En un sentido muy real, estamos cambiando constantemente el campo de la física. Personalmente, creo que los cambios en las convenciones subyacentes de la ciencia avanzan a un ritmo mucho más lento hoy por varias razones. Esto puede ser difícil de creer, ya que vemos tantos nuevos dispositivos y “tecnologías” en el mercado cada mes, pero esto no es realmente el resultado de cambios en la ciencia en la medida en que son cambios en ingeniería y tecnología. Si bien las convenciones de las constantes físicas y la notación no pueden impedir este progreso, aparte de la rapidez en la aplicación de conceptos científicos a sistemas particulares, los conceptos físicos que se han convertido en convenciones son los impedimentos subyacentes.
Desafortunadamente, la mayoría de los nuevos estudiantes de física de hoy en día se ven arrastrados hacia una perspectiva bastante estrecha y dogmática de la física, de hecho, de toda la ciencia, que carece bastante de investigación filosófica constructiva. (¡Hay muy poca discusión filosófica en el aula de hoy!) Si bien, por ejemplo, una de las teorías científicas más importantes de la historia (teoría cuántica) tiene un peso considerable debido a su aparente éxito en la descripción de las cosas, tenemos muy pocas personas en la actualidad. cuestionando la integridad de la teoría y buscando mejores alternativas. Como estudiante de física, mi profesor de mecánica cuántica fue inteligente al no decirnos que la mecánica cuántica es todo acerca de las matemáticas, pero al final del semestre, comentó que todo lo que necesitábamos saber eran las matemáticas y luego simplemente confiar en las matemáticas. Los matemáticos, sin embargo, se ríen de los científicos porque muchos de nosotros creemos que las matemáticas tienen algo que ver con la realidad física. Esta es una convención de la que debemos deshacernos. Mientras que las matemáticas hacen un gran trabajo al enmascararse como un reflejo del mundo físico que nos rodea, nunca debemos dejar que nos dicte la física.
En mi opinión, el mayor cambio práctico que se podría hacer en el campo de la física, si pudiéramos “hacerlo de una manera u otra”, puede ser que haya hecho una búsqueda mucho más exhaustiva en los años 1910s-1930 en la formulación de un proceso mucho más exhaustivo. Sabor determinista de la mecánica cuántica. Hoy normalmente adoptamos la interpretación de la teoría de Cophenhagen. Ciertamente hay espacio para reformular la teoría en vez de simplemente interpretarla. Si lo hiciéramos, creo que estaríamos siguiendo mucho más en línea con la forma de pensar de Einstein: esa teoría cuántica es impresionante, maravillosa y puede dar al físico promedio una sensación borrosa en su interior, pero no nos acerca a la realidad. verdades subyacentes de la naturaleza (o la “Antigua” a la que se refiere Einstein). Principalmente, el concepto de una función de onda es un obstáculo muy impresionante para nuestra comprensión más profunda de esta naturaleza subyacente. Una función de onda no representa nada en la realidad física, y mientras que algunos simplemente la consideran como un valor comparable al uso del número imaginario ‘i’, es una barrera muy real para una mayor comprensión. Como resultado, nos llevan al argumento muy perturbador de que tal vez debemos aceptar una visión estadística no determinista del universo físico. Por lo tanto, un enfoque más determinista de los fenómenos cuánticos probablemente sería mucho más útil, práctico y esclarecedor que la teoría actual. Esto, por supuesto, es un desafío enorme. Una nota adicional señala el mayor alcance de este mismo problema a la teoría de cuerdas y apariencia de las últimas décadas que esencialmente asume que la teoría cuántica es irrefutable y completa.
Las otras respuestas a esta pregunta abordan cambios menores en la contabilidad en el campo de la física (convenciones de notación específicas). Si bien el uso de la letra ‘j’ para denotar números imaginarios en ingeniería eléctrica conlleva cierta controversia, no debemos olvidar que la ingeniería eléctrica es una rama especializada de la física en sí misma. No digo esto a favor de la física. La letra “I” para indicar la corriente se basa en el uso que hace Ohm del término “Intensidad” para describir la corriente de electrones. En física, ya no nos referimos a la energía cinética como el “vivo” (aunque sí nos referimos de manera especial a la energía potencial como el “virial”), de la cual soy consciente debido al trabajo de Clausius. Pero dado que ‘i “es parte del léxico matemático, y estamos hablando el lenguaje de las matemáticas cuando intentamos describir fenómenos electrónicos, debemos adoptar esta convención matemática. No conozco ninguna otra rama de la ciencia (física, química o biología). ) que usa la letra ‘j’ solo porque hay alguna otra cantidad que se ha denotado como “I” debido a una jerga anticuada como la de Ohm. También coloquialmente debemos mucho respeto a los matemáticos entre nosotros.
