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Física

Luis Lascano Lascano y César Costa Vera, dos destacados investigadores del Departamento de Física de la Escuela Politécnica Nacional, orientan de la mejor forma posible a los bachilleres que deseen seguir la carrera de Física.

La física (del griego phisis, naturaleza) es la ciencia de la naturaleza en el sentido más amplio. Los físicos estudian las propiedades de la materia, la energía, el tiempo, el espacio y las interacciones entre ellos, expresando las leyes que rigen estos fenómenos con fórmulas matemáticas deducidas a partir de observaciones y medidas realizadas según el método científico.

¿La Física es una opción de futuro?

Luis Lascano Lascano y César Costa Vera responden: “Indudablemente, porque la Física ha venido marcando la pauta del desarrollo científico y tecnológico, y de lo que se puede predecir, lo seguirá haciendo intensamente en el futuro. Las revoluciones industriales se han originado en el descubrimiento de leyes físicas y su aplicación a través de la investigación de ciertas tecnologías conceptualmente nuevas.

A finales de los años 1700 fue el uso de la energía hidráulica, junto al hierro, lo que dio un fuerte impulso económico a la sociedad; posteriormente, hacia el año 1845, el desarrollo de la termodinámica, de la máquina de vapor y del acero posibilitó una nueva revolución industrial. En ese periodo va apareciendo la teoría de Maxwell del electromagnetismo que, a inicios del siglo XX dan nuevo auge socioeconómico junto al aparecimiento del motor de combustión y al desarrollo de la química. La electrónica, la aviación, la petroquímica son los propulsores de un nuevo auge que se inicia hacia el año 1950, apoyados con el desarrollo de la teoría cuántica de los átomos y moléculas, y el desarrollo de procesos químicos nuevos y más eficientes; desde los años 1990 vemos que la informática, la red de redes y las tecnologías de la información y comunicación mantienen la economía a nivel mundial. Se prevé que a partir de los años 2015 sea la nanotecnología y las ciencias biomoleculares (genética incluida) las que tomen el relevo, en una anticipada nueva revolución tecnológica.

Entonces, el futuro científico y tecnológico seguramente estará marcado por una increíble profusión de temas y áreas extraordinariamente multidisciplinarias, donde por supuesto las ciencias físicas serán fundamentales. Por ejemplo, la nanociencia y la nanotecnología, como áreas paradigmáticas de investigación y de trabajo multidisciplinario, son áreas ideales para los nuevos físicos, pues no pueden diseñarse, estudiarse y entenderse los sistemas nanométricos al margen de la imagen cuántica del mundo microscópico, para indicar algo más concreto.

Ejemplos interesantes de áreas de investigación que actualmente se abordan en las ciencias físicas, y que constituyen un destino de trabajo para los físicos serían: la física de las partículas elementales, la física nuclear, la física atómica y molecular, la física de gases y de plasmas, el estudio y uso de las propiedades mecánicas, térmicas, electromagnéticas y ópticas de la Materia Condensada, la geofísica, la astronomía y la astrofísica, la nanotecnología, y la física teórica en todos esos campos, para hacer una lista corta”.

¿Cuál es la formación profesional de un Físico?

“La física es una descripción cuantitativa de la naturaleza, y en tanto en cuanto trata de hacer avances progresivos hacia una descripción cada vez mejor de la realidad, necesariamente dicha descripción es aproximada en cada paso intermedio. ¿Por qué? Porque la comprensión de un fenómeno real, o problema físico, tiene típicamente tantos aspectos y “variables” involucradas que, al intentar modelarlo matemáticamente para cuantificarlo (etapa de abstracción) es necesario restringirse a los aspectos más básicos y fundamentales, sin considerar necesariamente todas y cada una de las posibles variables.

Esto implica un proceso de depuración donde hay que determinar a aquellas variables o parámetros preponderantes, y separarlas de aquellos que pueden obviarse sin perder el fenómeno estudiado.

Desde luego, la descripción de los fenómenos, o más en general, la adquisición de una imagen de la naturaleza a través de la Ciencia, avanza en aproximaciones sucesivas, cada vez mejores y más precisas. La concreción matemática de un modelo o de una imagen genera a su vez un problema, cuya solución puede o no ser obtenida de forma exacta ( o analítica). En el paso más importante del método científico, ha de verificarse si la solución obtenida realmente describe el experimento o fenómeno real, dentro de la aproximación escogida. En este punto la mayoría de los modelos cae sin remedio. En cualquier caso, es claro que la modelización que realiza la física teórica juega mucho con la aproximación. El físico español Fernando Sols lo dice claramente: “la física teórica se podría definir como el arte de aproximar”. Es importante recalcar que no es necesariamente solo una herramienta de cuantificación, sino que en muchos casos constituye la imagen misma de la naturaleza que tenemos en un momento histórico concreto. Así ocurre por supuesto con la Teoría de la Relatividad de Einstein, o la Mecánica Cuántica o, en otros ámbitos, con la neosíntesis de la Teoría de la Evolución de Darwin.

