1 Física y filosofía en los siglos XX-XXIPohuvipre Física y filosofía en los siglos XX-XXI Manuel Béjar
2 Plan a tres años COSMOLOGÍA CLÁSICA La relatividad general de Albert Einstein (1915) La expansión del universo según las observaciones de Hubble (1929) El modelo estándar de la cosmología clásica Astrofísica Métrica de Friedman-Lemaître-Robertson-Walker ( ) Agujeros negros FÍSICA CUÁNTICA Orígenes de la mecánica cuántica La radiación del cuerpo negro de Max Planck (1901) El efecto fotoeléctrico de Albert Einstein (1905) El experimento de la doble rendija de Young con electrones (1920) Teoría cuántica de campos: el modelo estándar de partículas elementales (1979) Interacciones físicas de la materia Electrones, neutrinos y quarks. Más allá del modelo estándar: bosón de Higgs y supercuerdas Fenómenos cuánticos macroscópicos Superconductividad y superfluidez (1911) Condensados de Bose-Einstein (1996) Interacción no-local y teleportación cuántica (1998) NEUROLOGÍA CLÁSICO-CUÁNTICA DE LA CONCIENCIA Fenomenología básica de la conciencia Experiencia del cuerpo: la sensación del yo Experiencia del mundo: la presión directa del entorno Experiencia de libertad El modelo clásico de Edelman (2001) Estructura topológica primaria del cerebro Hipótesis modular del núcleo dinámico. Redes neurales Técnicas de magnetoencefalografía El modelo cuántico de Bohm-Penrose-Hameroff (2005) Anestesiología Las sombras de la mente. En el interior de la neurona Macrocoherencia cuántica biofísica
3 Plan curso 2013-14: Cosmología clásica y reflexiones metafísicas de la realidad1. Septiembre. 17 de septiembre y 1 de octubre Metodología y epistemología de la física. Realismo limitado. El movimiento físico. Energía, espacio y tiempo. 2. Octubre. 15 y 29. La dinámica del movimiento. Actividad física e interacciones. Consecuencias de la relatividad del movimiento. Espacio-tiempo. 3. Noviembre. 12 y 26. (+ sábado 9) La teoría de la gravedad de Newton. Sistema solar de Kepler. La teoría de la gravedad de Einstein. Geodésicas. 4. Diciembre. 03 y 17. Diálogo con la cosmogonía griega I. Diálogo con la cosmogonía griega II. 5. Enero. 14 y 28. (+ sábado 25) Diálogo con la cosmogonía griega III. Diálogo con la cosmogonía griega IV. 6. Febrero. 11 y 25. El universo observable de la física. Estructura y evolución. Hacia el origen físico del universo. Los primeros momentos. 7. Marzo. 11 y 25. (+ sábado 29) Astrofísica. La vida de las estrellas. Modelos cosmológicos. Materia y energía oscura. 8. Abril. 08 y 29. El Big Bang y su legado termodinámico: radiación de microondas. Agujeros negros. Ondas gravitatorias. 9. Mayo. 13 y 27. (+ sábado 17) Cosmologías especulativas: multiversos, universo holográfico… Hacia una metafísica de la realidad. 10. Junio. 10 y 24. Síntesis de cosmología clásica y consecuencias metafísicas Introducción a la física cuántica.
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5 Sesión 1: Metodología y epistemología de la física. Realismo limitado1.1 Clasificación del conocimiento 1.2 Epistemología y ontología: leyes físicas y realidad 1.3 El proceso constructivo de la ciencia: leyes, teorías y modelos 1.4 Metodología científica 1.5 El realismo limitado de la ciencia
6 1.1 Clasificación del conocimientoNo se puede vivir sin conocer. Todo conocimiento comienza en la sensación de una realidad que se impone. El hombre es un generador de conocimientos que podemos clasificar en tres niveles: Conocimiento natural Conocimiento crítico-racional Conocimiento científico
7 1.2 Epistemología y ontología: leyes físicas y realidadTodo conocimiento pretende conocer la realidad. Pero no hay garantía epistemológica de que lo conocido sea la realidad misma. La ciencia trata de las transformaciones de la materia. Estas respuestas solamente pueden formularse en el marco de leyes. Las leyes son enunciados que expresan el modo regular, estable y constante en una transformación de la materia. La ontología es un modo de conocimiento que trata de remontarse a las causas últimas de la materia y a los niveles más profundos del ser material. Exige una doble fe no científica: la convicción de que hay una realidad y de que esa realidad es inteligible. A la ciencia le basta que la realidad sea inteligible.
