Descubrimientos Clave en la Física: De Galileo a Einstein

Galileo Galilei: Pionero de la Astronomía Moderna

Galileo Galilei, célebre por su afirmación "Eppur si muove" ("Y sin embargo, se mueve"), realizó contribuciones fundamentales a la física y la astronomía:

• Observaciones de las Lunas de Júpiter: Utilizando el telescopio, Galileo descubrió cuatro satélites orbitando Júpiter. Este hallazgo, además de desafiar la concepción geocéntrica del universo, permitió mejorar la medición del tiempo, crucial en una época con relojes poco precisos. Las variaciones en el movimiento aparente de estas lunas se debían a los cambios en la distancia entre la Tierra y Júpiter.
• Investigaciones sobre la Naturaleza de la Luz: Galileo intentó medir la velocidad de la luz, replicando experimentos previos con el sonido. Aunque sus métodos no lograron determinar la velocidad exacta, sentaron las bases para investigaciones posteriores. Curiosamente, fue gracias al estudio de las lunas de Júpiter que Ole Rømer, años más tarde, pudo calcular la velocidad de la luz.
• Principio de Relatividad: Galileo formuló el principio de relatividad, que establece que las leyes de la física son las mismas en todos los sistemas de referencia inerciales (aquellos que se mueven a velocidad constante). Este concepto, ilustrado con el ejemplo de una mariposa volando dentro de un barco en movimiento, fue crucial para el desarrollo posterior de la física.

Isaac Newton: Las Leyes del Movimiento y la Gravitación Universal

Isaac Newton revolucionó la física con sus leyes del movimiento y la ley de la gravitación universal:

• Ley de la Gravitación Universal: Newton propuso que todos los objetos con masa se atraen entre sí con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Esta ley explicaba tanto la caída de los objetos en la Tierra como las órbitas de los planetas, unificando la física terrestre y celeste.
• Tres Leyes del Movimiento:
  • Primera Ley (Inercia): Un objeto permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme a menos que una fuerza externa actúe sobre él.
  • Segunda Ley (Fuerza y Aceleración): La fuerza neta sobre un objeto es igual a su masa multiplicada por su aceleración (F = ma).
  • Tercera Ley (Acción y Reacción): Por cada acción, hay una reacción igual y opuesta.

Albert Einstein: La Teoría de la Relatividad y la Naturaleza del Espacio-Tiempo

Albert Einstein transformó nuestra comprensión del universo con su teoría de la relatividad:

• Relatividad Especial: Einstein postuló que la velocidad de la luz en el vacío es constante para todos los observadores inerciales, independientemente de su movimiento relativo. Esta teoría unificó el espacio y el tiempo en un continuo espacio-tiempo, y estableció la famosa ecuación E=mc², que relaciona la energía (E) con la masa (m) y la velocidad de la luz (c).
• Relatividad General: Einstein describió la gravedad no como una fuerza, sino como una curvatura del espacio-tiempo causada por la presencia de masa y energía. Esta curvatura es la que determina el movimiento de los objetos, incluyendo la rotación de los planetas alrededor de las estrellas y la existencia de agujeros negros en los centros de las galaxias.

Composición y Origen del Universo

Composición del Universo

La materia ordinaria, la que podemos observar y con la que interactuamos, constituye solo una pequeña fracción del universo:

• Aproximadamente el 75% es hidrógeno.
• Alrededor del 20% es helio.
• El 5% restante se compone de otros elementos.

El resto, la mayor parte del universo, está compuesto por materia oscura y energía oscura, entidades que aún no comprendemos completamente. La materia oscura se infiere por sus efectos gravitacionales en la materia visible, mientras que la energía oscura se postula para explicar la expansión acelerada del universo.

El espectro de absorción es una herramienta clave para analizar la composición de los astros. Se obtiene al hacer pasar la luz de una fuente a través de una rendija, una lente, un prisma, la muestra a analizar, una lente de enfoque y, finalmente, se observa el espectro resultante.

Origen del Universo: La Teoría del Big Bang

La teoría del Big Bang es el modelo cosmológico predominante para explicar el origen del universo. Postula que el universo comenzó en un estado extremadamente caliente y denso, y se ha expandido y enfriado desde entonces.

Evidencias que apoyan el Big Bang:

• Radiación de Fondo de Microondas: Es el resplandor remanente del Big Bang, una radiación uniforme que permea todo el universo.
• Corrimiento al Rojo de las Galaxias: El efecto Doppler aplicado a la luz de las galaxias distantes muestra que se están alejando de nosotros, lo que indica que el universo se está expandiendo. Las ondas de luz se estiran a medida que la fuente se aleja, desplazándose hacia el extremo rojo del espectro.

Origen de los Elementos

• Big Bang: Principalmente hidrógeno y helio.
• Estrellas: A través de la fusión nuclear, las estrellas generan elementos más pesados que el helio, hasta el hierro.
• Supernovas: Las explosiones de supernovas crean elementos más pesados que el hierro, dispersándolos por el espacio. Estos elementos son los bloques de construcción de planetas y vida.