Estudiar Física: ¿qué se aprende?

Cuando yo estaba en bachiller y leía las guías docentes de las carreras entre las que dudaba, y sobre todo las de física, intentaba hacerme una idea de qué contenidos se escondían detrás de esos nombres tan rimbombantes como análisis funcional, geometría diferencial, mecánica teórica, teoría cuántica de campos… A mi pasado yo le habría gustado poder entrever lo que su futuro yo aprendería, y eso es lo que voy a hacer en esta entrada. Entrada pensada para todos los que algún día enfrenten esta carrera, o aquellos curiosos de saber qué se aprende en ella.

UNOS PEQUEÑOS COMENTARIOS

¿Por qué estudiar física? La verdad que esta pregunta no tiene respuesta clara. Yo la detallé en el sobre mí, pero las respuestas de otros pueden variar (vídeo de Javier Santaolalla, vídeo de Quantum Fracture, vídeo de Cerntrípetas). En la carrera encontrarás de todo: gente más apasionada, gente menos, gente que no sabe que hace allí… Pero si algo destaca es que todos tienen un mínimo interés y estarán encantados de charlar sobre cualquier tema de física, lo que hará que socializar sea muy sencillo al desembarcar en la facultad. Te dejo con el artículo que leí yo cuando me preguntaba esto mismo, del que he tomado prestada la imagen de cabecera de esta entrada.

¿Hace falta ser muy listo? Desde luego que no. Las bromas sobre ti en tus círculos cercanos y ajenos a la facultad (amigos de siempre, familia…) y las comparaciones odiosas con Big Bang Theory no faltarán (en mi caso vivíamos tres estudiantes de física juntos), pero para sacar la carrera importa más el trabajo duro que ser inteligente. Recomiendo leer sobre ello esta entrada del blog Estudiar Física.

¿Tienes tiempo libre? Desde luego que sí. Física no es una carrera más demandante que cualquier otra (caben matices aquí). Si te medio-organizas, tendrás tiempo libre de sobra para salir con amigos (aunque seguirás discutiendo sobre física entre caña y caña), hacer deporte, ir al cine, leer, ver películas…

¿Tiene salidas? Desde luego que sí. Durante la carrera te repetirán continuamente que los físicos valen para todo (que son como navajas suizas, como le encantaba decir a un profesor de mi grado). Y es que llevan razón. En la carrera se aprende física, pero por encima de eso, se aprende a aprender. A luchar tú solo contra problemas y a desenvolverte. Para más info, otro vídeo de Santaolalla .

¿Te cambia la vida? DESDE LUEGO QUE SÍ. En física (e imagino que esto será común a la mayoría de carreras) los estudios te cambian la vida. Te cambian la manera de analizar lo que pasa a tu alrededor, los ojos con los que ves el mundo. Te vuelve más escéptico, dudando de aseveraciones que antes creerías a pies juntillas, y dilucidando si tiene sentido lo que te acaban de contar. Es como si el método científico calase en tu manera de ser. Por otro lado a la mínima te surgirá hablar sobre física, señalar fenómenos físicos (¡mira ese arco iris, por Dios!)… La carrera también te enseña a valorar otras cosas. Todos llegamos con la mente “lavada” (en el buen sentido de la palabra) por la divulgación actual. Nos creemos que lo único que merece la pena aprender es relatividad, cuántica, partículas, cuerdas… Y la física es mucho más que eso. La carrera cambiará esa perspectiva, y comenzarás a maravillarte con el arco iris, con las medidas astronómicas, con la historia de la física… Recomiendo leer aquí esta otra entrada del blog Estudiar Física.

Y ahora, vayamos a desglosar por ramas qué se aprende en la carrera de Física. Tomaremos como ejemplo la distribución de asignaturas del grado de Física en la universidad de Murcia, aunque el plan Bolonia ha homogeneizado bastante lo que se aprende por lo que apenas difieren los estudios entre universidades.