8 1.3 El proceso constructivo de la ciencia: leyes, teorías y modelosLa ley científica es el enunciado de una expectativa que provisionalmente ha sido confirmada por la repetición de eventos naturales que suceden de una manera ajustada. Una teoría científica es la unificación de un conjunto de conocimientos científicos ya elaborados (hechos, hipótesis y leyes) que ofrece una imagen estructurada y coherente de la realidad. Las teorías formulan el conocimiento de una estructura real: ya sea ontológica o simplemente epistemológica. Cada teoría puede tener uno o varios modelos. Los modelos ofrecen una interpretación de la teoría que sirve para interpretar mejor un ámbito de la realidad.
9 1.4 Metodología científicaNada en ciencia es más exitoso que una reducción epistemológica avalada por el método científico. Se limita a fragmentar la realidad de la experiencia en parcelas que puedan ajustarse a leyes experimentales. El conocimiento científico puramente reduccionista en su conjunto es siempre incompleto. Siempre falta por dar explicación a la última explicación dada. Aprendemos solo por medio del ensayo y error. Solo aprendemos que algunas de nuestras hipótesis son errores tras un proceso de falsación por experiencia.
10 1.5 El realismo limitado de la cienciaConocemos el mundo físico por su interacción con los sentidos. Tenemos que aceptar las limitaciones de los sentidos. Parece existir una conformidad entre la imagen psíquica de la realidad y la realidad misma. No hay garantía de que tal conformidad entre lo percibido y lo real sea una representación exacta. El realismo limitado defiende una adecuación de las estructuras psíquicas de conocimiento a las estructuras físicas de la realidad, limitada por las condiciones psicofísicas del sujeto observador.
11 Conclusiones Estamos tan acostumbrados a mirar el mundo desde el punto de vista sensorial del sujeto vivo consciente que no podemos comprender qué significa no estar vivo. Lo que parece estático a simple vista es una danza dinámica y salvaje. En estos días de especialización es difícil poder ofrecer una imagen interdisciplinar de la realidad sin caer en el ridículo. La simple acumulación de conocimiento sobre el mundo físico solo nos convence de que el comportamiento de la realidad física parece carecer de significado.
12 Bibliografía CARREIRA, M. (1992), Metafísica de la materia. Núcleos temáticos de filosofía de la naturaleza. Materia no viviente, Madrid, UPCO. FEYNMAN, R. P. (2000), El carácter de la ley física, Barcelona, Tusquets. – (2004), ¿Qué significa todo esto?, Barcelona, Crítica. MONSERRAT, J. (1987), Epistemología evolutiva y teoría de la ciencia, Madrid, UPCO. POPPER, K. R. (1995), La responsabilidad de vivir. Escritos sobre política, historia y conocimiento, Barcelona, Paidós. WEINBERG, S. (1978), Los tres primeros minutos del universo, Madrid, Alianza.
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14 Sesión 2: El movimiento físico. Energía, espacio y tiempo2.1 La objetividad de la ciencia 2.2 Los principios matemáticos de filosofía natural 2.3 La herencia newtoniana durante la ilustración 2.4 Distintas interpretaciones metafísicas del universo 2.5 La estructura espacial del mundo 2.6 La relatividad del movimiento 2.7 La dinámica temporal del mundo 2.8 Consecuencias de la relatividad en el espacio y el tiempo
15 2.1 La objetividad de la cienciaConfiamos tanto en nuestras percepciones que creemos diferenciarlas de sueños y alucinaciones. Esta subjetividad de las cualidades percibidas es ya recogida por Galileo en Il saggiatore (El ensayador) Se distinguen dos clases de sucesos: 1) los fenómenos objetivos 2) las experiencias subjetivas Espacio y tiempo son tradicionalmente entendidos como las formas de existencia en el mundo físico. Pero, ¿son tan objetivos como creemos?
