas: El estudio de la teoría de que todas las partículas fundamentales son vibraciones de cuerdas unidimensionales de energía, en un universo de dimensiones superiores.