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MATEMÁTICAS

En matemáticas (como en el resto de asignaturas) se parte de cero en primero de carrera. Presuponen que no sabes nada (y hacen bien) y te vuelven a enseñar lo que ya sabías pero entiendes de dónde viene, lo que es de agradecer pues en el bachillerato es al contrario. Las matemáticas que se aprenden en primero se desglosan en:

• Álgebra lineal. Es el estudio de los espacios vectoriales y las transformaciones lineales. Entiendes por fin bien todas esas definiciones y operaciones extrañas que te enseñan en segundo de bachiller con matrices, lo que es un espacio vectorial, una aplicación lineal… y la palabra que más se repetirá a lo largo de la carrera: a diagonalizar matrices y resolver problemas de autovalores (aparecerá en mecánica, en ecuaciones diferenciales, en cuántica…).

• Cálculo. Es el estudio de las funciones de una o varias variables reales. Aprenderás miles de teoremas (algunos más útiles que otros), entre los que destaca el de Taylor, que permite desarrollar una función (bajo ciertas circunstancias) como una suma infinita de potencias de . A tratar con series de potencias. A diferenciar e integrar en varias variables (mínimos de funciones, áreas y volúmenes de superficies,…), teoremas como el de Stokes, Gauss, etc. que usarás sin parar en los cursos que seguirán de electromagnetismo.

• Probabilidad y estadística. La estadística es el estudio de los datos. De su recolección, análisis e interpretación. Es en este sentido una ciencia empírica. Por su parte, la probabilidad es una rama de las matemáticas, que se basa en ciertos axiomas en los que se sustenta toda la teoría. En este aspecto, sirve de herramienta en análisis estadísticos pero también en otras ramas como mecánica estadística y mecánica cuántica. Aprenderás estadística descriptiva (histogramas, medias, varianza…), distribuciones de probabilidad (variables aleatorias, distribución binomial, de Poisson, Normal, de Pearson,…), regresión lineal…

Ya en segundo aprendes:

• Variable compleja. En esta asignatura se estudian las funciones de una variable compleja. Aprenderás muchas cosas nuevas, pues pasar de variable real a compleja dota a las funciones de muchas propiedades increíbles, que se pueden trasladar a problemas de variable real. Destaca aprender a calcular integrales por residuos (teorema que relaciona la integral de una función en un contorno con las singularidades -polos- de la función dentro de ese contorno), que se usará sobretodo en cuántica y física de partículas (en problemas de dispersión de partículas).

• Espacios de Hilbert. Los espacios de Hilbert son una generalización de los espacios vectoriales usuales pudiendo operar en dimensión infinita (por ejemplo espacios de funciones). Aprenderás también lo básico de operadores lineales y el estudio de su espectro (autovalores), que luego se aplicará en cuántica, por lo que es una asignatura imprescindible si quieres enfrentar la cuántica entendiendo su formalismo.

• Geometría diferencial. Asignatura donde aplicarás las nociones del cálculo en una y varias variables al estudio de curvas y superficies: su curvatura (extrínseca e intrínseca), métrica, símbolos de Christoffels, teorema Egregium, cálculo de geodésicas… Sin duda, una buena antesala de lo necesario para enfrentarse a relatividad general.

• Teoría de Grupos. Asignatura donde estudiarás qué es un grupo: un conjunto de elementos que operando entre ellos mediante alguna operación matemática te devuelve siempre un elemento dentro del conjunto. Por ejemplo, los números pares bajo la suma forman grupo pero los impares no. Aunque partirá de cosas triviales, la teoría de grupos es una de las asignaturas más abstractas de la carrera, con aplicaciones en prácticamente todas las ramas de la física y sobretodo en la física de partículas actual, pues es ideal para el estudio de las simetrías de los sistemas (si una transformación del sistema es una simetría, y otra también lo es, aplicar una y luego la otra deja al sistema igual, luego las simetrías de los sistemas forman un grupo).

• Ecuaciones diferenciales ordinarias. En esta asignatura aprenderás a resolver ecuaciones en las que la incógnita no es una variable, sino una función (ecuaciones funcionales) que depende de una sola variable. Pero la función aparece derivada una o más veces. Aprenderás a resolver múltiples ejemplos de ecuaciones diferenciales que aparecen en física (péndulo simple, circuitos, ecuación de ondas unidimensionales,…).