16 2.2 Los principios matemáticos de filosofía naturalEn 1642 nace Isaac Newton en Woolsthorpe, Lincolnshire (Inglaterra) el mismo año de la muerte de Galileo en Florencia. En 1687 Newton publica su obra cumbre Philosophiae Naturalis Principia Matematica: Introducción. Escolio sobre espacio y tiempo De motum corporum. El movimiento físico De mundi systemate. Gravedad universal Escolio general. Hipótesis non-fingo
17 2.3 La herencia newtoniana durante la ilustraciónEl pensamiento ilustrado concede a la razón todo el potencial para conocer el universo, sus leyes y su aplicación tecnológica para el bienestar social. La ciencia adquiere un nuevo significado centrado en lo experimental. Este movimiento afectó también a lo religioso. En el XIX la revolución industrial es un dinamizador social imparable. La física se aplicada antes al movimiento de los cielos se emplea ahora para producir electricidad y controlar la energía. El hombre puede rediseñar a escala el universo mecánico para producir máquinas al servicio propio.
18 2.4 Distintas interpretaciones metafísicas del universoNewton pensaba que la realidad se fundamentaba en un dominio divino que armonizaba el mecanicismo físico descrito por sus leyes universales y necesarias. La hipótesis teísta de Newton, por él mismo declarada como una hipótesis ajena al interés estrictamente científico, carece de fundamento experimental. Desde la hipótesis ateísta la realidad se entiende como un campo de energía que ni se crea ni se destruye sino que solo se transforma. Ambas se refieren a una primera causa sin causa anterior y más allá del tiempo.
19 2.5 La estructura espacial del mundoEs evidente por experiencia que el mundo físico goza de unas características especiales (localización de un cuerpo, distancia entre cuerpos y extensión de los cuerpos) que dan estructura espacial al mundo. Newton respondería con un espacio absoluto que fundamenta físicamente las relaciones de distancia entre cuerpos En el extremo el idealismo de Kant niega el fundamento objetivo del espacio y lo considera una forma a priori de nuestro modo de conocer. Físicamente no importa tanto el valor absoluto de una magnitud física cuanto el dinamismo de las variaciones relativas.
20 2.6 La relatividad del movimientoFísicamente el movimiento relativo es el cambio de posición de un cuerpo en el tiempo con respecto a un sistema de referencia que se considera fijo. El movimiento implica espacio y tiempo. No es posible distinguir el movimiento relativo uniforme del estado de reposo. Pero el movimiento relativo presupone un movimiento absoluto. La inercia de un cuerpo es la cantidad de movimiento p y nos sirve para precisar sus leyes: Ley de inercia La recta es trayectoria ideal Ley fundamental La curva exige una fuerza Ley acción-reacción La interacción conserva pT
21 2.7 La dinámica temporal del mundoEl mundo físico es una realidad dinámica pues las cosas cambian y se perciben como cambiantes. El tiempo parece seguir una dirección pasado-futuro. Pero no es detectable La física trata solamente de relojes y de sus ritmos de cambio. Espacio y tiempo son parámetros de la materia. El movimiento de la materia exige tiempo. Newton atribuye el fluir temporal a un tiempo absoluto. Kant niega la existencia de un tiempo fuera de la mente. El tiempo es lo que marca el reloj. Solo las variaciones en las medidas temporales tienen efectos físicos.
22 2.8 Consecuencias de la relatividad en el espacio y el tiempoLa teoría de Einstein consigue un enorme poder predictivo con una gran precisión a cambio de reducir el espacio, el tiempo y la materia a reglas, relojes y masas. Éxito reduccionista. En esta teoría se mezclan aspectos físicos, matemáticos y filosóficos que deben ser analizados desde los fundamentos. Consecuencia: existe un tejido fundamental de la realidad que no es espacia ni temporal. Es el continuo espacio-tiempo.
23 Bibliografía CARREIRA, M. (1992), Metafísica de la materia. Núcleos temáticos de filosofía de la naturaleza. Materia no viviente, Madrid, UPCO. NEWTON, I. (2011), Principios matemáticos de la filosofía natural, Madrid, Alianza. GALILEI, G. (1981), El ensayador, Buenos Aires, Aguilar. PRICE, H. (1996), Time’s arrow and the Archimedes’ point, Oxford, University Press. SHUMM, B. A. (2004), Deep down things. The breathtaking beauty of particle physics, Baltimore, John Hopkins University Press. UDÍAS, A. (2004), Historia de la física. De Arquímedes a Einstein, Madrid, Síntesis. WEYL, H. (1952), Space, time and matter, New York, Dover.