La ciencia es un esfuerzo sistemático que construye y organiza el conocimiento en forma de explicaciones y predicciones comprobables sobre el universo. Las teorías científicas son explicaciones integrales de algún aspecto de la naturaleza que está respaldado por un vasto conjunto de evidencia. No son meras especulaciones, sino conocimientos profundos sobre cómo funciona el mundo, confirmados mediante pruebas y experimentación rigurosas. Esta lección explorará teorías científicas clave que forman la columna vertebral de nuestra comprensión del universo.
La teoría de la evolución por selección natural, formulada por primera vez por Charles Darwin, explica cómo las especies evolucionan con el tiempo mediante mutaciones y selecciones aleatorias. Afirma que los individuos con rasgos que mejoran su supervivencia y reproducción tienen más probabilidades de transmitir esos rasgos a la siguiente generación. Con el tiempo, esto puede provocar cambios significativos en las especies, dando lugar a la diversidad de vida que vemos hoy.
Uno de los ejemplos clásicos de selección natural en acción es el caso de las polillas moteadas en Gran Bretaña. Antes de la Revolución Industrial, la mayoría de las polillas moteadas eran de un color claro, lo que las camuflaba contra los árboles cubiertos de líquenes, protegiéndolas de los depredadores. Durante la Revolución Industrial, la contaminación mató a los líquenes y oscureció los árboles con hollín. Las polillas de color más oscuro ahora tenían una ventaja de supervivencia y, con el tiempo, la población pasó de polillas claras a oscuras. Este cambio fue un resultado directo de la selección natural impulsada por cambios ambientales.
La teoría del Big Bang es la principal explicación sobre cómo comenzó el universo. Sugiere que el universo alguna vez estuvo en un estado extremadamente caliente y denso que se expandió rápidamente. Esta expansión ha continuado durante miles de millones de años para formar el universo tal como lo conocemos ahora. Una prueba que respalda esta teoría es la radiación cósmica de fondo de microondas, que es el resplandor del Big Bang, detectada en todas las direcciones del cielo, lo que sugiere que el universo se expandió desde un estado muy caliente y denso.
Sir Isaac Newton formuló tres leyes del movimiento que describen la relación entre un cuerpo y las fuerzas que actúan sobre él, y su movimiento en respuesta a esas fuerzas. Estas leyes han sido una piedra angular en el desarrollo de la física clásica.
La teoría de la relatividad de Albert Einstein se divide en dos partes: la relatividad especial y la relatividad general. La relatividad especial introdujo la idea de que las leyes de la física son las mismas para todos los observadores que no aceleran y demostró que la velocidad de la luz en el vacío es la misma sin importar la velocidad a la que viaje un observador. La relatividad general, por otro lado, generaliza esto para incluir la gravedad como una propiedad del espacio y el tiempo, o espaciotiempo, en lugar de como una fuerza que actúa a distancia.
Una de las ecuaciones más famosas de esta teoría es \( E = mc^2 \) , que muestra la equivalencia de masa y energía. Esta ecuación significa que una pequeña cantidad de masa se puede convertir en una gran cantidad de energía, lo que explica la poderosa producción de reacciones nucleares y estrellas, incluido nuestro Sol.
La mecánica cuántica es una teoría fundamental de la física que proporciona una descripción de las propiedades físicas de la naturaleza a escala de átomos y partículas subatómicas. Uno de los principios clave de la mecánica cuántica es el principio de incertidumbre, que establece que no podemos conocer con precisión la posición y el momento de una partícula al mismo tiempo. Este principio desafía la idea clásica del determinismo e introduce el concepto de probabilidades en la comprensión fundamental de la realidad física.
Un experimento que demuestra efectos cuánticos es el experimento de la doble rendija, que muestra que la luz y la materia pueden mostrar características tanto de ondas como de partículas definidas clásicamente, un fenómeno conocido como dualidad onda-partícula. Cuando los electrones se disparan a través de una doble rendija hacia una pantalla, crean un patrón de interferencia típico de las ondas, no el que se esperaría si fueran simplemente partículas.
La teoría de los gérmenes de las enfermedades postula que los microorganismos conocidos como patógenos o "gérmenes" pueden provocar enfermedades. Esta teoría fue desarrollada a mediados del siglo XIX por científicos como Louis Pasteur y Robert Koch, quienes descubrieron que los microorganismos causan fermentación y enfermedades, respectivamente. La teoría de los gérmenes ha supuesto importantes avances en la salud pública, la higiene y el tratamiento de enfermedades mediante vacunas y antibióticos.
Las teorías científicas proporcionan un marco para comprender el mundo natural. Se basan en evidencia empírica y están sujetos a revisión a medida que se dispone de nueva evidencia. Las teorías analizadas en esta lección forman algunos de los conceptos fundamentales que han dado forma al pensamiento científico moderno.