• Ecuaciones diferenciales en derivadas parciales. En este caso la función a encontrar depende de varias variables. Es el caso de las ecuaciones de ondas bidimensionales (membranas vibrando) o tridimensionales (sonido, luz), ecuación del calor, etc. También aprenderás series de Fourier y transformadas de Fourier, una técnica que permite desarrollar funciones en una suma/integral de senos y cosenos muy útil en el estudio de las ecuaciones diferenciales en derivadas parciales y también de la mecánica cuántica (el principio de incertidumbre se puede ver como una consecuencia de las propiedades de las transformadas de Fourier!). En el caso de Murcia también se estudiaba una introducción a la teoría del Caos (sistemas con sensibilidad a las condiciones iniciales) y un repaso a las funciones especiales más útiles en física (de Bessel, Gamma, polinomios de Legendre, de Laguerre, de Hermite, armónicos esféricos…). Funciones que aparecen desde resolviendo el átomo de hidrógeno hasta en el mapa del fondo cósmico de microondas.

En cuanto a libros, en estas asignaturas suelen tener apuntes propios los profesores (en algunos casos muy buenos), o sino siempre hay apuntes de profesores de otras facultades disponibles en internet (por ejemplo éstos de cálculo en una variable de Pepe Aranda o éstos de estadística y probabilidad de profesores de la Complutense).

Mi recomendación es que, salvo que seas un apasionado de las matemáticas, las aprendes lo mejor que puedas con los apuntes que vayan proporcionándote los profesores y con el tiempo adquieras un libro de métodos matemáticos para la física (como el Arfken  o el Hobson) donde recordar cualquier cosa puntualmente.

FÍSICAS GENERALES

De nuevo, recalco que se empieza de cero, partiendo de la base de que no sabes nada (aunque cursar física en bachillerato ayuda, sin duda). Estas asignaturas están presentes en todos los grados, pudiendo ser una anual de entre 12 y 18 créditos o como es el caso de Murcia tres asignaturas de 6 créditos (semestrales) cada una en primero de carrera.

Suelen seguir la estructura de libros de física general para ciencias como el Sears-Zemansky/Young-Freedman (según a quien le preguntes te dirá un par u otro) o el Giancoli por ser más pedagógicos (aunque yo sin duda recomendaría alguno más duro como el Alonso-Finn o el Burbano acompañado de su libro de problemas ). Cabe destacar también el primer volumen de las lectures de Feynman, aunque quizá poco útil para aprender de cero es una delicia leerlo cuando ya sabes de un tema.

Se estudia mecánica (de partículas, de sólido rígido), elasticidad, fluidos, ondas, termodinámica, electricidad y magnetismo, relatividad especial, fundamentos de mecánica cuántica… Vamos, un completo para abrir boca para lo que se te viene. Al respecto, un profesor comentó que precisamente la idea de estas asignaturas es motivar a los estudiantes para que vean algo de física el primer año. No nos engañemos, para aprender física a fondo hacen falta muchas matemáticas. Antiguamente la carrera de física en Rusia empezaba por tres años de matemáticas y ya al cuarto se comenzaba a ver física. Para no desmotivar a los estudiantes, se introdujeron estos cursos de física general.

LABORATORIOS DE FÍSICA

Asignatura semestral en primero de carrera en la que se realizarán diversos experimentos. Primera toma de contacto con el mundo de la experimentación: intentarán inculcarte la rigurosidad en la toma y análisis de datos y sobre todo la honestidad (no hay que falsificar datos, aunque la gravedad te salga ). Medirás una y otra vez la gravedad (de formas muy ingeniosas, por ejemplo usando el mando de la Wii). Para el tratamiento de datos no te quedará otra que aprender a programar aunque sea lo básico, en programas como Rstudio o Fortran. Posteriormente en la carrera se introducen prácticas de laboratorio en casi todas las asignaturas (mecánica, termodinámica, electromagnetismo, óptica…).

