Leyes científicas

Las leyes de la ciencia permiten describir y explicar lo que ocurre en la naturaleza. Normalmente las leyes de la ciencia tienen una formulación matemática precisa y siempre se refieren directa o indirectamente a evidencia empírica.

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Por: Redacción

Las leyes de la ciencia permiten describir y explicar lo que ocurre en la naturaleza. Normalmente las leyes de la ciencia tienen una formulación matemática precisa y siempre se refieren directa o indirectamente a evidencia empírica.

El principio de mínima acción (o principio de Hamilton) es uno de los más importantes principios de la ciencia. Esencialmente nos dice que la “acción” de un sistema siempre tomará el menor valor posible. 

A su vez la acción se define como la integral de una función llamada lagrangiano del sistema. La expresión matemática de la acción conduce directamente a las ecuaciones dinámicas de un sistema. Estas son las ecuaciones de Lagrange. 

Lo interesante es que el principio de mínima acción se encuentra en todas las áreas de la física como, mecánica clásica, cuántica y relativista, termodinámica, electromagnetismo, óptica, etc. 

La estructura del universo y sus simetrías es fundamental en la formulación de muchas leyes. Por ejemplo el principio de conservación de energía es consecuencia de la suposición de que el tiempo en el universo es homogéneo. 

Igualmente el principio de conservación del momento lineal es consecuencia de la suposición de que el espacio en el universo es homogéneo, y finalmente, el principio de conservación del momento angular es consecuencia de la suposición de que el universo es isotrópico. 

La homogeneidad del tiempo se refiere a la suposición de que ningún momento en el tiempo es diferente de ningún otro, y la homogeneidad del espacio se refiere a la suposición de que ningún lugar en el espacio es especial, preferente o diferente de cualquier otro, finalmente la isotropía del espacio implica la suposición de que las propiedades del universo son las mismas en todas direcciones. 

Otros importantes ejemplos de simetría son la simetría entre los ejes temporales y espaciales lo cual da origen a las llamadas transformaciones de Lorenz que son la base de la teoría especial de la relatividad, mientras que la simetría entre masa inercial y gravitacional resulta en la teoría general de la relatividad. Recordemos que la masa inercial es la que se mide cuando se usa la segunda ley de Newton F=ma, mientras que la masa gravitacional es la que se mide cuando se usa la ley de gravitación universal F=Gm1m2/r2. No existe diferencia medible entre ambas.

La teoría cinética de los gases parte de la suposición de que los gases están formados por partículas que se mueven caóticamente en todas direcciones. 

Una muestra de la isotropía del universo la tenemos al constatar que las velocidades de las partículas que forman un gas son las mismas en todas las orientaciones posibles. No hay una dirección preferencial para el movimiento de los átomos o moléculas de un gas.

Los ejemplos de leyes científicas anteriores parten de la validez de algunas suposiciones pero cada una de ellas ha sido extensamente validada experimentalmente y son la base de nuestro conocimiento científico.  

Desde luego, siempre es posible proponer que las suposiciones en que están basadas las leyes de conservación anteriores son falsas (homogeneidad espacial y temporal e isotropía espacial) pero entonces nos quedaríamos sin leyes científicas suficientes para describir adecuada y completamente al universo.

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