jueves, 1 de septiembre de 2016

Ciencias Naturales


Hablemos del Campo*

L. Tarásov y A Tarásova

PROFESOR: Conversemos acerca del campo, el cual constituye uno de los conceptos físicos fundamentales. Para ser más concretos hablaremos del campo electrostático. ¿Cómo se imagina usted el campo electrostático? ¿Qué es el campo en sí?

ESTUDIANTE A: Debo confesar que para mí es muy difícil imaginarse el campo. El campo eléctrico es algo imperceptible, invisible, algo así como un «fantasma», mientras que, según afirman, está presente en todas partes. Yo no estoy en contra cuando me dicen que el campo es materia, pero para mí esto es como una palabra sin sentido. Cuando hablan de la sustancia, yo entiendo de qué se trata; pero cuando hablan del campo, no entiendo.

ESTUDIANTE B: Para mí el campo es totalmente perceptible. En las sustancias la materia se encuentra, digámoslo así, en forma concentrada; en el campo, por el contrario, la materia está como «esparcida» en el espacio. El hecho de que nosotros no veamos el campo con nuestros ojos, no demuestra nada: el campo lo podemos «ver» perfectamente con ayuda de instrumentos relativamente sencillos. El campo desempeña el papel de transmisor de las interacciones entre cuerpos. Por ejemplo, el campo electrostático es el transmisor de las interacciones entre cargas eléctricas inmóviles. Podemos considerar que cada carga «crea» un campo a su alrededor. El campo creado por una carga, influye sobre la otra, y viceversa, el campo creado por la segunda carga, influye sobre la primera. Así se lleva a cabo la interacción de Coulomb entre cargas eléctricas.

ESTUDIANTE A: Pero, ¿no es posible evitar los «intermediarios»? ¿Qué nos impide suponer que una carga influye sobre otra en forma directa?

ESTUDIANTE B: Por el contrario esto puede dar lugar a serias objeciones. Imagínese usted que una de las cargas de pronto, por alguna causa y en cierto instante, empiece a moverse, «a temblar». Si partimos de la suposición de que existe una «interacción directa», debemos concluir que la segunda carga en el mismo instante que la primera, empezará también a «temblar». Esto significaría que la señal de la primera carga llegó instantáneamente hasta la segunda, lo cual, como es bien sabido, contradice a los conceptos fundamentales de la teoría de la relatividad. Si hay un transmisor de la interacción, es decir, un campo, en tal caso la señal se propaga de una carga a otra a través de dicho campo. Por alta que sea la velocidad de propagación, de todas maneras es finita y por lo tanto puede existir un intervalo de tiempo, cuando la primera carga ya ha terminado de «temblar», mientras que la segunda no ha empezado. En el transcurso de este intervalo de tiempo solamente el campo contiene la señal.

ESTUDIANTE A: De todas maneras, quisiera oír una definición bien exacta de qué es el campo.

PROFESOR: Yo he oído con interés su discusión y me doy cuenta de que el estudiante B se ha interesado bastante por los problemas de la Física moderna y ha leído diferentes libros de Física de divulgación científica, razón por la cual se le ha formado lo que podríamos llamar una mentalidad emprendedora. El campo es para él, una noción completamente real y «útil». Sus observaciones acerca del campo como transmisor de interacciones son totalmente correctas. El estudiante A, según parece, se limitó a la lectura formal del texto de física; por esta razón, su razonamiento parece bastante pobre. Yo digo esto, por supuesto, no con el fin de ofender a mi interlocutor, sino para recalcar con este ejemplo que muchos de los examinados dejan entrever su incapacidad en situaciones análogas a la anterior. Aunque parezca extraño, relativamente un buen número de estudiantes no manifiesta un vivo interés por las lecturas de divulgación científica. Sin embargo, regresemos a la esencia del problema planteado. (Dirigiéndose al estudiante A.) Usted exige que se le dé una definición exacta del campo. Sin dicha definición usted no puede imaginarse el campo. No obstante, usted ha dicho, que puede imaginarse la sustancia. ¿Pero, acaso usted conoce una definición precisa de la noción de sustancia?

ESTUDIANTE A: La noción de sustancia no necesita ser definida. Toda sustancia se puede «tocar con la mano».

PROFESOR: En ese caso la definición de campo «no necesita de definición» puesto que el campo también se puede «tocar», aunque no con la mano. Sin embargo, en cuanto a la definición, la cuestión es mucho más seria. Dar una definición precisa, lógica e irreprochable, significa expresar la noción analizada a través de conceptos «primarios». ¿Qué hacer si la misma noción es un concepto «primario»? Trate usted de dar en geometría la definición de línea recta. Aquí, más o menos, tenemos el mismo caso que el de las nociones de la «sustancia» y del «campo». Estas son nociones tan primarias, tan fundamentales, que es poco probable hallar una definición exacta que refleje toda su esencia.

ESTUDIANTE A: Sin embargo, ¿se podría tratar de encontrar una cierta definición, aunque no fuese demasiado clara?