QUÍMICA

Asignatura semestral de primero en la que se dan unos mínimos de química. Teniendo en cuenta que la mayoría de alumnos ni siquiera la dieron en segundo de bachillerato, depende mucho del enfoque del profesor que sea un calvario o un camino de rosas. En el caso de Murcia el enfoque era muy físico (se daba una química-física por así decirlo), en la cual se empezaba por mecánica cuántica, se estudiaban luego los enlaces entre moléculas, termodinámica y ya se pasaba a la química más usual (disoluciones, reacciones, etc). Por aquí se puede echar un ojo a lo que se estudia en Murcia: temas, problemas y exámenes (bueno, la página ha desaparecido, enlazo a lo que se estudia en el grado de química que por lo que veo es similar).

INFORMÁTICA Y FÍSICA COMPUTACIONAL

La informática es una asignatura semestral de primero. Aunque pueda parecer que en física no se tiene porqué saber programar, nada más alejado de la realidad. La estructura mental que te aporta el grado es ideal para programar (lo que se valora enormemente en el mundo laboral), y aunque muchas asignaturas se focalizarán en problemas analíticos, la inmensa mayoría de problemas en física solo son tratables numéricamente. Y ahí es donde entra la informática. Lástima que en primero muchos la desaprovechamos (me incluyo), y no es hasta que te hace verdadera falta que aprendes por la fuerza. Los programas que se estudian en Murcia son Rstudio, Fortran y Octave (versión hacendado de Matlab), aunque sin duda, el que cobrará más importancia el resto de la carrera es Fortran. Muy usado por físicos de todo el mundo (desde la NASA al CERN), aunque cuando se lo comentes a amigos de otras carreras se reirán de ti y bromearán diciéndote si el código lo grabas en piedra.

Posteriormente se tienen asignaturas de programación enfocada a resolver problemas físicos, donde se estudian técnicas para encontrar ceros de funciones, invertir matrices, resolver ecuaciones diferenciales… todo numéricamente. Esto permite tratar problemas como resolver ecuaciones no analíticas, resolver problemas de circuitos, problemas de movimientos de cuerpos, de membranas oscilando…. Como plus, en Murcia existe una optativa de simulación en física, donde se estudian problemas más concretos como la aplicación logística (para entender lo básico de teoría del caos), vibraciones de una cadena de masas acopladas por muelles, de moléculas, paso de partículas a través de la materia, problemas de percolación, modelo de Ising…

MECÁNICA

La mecánica es el estudio de la dinámica (movimiento y causas de este) de los sistemas materiales. Se suele dividir en varias asignaturas:

• Mecánica clásica. Asignatura anual en segundo. Es el estudio de sistemas dinámicos clásicos (no relativistas ni cuánticos) . Aunque se profundizan en aspectos de las leyes de Newton, el aparataje matemático es mayormente el de la reformulación de la mecánica por Lagrange y Hamilton: la mecánica analítica. En estas prima el principio de mínima acción: la solución de las ecuaciones de movimiento de un sistema es una trayectoria tal que la acción; que es la integral en el tiempo de la diferencia entre la energía cinética y la potencial, sea extrema (generalmente mínima) para ella. De este principio se derivan las ecuaciones de Euler-Lagrange, que permiten encontrar fácilmente la ecuación diferencial que cumple el sistema y proceder a resolverla. Las aplicarás para todo: movimientos planetarios, problemas de dispersión, estudiar una peonza, vibraciones de una red… Se suele aprovechar para introducir la relatividad especial en su formalismo tensorial (cuadrivectorial). También se estudia cálculo variacional, basado en estudiar el cambio de funciones de funciones (funcionales) como lo es la acción, la lagrangiana o el hamiltoniano.

• Mecánica teórica. Asignatura semestral en tercero, donde se formaliza la mecánica analítica. Se estudian propiedades interesantes de lagrangianos y hamiltonianos, las transformaciones canónicas, corchete de Poisson (antesala del conmutador de mecánica cuántica), teoría de campos… Y por primera vez se introduce formalmente el teorema de Noether, que conecta simetrías continuas de un sistema físico con cantidades conservadas. Aprendes que la energía se conserva si un sistema es invariante bajo traslaciones temporales, el momento se conserva si es invariante bajo traslaciones espaciales (ambas se conectan en que el cuadrimomento se conserva si el sistema es invariante bajo traslaciones espaciotemporales), el momento angular se conserva si el sistema es invariante bajo rotaciones… En fin, toda una serie de temas útiles que aparecerán más tarde en mecánica cuántica y en teoría cuántica de campos. En Murcia además se da una breve introducción a la mecánica de fluidos, llegando hasta las ecuaciones de Navier-Stokes.