Una buen formación en Física (y en las ciencias en general) debe permitir, entonces, que el estudiante se adiestre repetidamente en la conservación de la realidad, en el proceso de abstracción y en la interpretación de la validez de los modelos resultantes, dentro del marco que impone la imagen de la realidad con la que contamos. Debe armarse al estudiante con la capacidad crítica suficiente para determinar los límites de validez de sus modelos e hipótesis, con la confianza y creatividad suficientes para extrapolar y determinar analogías en diferentes contextos, y con la formalidad necesaria para definir concretamente los límites de sus conclusiones. Típicamente, los estudiantes de Física se apropian también de un sentido muy especial de la estética y de la belleza, que se suma a las múltiples componentes de una formación intelectual amplia”.

¿Qué hace un Físico? ¿Cuál es su campo de trabajo?

Dicen los expertos: “La formación en física posibilita una alta flexibilidad y una enorme apertura laboral, aunque el medio social no siempre lo valore así. La forma de razonar del físico, entre la realidad y la abstracción, le otorga un enorme potencial útil en cualquier campo donde se requiera un razonamiento cuantitativo, y una amplia visión de las interrelaciones en sistemas complejos. Los físicos están en capacidad de introducirse fácilmente en otros campos del conocimiento, y los hacen con gran éxito en campos tales como la Informática, la Electrónica, la Biología, la Química, e incluso en la Economía y en las Finanzas.

Las leyes de la Física son la base de todas las ciencias naturales y también son los principios que sustentan la mayoría de las ingenierías. Además, junto a los conocimientos científicos que ha alcanzado en su formación, el físico a lo largo de su carrera ha debido desarrollar aptitudes y habilidades que se relacionan con la capacidad de observación, abstracción, de reflexión, de obtención de conclusiones, de desarrollo del pensamiento lógico, inductivo y deductivo, etc. Aspectos que son invalorables en el campo laboral. Frecuentemente, se piensa que un físico debe dedicarse a la docencia y/o a la investigación, y nada más. Esto no es cierto y los ejemplos abundan. Veamos algunos:

Los físicos y el problema del agua

El consumo del agua crece continuamente y, a la vez, sus fuentes se van agotando, y por desgracia otras se están contaminando. Las soluciones a este problema incluyen mejorar y optimizar los métodos de captación, filtración, desinfección, almacenamiento y distribución del agua. Un físico está en capacidad de estudiar este problema, modelarlo, simularlo y concretar soluciones.

Prevención de riesgos laborales

La prevención de riesgos laborales en las empresas implica aspectos científicos y tecnológicos, y es una práctica profesional multidisciplinar en la que la física ocupa una opción destacada. Considere por ejemplo, la determinación de normas de exposición de la población en general a las microondas de la telefonía celular. Para prevenir ha de estudiarse los procesos de producción y los riesgos asociados así como su magnitud, y es allí donde los físicos pueden colaborar grandemente.

¿Y qué podemos decir acerca de los físicos en la Medicina?

De hecho, los grandes avances en la medicina en el siglo pasado tuvieron como base importantes descubrimientos en física. Hoy en día en clínicas y hospitales nos son familiares términos tales como tomografía, medicina nuclear, radiodiagnóstico, radioterapia, resonancia magnética nuclear, ecografía, tratamientos láser, etc. No se trata de una competencia entre físicos y médicos, sino de un trabajo complementario. Los físicos especializados en radiaciones ionizantes, dosimetría, protección radiológica, etc., pueden colaborar con los médicos adecuadamente, y pueden encargarse del diseño y control del equipo necesario, así como de la creación de nuevos métodos de diagnóstico y tratamiento.

Desde hace varios años aparece en discusión el posible efecto de los campos electromagnéticos en la salud humana. Actualmente, con las aplicaciones múltiples que aparecen del electromagnetismo, especialmente en las comunicaciones, este ya es un tema de preocupación social. Además, es un tema de investigación complejo que requiere el concurso de diversos profesionales (físicos, biólogos, médicos, ingenieros), y en donde el físico con su comprensión cabal de interacción electromagnética tiene un papel preponderante que cumplir.

Otras áreas de trabajo para el Físico

Otras áreas de trabajo son la geofísica, la Física de la Tierra, de la atmósfera, de los océanos. Los fenómenos que ocurren en nuestro planeta son muy complejos, y demandan un alto grado de modelización, aspecto que un físico puede abordarlo perfectamente.

