1 CARGA Y MATERIA

1 CARGA Y MATERIA

1.1 Introducción.

Una vez comprendidas las leyes básicas que gobiernan el movimiento el paso siguiente es observar e investigar las interacciones responsables de dichos movimientos. Empezaremos por decir que hay varios tipos de interacciones (nos referiremos solo a dos de ellos):

Gravitatorias. La que a pesar de ser la más débil de todas las interacciones conocidas es lamás cuidadosamente estudiada debido al interés motivado por el hombre desde la antigüedad por la astronomía, y porque la gravitación es en sí la responsable de muchos fenómenos que afectan directamente nuestras vidas .

Electromagnética. La mejor comprendida y posiblemente la más importante desde el punto de vista de nuestra vida diaria. La mayoría de fenómenos que observamos a nuestro alrededor,incluyendo los procesos químicos y biológicos, son el resultado de interacciones electromagnéticas entre átomos y moléculas. Observadas y comprobadas científicamente, este conocimiento se lo debemos agradecer, tanto a los científicos del siglo XIX: Ampere, Faraday, Maxwell y otros, quienes descubrieron la naturaleza del electromagnetismo, así como a los científicos del siglo XX quienes explicaron laestructura atómica de la materia.

Supondremos inicialmente que estamos familiarizados con los hechos fundamentales de la electricidad. Por ello, no nos vamos a detener en examinar todos los experimentos que pusieron de manifiesto la existencia de la carga eléctrica de la materia, o la evidencia de la constitución eléctrica de la materia, solo examinaremos algunos hechos a modo de informacióngeneral y uno que otro cálculo donde ello sea necesario. Por otro lado examinaremos minuciosamente los fundamentos experimentales de las leyes básicas de las cuales dependen todas las otras. En este capitulo, estudiaremos la física de las cargas eléctricas estacionarias, conocido como la electrostática.
El electromagnetismo clásico trata de las cargas y corrientes eléctricas y sus interacciones, comosi todas las magnitudes que intervienen pudieran medirse independientemente con precisión ilimitada. La teoría clásica del electromagnetismo había llegado casi a su estado presente de desarrollo inclusive antes del descubrimiento de Planck. Esta teoría ha sobrevivido extraordinariamente, ni la revolución de la física cuántica ni el desarrollo de la relatividad restringida empañaron el esplendorde las ecuaciones del campo electromagnético que Maxwell consignó y desarrolló hace más de 100 años.
Desde luego que la teoría estaba basada sólidamente en la experiencia, y como consecuencia de ello estaba firmemente situada dentro de un ámbito original de aplicaciones: bobinas, condensadores, corrientes oscilantes, llegando hasta las ondas de radio y las llamadas ondas luminosas. Sin embargo, apesar de poseer un éxito tan grande ello no asegura su validez en otros dominios. Por ejemplo, el interior de una molécula.
Dos hechos nos ayudan a explicar la creciente importancia en la física moderna de la descripción de la descripción clásica del electromagnetismo clásico.
Primeramente, la relatividad restringida no requiere de una revisión del electromagnetismo clásico. Históricamentehablando, la relatividad restringida surgió de la teoría electromagnética clásica y de experimentos inspirados por ella.
Segundo, las modificaciones cuánticas resultan ser poco importantes hasta distancias menores que 10-10 cm. Podemos explicar la atracción y repulsión de partículas en el átomo usando las mismas leyes que aplicamos a las hojas de un electroscopio, pero necesitamos la mecánica cuánticapara predecir cómo se comportan dichas partículas bajo la acción de dichas fuerzas.
Surgen entonces las preguntas: ¿Qué es lo que debemos aprender primero? ¿Debe enseñarse la ley correcta desde el punto de vista de la mecánica cuántica o estudiar primero la naturaleza eléctrica de la materia, la conservación de la carga, etc?
Evidentemente lo que primero excita más nuestra imaginación, pero, el...