Para ambas mecánicas destacaría el Goldstein como libro de cabecera. Otros interesantes son el Marion, el Landau, el Lanczos o el Arnold, y libros de problemas como el Ecenarro para mecánica clásica y el de Moncho Jordá para mecánica teórica.

TERMODINÁMICA Y FÍSICA ESTADÍSTICA

Termodinámica es una asignatura que suele ser anual en segundo de carrera. Estudia la energía de los sistemas y su intercambio. En ella aprenderás los tres principios de la termodinámica y su aplicación a casos prácticos. Estudiarás máquinas térmicas, termodinámica de los procesos irreversibles, equilibrio químico, transiciones de fase, el comportamiento de los gases reales (nada de ). Utilizarás todo lo aprendido del cálculo en varias variables, ya que en termodinámica aparecen muchas funciones de estado que debes diferenciar, ecuaciones diferenciales que debes integrar, funciones que debes minimizar… Una materia que se puede estudiar de manera axiomática (Einstein la elogió por ello, y se lamentó de que el resto de ramas no aprendieran de ella), y que aplica a cualquier sistema físico (la entropía, esa gran desconocida, aparece sin previo aviso en el estudio de los agujeros negros). Como libros, recomendaría el Aguilar (enfoque tradicional, explicando experimentos y desarrollo histórico) y el Callen (enfoque axiomático).

Al ser anual se puede estudiar una introducción a la física estadística, pero física estadística es una asignatura por derecho propio a la que se dedica un semestre en tercero de carrera. Consiste en aplicar estadística y probabilidad a sistemas físicos donde intervienen gran cantidad de partículas, ligando lo microscópico con lo macroscópico. Te adentrarás en el mundo de los microestados, en la explicación estadística de la entropía… La aplicarás a multitud de sistemas: metales para explicar ferromagnetismo (modelo de Ising), fonones en sólidos, radiación de cuerpo negro, condensados de Bose-Einstein, enanas blancas… Una asignatura súper interesante por todo lo que es capaz de explicar. En libros recomendaría el Huang, el Chandler o el Pathria.

ELECTROMAGNETISMO

El electromagnetismo es el estudio de los campos electromagnéticos y su interacción con las partículas cargadas. En el caso de Murcia se llegan a tener hasta tres asignaturas de electromagnetismo:

• Electromagnetismo I y II: semestrales de segundo y tercero. Se estudia el desarrollo histórico del electromagnetismo, y se utiliza el cálculo vectorial aprendido en primero para formalizar estos desarrollos en las cuatro ecuaciones de Maxwell. Posteriormente se aplican para resolver situaciones como el campo eléctrico (electrostático) que crea una distribución de carga dada, el campo magnético (magnetostático) que crean unas corrientes dadas… Se estudia también el comportamiento de la materia (conductores y dieléctricos) en respuesta a campos electromagnéticos, problemas de contorno (utilizando lo aprendido en ecuaciones diferenciales en derivadas parciales, con sus funciones de Green y demás), ondas electromagnéticas…

• Electrodinámica clásica: semestral de cuarto. Formalizas todo lo aprendido de las ecuaciones de Maxwell: derivas las ecuaciones de Maxwell macroscópicas, estudias las transformaciones de gauge con los potenciales electrodinámicos, la variación de la permitividad con la frecuencia (donde un buen chorrón de análisis complejo es necesario), la formulación covariante (tensorial) de la electrodinámica, la radiación electromagnética, el movimiento de partículas cargadas en campos electromagnéticos (muy útil para estudiar partículas en aceleradores)…

Como libros, recomendaría un libro de física general de los duros para las partes más básicas (como el Burbano) y libros de electrodinámica como el Griffiths, el segundo volumen de las lectures de Feynman o el Jackson.