Varios físicos que se han titulado en la Escuela Politécnica Nacional trabajan actualmente en universidades, colegios, empresas comerciales, hospitales, en la banca y finanzas, en la gestión pública de energía. Y un alto porcentaje realiza estudios de postgrado en el exterior.

¿Qué es lo que debe estudiar un Físico?

“Los planes de estudio de una carrera como la de Física incluyen elementos pragmáticos cuyos objetivos más amplios son los mencionados, pero que tienen también metas más puntuales y especializadas. El plan de estudios básico de una carrera de Física cubre en general cuatro grandes áreas. Las variantes entre las diferentes universidades están en función de la infraestructura que se posea, de la formación e interés de los profesores y de los proyectos de investigación que se lleven a cabo. Las cuatro áreas son: matemática, física general, física teórica, y materias complementarias.

Hace 25 años se inicia la primera Carrera de Física en el Ecuador, siendo uno de los últimos países americanos en hacerlo. Esto ocurre en la Escuela Politécnica Nacional. Desde su creación, la carrera ha ido adaptándose a las circunstancias y a las condiciones de desarrollo presentes, pasando así por varias etapas, algunas muy difíciles. La carrera entrega un diploma de Físico tras un periodo de estudios de aproximadamente 9 semestres, más uno adicional para la realización del proyecto de titulación o tesis. A continuación se describe en términos generales la malla curricular de la carrera de física de la Escuela Politécnica Nacional.

Esta área es de fundamental importancia dada la necesidad de una sólida base matemática en la formación de físicos, pues otorga las herramientas necesarias para cuantificar el estudio de los fenómenos naturales; además, posibilita desarrollar la capacidad de abstracción.

El conjunto de materias de Matemática incluye: Cálculo Diferencial e Integral, Álgebra Lineal, Ecuaciones Diferenciales, Ecuaciones de la Física Matemática, Análisis Tensorial, Análisis Funcional.

La Física General abarca las asignaturas de Mecánica Newtoniana, Física Molecular (que incluye a la Termodinámica), Electricidad y Magnetismo, Óptica, Física Moderna, Física Nuclear. En términos generales, en esta área se presenta la Física desde un punto de vista fenomenológico e inductivo, con una formalidad matemática acorde al avance en el nivel de estudios, y con la realización de prácticas de laboratorio.

El grupo de materias de Física teórica comprende Mecánica Clásica, Electrodinámica Clásica, Mecánica Cuántica, Física Estadística, y la Física del estado sólido. Estas materias hacen el estudio formal de las teorías físicas, basándose en principios generales y deduciendo de allí diferentes resultados y aplicaciones, con un nivel matemático avanzado.

Las materias complementarias guardan relación con las necesidades de formación, con los proyectos de investigación existentes y con las perspectivas de trabajo de los futuros profesionales. En la Escuela Politécnica Nacional dichas asignaturas son: Física de Materiales, Biofísica, Electrónica, Química, entre otras. También hay materias de contenido social con las que se pretende lograr que el estudiante reflexione y aprenda sobre la realidad nacional y mundial, así como desarrollar su sentido de la apreciación estética y artística.

Finalmente, están las materias optativas, que proponen los profesores según sus intereses de estudio y cubren temas que no están en el plan principal, ejemplos son: Física de Partículas, Astrofísica, Relatividad General, Física de Superficies, Historia de la Física, Física de Deléctricos, Física de iones y Espectrometría de Masas, Espectroscopia, etc.

Casi siempre, muchos de los que optaron por la carrera de Física han mostrado una motivación especial en el estudio de la Teoría de la Relatividad, el Cosmos, la Física de partículas, Astrofísica, y otros temas relacionados con la Física teórica. Pero actualmente atraen también campos con una componente experimental más alta como la Física de Materiales y la Biofísica. Hoy en día es indudable que los métodos de la Física llevados al campo de la Biología, han permitido la evolución de ésta desde la descripción puramente cualitativa hacia los modelos cuantitativos de los procesos en los organismos vivos. Asimismo, se han beneficiado la ingeniería y fabricación de materiales complementarios novedosos, gracias a la Física de Materiales y de la Materia Condensada”.

Tomado del reportaje: “La Física, una ciencia fundamental”, publicado en la revista del CONESUP en diciembre del 2005.

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2 Comentarios en “Física

  1. peter

    y si vemos algo diferente..
    en la fisica actual
    estamos acostumbrados hacer los ultimos de la fila..no se preocupen de los vagos que ellos ya no tienen esperanzas de ser mejores
    en un futuro los que sobreviviran son los inteligentes y no los brutos
    y los vagos mas fuertes seran la mano de obra de los futuros proyectos de nuestra vida

  2. peter

    por que en el ecuador no se preocupan por los conocimintos fisicos y quimocos en ves de creer en un dios que juega con nosotros

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