El otro argumento de que las asignaciones de carga positiva y negativa deben intercambiarse es interesante y refleja varias características clave que, de pensarse en esta nueva forma, tienden a simplificar un poco las cosas. Esto es, de nuevo, principalmente un reflejo de los conceptos de ingeniería eléctrica de “agujeros” frente a “electrones”, por ejemplo. Sin embargo, en la estructura de la banda, es tan fácil imaginar que los “agujeros flotan” mientras que los “electrones” se hunden (tiendo a tener la imagen de burbujas carbonatadas, o agujeros, en 7-up en mente). Además, cambiar estas convenciones de contabilidad es puramente superficial, ya que uno puede encontrar cualquier libro en cualquier biblioteca del mundo basada en su propio sistema de contabilidad. Ciertamente, se desea un sistema de contabilidad uniforme, pero no revolucionará el campo de la física, y mucho menos la ciencia en general, aparte de hacer que las cosas sean un poco más sofisticadas. Haríamos que Henry Ford se sienta orgulloso, pero la compensación puede ser el análogo de la hiperproducción de monstruosidades que consumen mucha gasolina. Una vez más, debemos tener en cuenta las investigaciones filosóficas en cuanto a la justificación moral de cualquier nuevo invento tecnológico. Por lo tanto, la filosofía sigue siendo una convención general que debemos volver a adoptar.
Otro cambio importante en las convenciones de la física se producirá cuando los físicos comiencen a adoptar y fusionarse con los conceptos relacionados con la química y la biología. Por un lado, el principio de exclusión no es una ley difícil, sino simplemente una regla de oro guía. Los químicos saben esto muy bien, ya que en cada laboratorio de química y aula hay una tabla periódica en la pared que les recuerda que el principio de exclusión se viola en muchos casos en la tabla de elementos. Sin embargo, en física, las teorías se desarrollan de manera convencional en torno a la suposición de que la exclusión de los fermiones (por ejemplo, dos electrones pueden ocupar un estado de energía dado – bueno, realmente tendemos a decir “dos electrones deben ocupar un estado de energía dado”, señalando el dogma, como llenamos orbitales atómicos en la tabla periódica) es una ley general. Esto no quiere decir que los químicos y los biólogos no deberían adoptar más conceptos relacionados con la física. De hecho, es bien sabido que la química se ha beneficiado sustancialmente al adoptar una química cuántica. Muchos avances en biología están en camino como resultado de la adopción de conceptos relacionados con la física.
Hoy en día, muchos científicos están muy concentrados en los fenómenos relacionados con los electrones que impulsan a la mayoría de lo que normalmente llamamos “tecnología”. Esta es la razón por la cual la ingeniería eléctrica tiende a llevar tanto peso. (Es fascinante ver cómo emerge la “Ingeniería fotónica”; ahora hay algunos departamentos académicos en Ingeniería fotónica repartidos por todo el mundo, mientras que muchos departamentos de Física e Ingeniería Eléctrica han intentado renombrarse a sí mismos como departamentos de Ciencia Óptica e Ingeniería). Una advertencia en esta perspectiva, sin embargo, es darse cuenta de que la ingeniería eléctrica, tal como se enseña hoy en día, es anticuada. Por ejemplo, considere el concepto de corriente electrónica en el que hordas de electrones recorren un gran cable metálico. Los sistemas actuales a nanoescala dependen del comportamiento de muy pocos electrones y, en general, no dependen de las superficies equipotenciales proporcionadas por los componentes metálicos en los sistemas electrónicos. Las placas metálicas en los condensadores, por ejemplo, hacen que la ingeniería eléctrica sea muy simple y cómoda (sí, los ingenieros eléctricos también tienen esa sensación cálida y difusa en el interior como resultado de las capacitancias constantes). Sin embargo, cuando retira las placas metálicas y comienza a estudiar un sistema de pocos electrones en el que los electrones producen las superficies equipotenciales, los ingenieros eléctricos se encuentran en una gran pérdida y desean una teoría mucho mejor. Los biólogos computacionales tienen modelos para sistemas orgánicos que funcionan naturalmente bien sin componentes metálicos (piense en el cerebro humano, toda la red neuronal, bicapas lipídicas y el corazón humano. Ninguno de estos sistemas tiene superficies equipotenciales bien definidas, ya que no tienen componentes metálicos grandes. Si podemos hacer algo de nuevo en física, ¡eliminemos las suposiciones de las placas metálicas en cada sistema que estudiamos (JJ Thomson hizo esto muy bien estudiando las descargas de plasma sin electrodos! Actualmente estoy descubriendo cuánto entendió esto muy problemático como he llegado a mi propio trabajo de los últimos años en la electrostática.)
En resumen, un cambio importante en las convenciones de la física habría tenido lugar (alrededor de 1910-1935) si los físicos hubieran derivado cosas desde perspectivas de pocas partículas en ausencia de componentes metálicos en lugar de sistemas de muchas partículas. Seguramente, la física se desarrolló de la manera en que lo hizo como resultado de los tipos de sistemas que estaban disponibles para estudiar en ese momento (sistemas de muchos electrones que tienden a comportarse como metálicos). La capacitancia de un sistema de pocos electrones (especialmente en ausencia de placas metálicas), por ejemplo, no es constante. La noción de esto atemoriza a los corazones cálidos y confusos de todos los estudiantes de ciencias e ingeniería a los que se les dijo a la mentira patentada que la capacidad es constante. No es en general una constante. Por lo tanto, este ejemplo demuestra una de las muchas formas en que tenemos estudiantes que hoy en día están atrincherados en una interpretación dogmática y especializada de la ciencia.
Quizás el mayor cambio revolucionario en las convenciones de la física si pudiéramos volver atrás y hacerlo sería eliminar el enfoque dogmático con el que se enseña (¡después de todo, es la fuente de convenciones!) Y se lo contará a cada generación sucesiva. . Hay libros sobre este tema exacto.