ÓPTICA

La óptica es el estudio de la propagación de la luz y sus efectos (difracción, interferencia…). En Murcia se estudian hasta tres asignaturas semestrales obligatorias de óptica, la primera en segundo dedicada a la óptica geométrica (estudio de la luz cuando su propagación se puede considerar rectilínea) y las otras en tercero y cuarto dedicadas a la óptica ondulatoria (cuando la longitud de onda de la luz y el tamaño del sistema es comparable, pudiendo aparecer fenómenos de difracción e interferencia). También se estudia algo de óptica cuántica (láseres), óptica no lineal (cuando la respuesta del medio a campos electromagnéticos no es lineal, es decir, no aplica el principio de superposición) y óptica estadística (para estudiar las condiciones de coherencia temporal y espacial que permiten fenómenos de interferencia). Estudias la polarización de la luz, interferencia, difracción, respuesta de materiales al paso de luz, condiciones de contorno (ecuaciones de Fresnel)…Aprendes cosas muy interesantes como que la figura de difracción de la luz por una abertura se consigue realizando la transformada de Fourier de la abertura, cuándo un instrumento óptico (como tu ojo) es capaz de distinguir entre dos puntos (por ejemplo dos estrellas en el cielo), que las lentes convergentes hacen transformadas de Fourier físicas de las distribuciones de luz incidentes… Como libros, recomiendo el Casas para óptica geométrica y ondulatoria, y el Goodman para formalizar la óptica ondulatoria y ver los aspectos más matemáticos.

CUÁNTICA

La física cuántica es… es…. Bueno, si alguien se anima a definirla que lo deje en los comentarios. De momento haré como que todos entendemos a qué me refiero. Usualmente se estudia una asignatura anual en tercero de carrera (física cuántica) y una semestral en cuarto (mecánica cuántica). A esto se le puede añadir una optativa de introducción a la teoría cuántica de campos en cuarto, aunque algunas universidades no llegan a ofertarla. En tercero se estudian los fundamentos de física cuántica: aquí es cuando agradeces haber estudiado espacios de Hilbert, ya que aparecen por todos lados. En mecánica cuántica los estados de un sistema se describen por vectores que pertenecen a espacios de Hilbert, los observables se asocian con operadores lineales cuyos autovalores (eso que aprendes en el álgebra de primero) se corresponden con los resultados que se pueden obtener al medir sobre un sistema cuántico. Estudias el oscilador armónico (la base de toda la física, no exagero), el átomo de hidrógeno, efectos chulos como el efecto Stark o el desdoblamiento Zeeman, aprendes a sumar momentos angulares (importantísimo para física de partículas)…. Libros interesantes son el Cohen y el Gasiorowicz o el tercer volumen de las lectures de Feynman.

En mecánica cuántica se formaliza lo aprendido. Se estudian de nuevo los postulados pero con un nuevo enfoque (más matemático, a la suma de momentos angulares se le llama ahora teoría de representaciones del grupo SU(2)), la matriz densidad, las transformaciones de simetría de los sistemas cuánticos (algo así como un teorema de Noether cuántico que permite encontrar los operadores de los sistemas a partir de las transformaciones de simetría), teoría perturbativa y dispersión de partículas, algo de integrales de camino de Feynman… una asignatura muy completa y que en lo personal me gustó mucho. En cuanto a libros destacaría el Ballentine (aunque no ortodoxo por su implicación en la interpretación de la mecánica cuántica), el Messiah, el Sakurai, el Landau…

Por último, si tienes suerte podrás coger asignaturas como introducción a la teoría cuántica de campos, o su prima pequeña, mecánica cuántica relativista. Y es que el problema de la mecánica cuántica que todo el mundo aprende en la carrera es… ¡que no es relativista! Su formalismo no permite la creación y destrucción de partículas, y su lenguaje no es covariante. Libros recomendados serían el Lancaster-Blundell, el Zee, el Peskin-Schroeder, el Srednicki o el Ryder.

