Nota: para obtener consejos sobre cómo estudiar física, salte a la tercera [math] *** [/ math]
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La naturaleza es complicada de estudiar.
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Hay dos paredes principales que golpeamos cuando intentamos construir una teoría en física: la modelización física y la modelización matemática.
El primero tiene que ver con cómo imaginamos un fenómeno. Las cosas pasan en la naturaleza, y nos gustaría explicarlas.
La fricción sucede, pero ¿cómo sucede? ¿Cómo se vincula con nuestros otros modelos de estructuras atómicas y materia sólida? ¿Nuestro nuevo modelo podrá reducirse a modelos más antiguos y más simples?
Todas estas preguntas forman este primer muro.
El segundo es tan difícil de romper. Se trata de tratar de dar un marco matemático a nuestra teoría para probar realmente las cosas. La mayoría de las veces, nuestros modelos físicos requieren matemáticas bastante simples, como cálculo de una sola variable, etc. Pero de vez en cuando, te topas con una ecuación particular que nadie parece ser capaz de resolver.
Esta es la razón por la que muchas teorías matemáticas surgen originalmente de consideraciones físicas, como la forma en que Joseph Fourier inventó la serie de Fourier y la transformó al intentar resolver la ecuación del calor en un toro.
Luego está el problema de elegir este marco matemático. La mecánica clásica utiliza espacios afines euclidianos; la relatividad general utiliza variedades diferenciables (pseudo…); la teoría de cuerdas utiliza variedades de Calabi-Yau … ¿cuál debería elegir?
Esto es lo que llamé la segunda pared.
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Un pequeño ejemplo, tal vez?
Permítame presentarle el problema que tuve que esperar durante 4 horas la semana pasada, ya que estaba tomando los exámenes de competencia para la Escuela Politécnica y las Escuelas Normales Superiores.
El objetivo del problema era modelar simplemente unos pocos mecanismos de percepción auditiva. No te preocupes, no voy a ser técnico.
Paso 1: algo está sucediendo. Bajo un microscopio electrónico, notamos estructuras que creemos que son responsables de la percepción auditiva, por lo que les damos un nombre. Se ven así:
Paso 2: tratamos de encontrar un modelo físico para explicar cómo funcionan. Funciona así: cuando llega una onda de presión (también conocida como sonido), dobla los estereocilios y las pequeñas diferencias de altura entre las barras son lo que desencadena una detección.
Paso 3: Para modelar esto, imaginamos que hay cuerdas unidas desde la punta de una barra a otra. Estas cadenas son ficticias, pero son convenientes. Lo que nos queda es una cadena de cuerdas unidas entre sí, que la fuerza ejercida por la onda de presión
Pero aquí está el problema: a escalas tan pequeñas, los niveles de energía son realmente bajos. Tan bajo que la energía ambiental del aire debe ser considerada. Esto nos lleva a un modelo probabilístico, donde las cuerdas son comprimidas o extendidas, y la probabilidad depende de la presión.
¡Pero sorpresa! Nuestro modelo es capaz de explicar los acúfenos, y en general es coherente.
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Si tiene problemas para estudiar física, puede haber muchas explicaciones diferentes.
Los dos primeros vienen de los “muros” antes mencionados. Si tiene problemas con las matemáticas, entonces debería recurrir a los maestros y libros de matemáticas. Si es la modelización física, entonces creo que la mejor cura es construir una base sólida de modelos conocidos. Al principio, acéptalos como son. Cuanto más sepa, más nuevos conceptos le resultarán familiares.
También es posible que no sepas aprender. No es broma, todos aprendemos las cosas de manera diferente. Trate de identificar qué sentidos usa más en las clases y en el estudio en casa. ¿Te ayudan los gráficos? ¿Puedes recitar fórmulas cuando las conoces, o puedes visualizarlas en tu cabeza?
Por ejemplo, en las conferencias también me olvido completamente de que mis oídos funcionan (lo que no es gracioso) y me concentro completamente en la pizarra. Mi amigo solo puede seguir una conferencia escuchando al profesor.
Todos aprendemos y entendemos las cosas de manera diferente; ¡La cosa es no desanimarse si al principio no encuentra su camino!