PROFESOR: Sí, por supuesto. Sólo que entonces hay que tener en cuenta que una noción de esta índole de ninguna manera es completa. La materia puede existir de diferentes formas. Esta puede estar concentrada en los límites del dominio orgánico del espacio con una frontera más o menos determinada (o como a veces dicen «localizada»), pero también, puede suceder lo contrario, es decir, puede resultar «no localizada». El primer estado de la materia se puede identificar con el concepto de «sustancia» y el segundo estado, con el concepto de «campo». Tanto en un estado como en el otro, además de sus características específicas, poseen características físicas comunes. Por ejemplo, existe la energía de la unidad de volumen de una sustancia y de la cantidad de movimiento de la unidad de volumen del campo. Todo campo juega el papel de conductor de un tipo determinado de interacción; precisamente según esta interacción se manifiestan las características del campo en uno u otro de sus puntos. Por ejemplo, un cuerpo cargado eléctricamente crea a su alrededor un campo electrostático. Para palpar y medir dicho campo en uno u otro punto del espacio, es necesario introducir en ese punto otro cuerpo cargado y medir la fuerza, que actúa sobre este último. Para esto se supone que el segundo cuerpo es suficientemente pequeño, de tal manera que la distorsión que su presencia causa del campo que se mide, sea despreciable.

Las propiedades de la materia son inagotables, el proceso de su conocimiento es infinito. El hombre constantemente avanza más y más en su conocimiento de la materia y en la utilización práctica de las propiedades de la materia que lo rodea. Al avanzar, el hombre se ve obligado de tiempo en tiempo a «poner señales» que vienen a ser como jalones en el camino del conocimiento. Pues bien, nosotros a algo le hemos llamado «campo». Entendemos que este «algo» es ilimitado. Sabemos mucho de aquello que hemos denominado «campo» y por esta razón usamos en forma satisfactoria el concepto que hemos introducido. Sabemos bastante, pero de todas maneras, estamos lejos de saberlo todo. Tratar de dar a ese «algo» una definición precisa, es lo mismo que tratar de medir la profundidad de un abismo sin fondo.

ESTUDIANTE B: Yo creo que el concepto de campo, como en general cualquier otro concepto que aparece cuando se estudia el mundo material, es inagotable. Precisamente por esto es imposible dar una definición precisa y a la vez completa del campo.

PROFESOR: Estoy completamente de acuerdo con usted.

ESTUDIANTE A: Me siento completamente satisfecho con las observaciones que usted ha hecho acerca de la sustancia y del campo, analizados como dos estados de la materia, uno localizado y otro no localizado. Luego, usted habló sobre la agotabilidad de los conceptos físicos y sobre la infinitud del proceso del conocimiento. Pues bien, cuando yo oí esto último, de nuevo toda claridad desapareció y me confundí nuevamente.

PROFESOR: Su psicología es muy conocida. Usted no busca una definición del campo absolutamente precisa sino más o menos comprensible. Usted está listo a aprenderse concienzudamente esta definición para expresarla luego, tan pronto se lo exijan. Usted no se quiere convencer de que la situación no es, de ninguna manera, estática sino dinámica. No hay que pensar que todo se hace confuso; yo diría que todo se hace más dinámico. Toda definición exacta se considera completamente terminada. Sin embargo, los conceptos físicos se deben analizar precisamente en su desarrollo. Todo lo que ayer entendíamos como concepto de campo, se diferencia considerablemente de lo que entendemos por este concepto hoy. Así, por ejemplo, la física moderna al contrario que la física clásica, no traza una frontera rigurosa entre campo y sustancia. En la física moderna el campo y la sustancia se transforman mutuamente: la sustancia se convierte en campo y el campo, en sustancia. No obstante, hablar más detalladamente sobre este asunto significaría irnos demasiado adelante.

ESTUDIANTE B: Nuestra discusión sobre física tomó un carácter completamente filosófico.

PROFESOR: Esto es completamente natural, porque el  razonar sobre los conceptos físicos supone la existencia de una mentalidad lo suficientemente desarrollada dialécticamente. Si no está formada esa mentalidad, debemos por fuerza darle cabida al carácter filosófico. Por esto, precisamente, le aconsejo consultar con más frecuencia libros de toda clase. De esta manera usted educará su pensamiento, haciéndolo más elástico, más dinámico y, yo diría, menos burocrático. En relación con esto, el libro de V. I. Lenin «Materialismo y empiriocriticismo» puede constituir una gran ayuda para cualquier joven. Le recomiendo que lo lea.
ESTUDIANTE A: Pero este libro es demasiado complicado y se estudia en los institutos de enseñanza superior.

PROFESOR: Yo no insisto en que usted estudie este libro, puesto que en realidad no constituye una lectura fácil. Simplemente usted debe tratar de leerlo atentamente. De acuerdo con el desarrollo de su mentalidad, este libro puede influir poco o mucho en usted. De todas maneras le será útil.

Para terminar, yo quisiera decir lo siguiente: al estudiante A le asusta la «vaguedad», él exige precisión. El supone que cuanto más precisión haya tanto mejor, más él olvida que inclusive la precisión es buena hasta cierta medida. Trate de imaginarse un universo bien claro, con sus límites completamente bien trazados y definidos, acerca del cual usted tiene una información completa. Imagínese esto y dígame: ¿Acaso no le sorprendería un universo primitivo e incapaz de desarrollarse? Piense en todo esto y no se apresure a sacar conclusiones. Y ahora, trataremos de analizar el problema desde otro punto de vista. Formulemos la siguiente pregunta: ¿cómo se describe el campo? Yo sé que muchos después de oír la respuesta, dirán: «Ahora sabemos qué es el campo eléctrico».
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(*) Tomado del libro Preguntas y problemas de Física. Editorial Mir, Moscú. 2da edición, URSS, 1976.

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