ASTRONOMÍA

La astronomía es el estudio de los cuerpos del universo (estrellas, planetas, galaxias…), de sus movimientos y su evolución. De la evolución del universo en sí se ocupa la Cosmología. Las dos ramas implicadas en su estudio son la gravitación Newtoniana y la Relatividad General. La mayoría de universidades ofertan asignaturas de astronomía/astrofísica, pero poquitas permiten que los alumnos estudien la teoría de la relatividad general desarrollada por Einstein. Por suerte en Murcia sí se estudia, ya que el profesor considera; con buen criterio, que constituye uno de los dos pilares de la física moderna (junto a la cuántica) y es un pecado que un físico no sepa nada de ella. Por tanto en esta asignatura se estudia la formulación matemática de la relatividad general, todo su formalismo geométrico (tensores de curvatura, métrica, geodésicas, variedades…), los test de la relatividad general, agujeros negros, órbitas en relatividad general, cosmología… Si te llama la relatividad, sin duda la mejor asignatura de toda la carrera. Libros recomendables son el Carroll ante todo, seguido del Hartle, el Misner-Thorne-Wheeler, el D’Inverno…

FÍSICA NUCLEAR Y DE PARTÍCULAS

La física nuclear es el estudio de las propiedades de los núcleos atómicos: niveles de energía, estabilidad, fisión/fusión…, mientras que la física de partículas es el estudio de los componentes más fundamentales de la naturaleza: electrones, quarks, fotones, bosones vectoriales… En esta asignatura semestral de cuarto se estudian la interacción entre nucleones, la radiactividad y la desintegración nuclear, las simetrías en física de partículas, la interacción débil, el modelo de quarks (con comentarios sobre QCD)… Necesario un buen asentamiento de lo aprendido en cuántica y algo de análisis complejo y teoría de grupos por aquí y por allá. Libros interesantes son el Krane para física nuclear y el Griffiths para física de partículas.

FÍSICA DEL ESTADO SÓLIDO

La física del estado sólido es una rama de la física de la materia condensada que se ocupa del estudio de la fase sólida de la materia. Asignatura semestral de cuarto, reúne lo aprendido en electromagnetismo, cuántica, física estadística y teoría de grupos para el estudio de las propiedades de los sólidos. Estudias la formación de estados ligados entre átomos (moléculas), interacciones de largo alcance como Van der Waals (desde la perspectiva de la cuántica), el teorema de Bloch para electrones en una red de átomos con cierta simetría (lo que lleva al estudio de la teoría de bandas), difracción de rayos X en sólidos cristalinos, vibraciones en redes cristalinas (fonones)… Libros interesantes serían el Aschroft y el Kittel.

HISTORIA DE LA FÍSICA

Asignatura semestral de cuarto de carrera, imprescindible para la formación completa de un físico, pues pone en contexto todo lo aprendido en la carrera si se enseña correctamente. A parte de estudiar el desarrollo histórico de la física, se estudia la perspectiva filosófica de los que participaron, qué es un paradigma, que sesgos pueden tener los científicos… Una asignatura que aprovechada puede ser maravillosa (prueba de lo que me gusta es que la mayoría de las entradas hasta el momento incluyen bastante historia de la física). Aunque existen libros que tratan de toda la historia de la ciencia, son muy superficiales. Es mejor adentrarse en libros que diseccionen ramas concretas de la física. Algún día haré un post con mis libros favoritos donde detallaré todos los que aquí recomendaría.

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Por fin acabamos. Esto es lo que se estudia en la carrera de física (por aquí otro vídeo de Santaolalla con una temática similar a la de esta entrada). Me dejo temas en el tintero (debido a la optatividad, por ejemplo también puedes estudiar mediante optativas cosas como meteorología, geofísica, etc). Ha sido la entrada más larga hasta el momento. Desde luego, no espero que la mayoría de los que la empiecen lleguen hasta aquí: esta entrada está pensada para los más curiosos, los que pronto empezarán la carrera o incluso ya estén en ella, o aquellos que nunca llegaron a hacerla y les intriga ver sus contenidos diseccionados. No sé si la entrada satisfará la curiosidad de todo el que llegue hasta aquí, así que le invito a pasarse por comentarios y seguir hablando sobre el tema 😛 .