M O L W I C K
  

María José T. Molina

Teoría de Equivalencia Global

EXPERIMENTOS DE FÍSICA GLOBAL

Magnitudes y unidades físicas

Las magnitudes físicas representan propiedades o características de la materia. La definición de unidades físicas permite medir cuantitativamente las magnitudes físicas. Tipos de unidades físicas y magnitudes físicas fundamentales y derivadas.

1.c) Magnitudes y unidades físicas

El concepto de magnitudes físicas es esencial para la comprensión de los modelos sobre la realidad. Según Wikipedia una magnitud física no es más que una propiedad o característica de los cuerpos; lógicamente habrá que extender la palabra cuerpo a cualquier manifestación material de la realidad física.

Ahora bien, algunas magnitudes físicas representan en sí mismas una abstracción, se puede pensar en un espacio abstracto sin necesidad de que lo ocupe ningún cuerpo. Asimismo, la noción de transcurso del tiempo tampoco necesita de una realidad física concreta.

En consecuencia, la separación entre el concepto de magnitud física y su aplicación a la realidad no está tan clara, sobre todo con la actual definición de las unidades de las magnitudes físicas del espacio y el tiempo que acabamos de mencionar en el contexto de la Física Moderna con la Relatividad y la Mecánica Cuántica.

Este apartado y el siguiente inciden sobre el significado de los tipos de unidades y dimensiones de las magnitudes físicas y sobre una relación muy especial entre las principales constantes físicas y sus unidades respectivamente, pues las constantes implican una relación de equivalencia entre las unidades de las magnitudes físicas involucradas.

Ambos puntos ayudan a entender los diferentes tipos de experimentos físicos. El primero desde un punto de vista teórico y el segundo desde la complejidad de las unidades y magnitudes físicas de un caso práctico.

Quiero remarcar la importancia de la interpretación de la definición de las unidades de las magnitudes físicas, pues sin la interpretación intuitiva de los conceptos estamos perdidos, ciegos y no sabremos como avanzar.

Las constantes físicas que acompañan a las fórmulas o definiciones de ciertas magnitudes significan una relación de transformación unitaria entre la unidad definida y el resto de magnitudes físicas involucradas en la ecuación o igualdad. Sin embargo las constantes no suelen tener valor unitario, esto se debe a que las unidades fundamentales y derivadas vienen fijadas con un criterio histórico o de adecuación a una escala cuantitativa más práctica que la que surgiría con la transformación de unidades unitaria.

Si una constante física no es constante del todo, en su definición no se han tenido en cuenta todas variables independientes que afectan a la equivalencia unitaria en la transformación de unidades representada.

Un ejemplo sencillo, la gravedad de Newton tiene como unidades físicas (m/s²), pero también se puede expresar con las unidades físicas de (N/kg). La primera se refiere al efecto o la aceleración que se producirá..., la segunda a la causa o fuerza por unidad de masa que producirá la aceleración gravitacional señalada...

Se me ocurre una tercera (N m/kg m), la lectura sería la energía por cada unidad de masa y espacio, algo parecido a la energía por unidad física del continuum masa-espacio. Es algo gracioso, pero eso del continuum masa-espacio me suena a la característica de irrompible de la estructura reticular de la materia o globina.

Dicho lo dicho, conviene señalar que aunque parezcan formas totalmente distintas de leer una fórmula física, no son tan dispares, en una el significado puede estar referido a la causa, en otra al efecto, en otra a una propiedad física de un sistema material y, en otras, a una realidad imaginaria, pero todas ellas son ciertas.

Por ejemplo, cuando decimos dos hombres por caballo, o dos metros por segundo, todos tenemos la idea intuitiva de su significado. Es sencillo, si multiplicamos en el primer caso por tres caballos, entonces tendremos seis hombres.

2 (hombres/caballo) * 3 caballos = 6 hombres

Sin embargo, si al resultado anterior lo volvemos a multiplicar por tres caballos tendremos 18 hombres-caballo, es decir, 18 minotauros; esta unidad de minotauro ya no es tan intuitiva, es un elemento nuevo que tiene las propiedades del hombre y del caballo, si tuviésemos que representar este nuevo concepto lo haríamos con un dibujito...

6 hombres * 3 caballos = 18 minotauros

El ejemplo anterior ilustra lo que Wikipedia denomina como magnitudes básicas o fundamentales y magnitudes físicas derivadas.

Se podría decir que al dividir la unidad de una magnitud por una unidad diferente, le estamos cuantificando en función unitaria de otro elemento o contenedor virtual; es decir, estableciendo una equivalencia de transformación entre unidades físicas. Por el contrario, si ese algo lo multiplicamos por una unidad diferente le estamos añadiendo una propiedad o configurándolo cualitativamente.

Sin embargo, el significado dependerá de las dimensiones de la unidad de la magnitud física inicial y los conceptos con los que se esté operando, se podría dar el caso contrario.

A título de ejemplo, podemos señalar que un Newton por cada kilogramo (N/kg) implica que siguen existiendo tanto la propiedad de un Newton como la realidad de un kilogramo. Por el contrario, un Newton * metro será una algo nuevo que tendrá las propiedades de la fuerza y de la primera dimensión espacial, es decir, la magnitud física energía y a la unidad la llamaremos Julio.

El ejemplo contario sería si a la energía la dividimos por el espacio, es este caso nos daría la fuerza. Nótese que estamos empleando conceptos abstractos con un significado más complejo de lo que a primera vista puede parecer.

Las magnitudes físicas de fuerza y energía se han definido dentro de un modelo con unos principios físicos derivados de las leyes de Newton y que, posteriormente, se ven afectados por la Física Moderna y, en distinto sentido, por la Física Global.

En relación con las unidades y dimensiones de las magnitudes físicas se pueden señalar dos tipos principales de problemas en la Física Moderna:

  • Magnitudes físicas con unidades variables.

    La definición de unidades no constantes respecto a la magnitud que representan pierden su significado físico, ocultan la realidad física y complican el razonamiento lógico.

    Unidades variables relativas   Unidades variables relativas

    Las unidades variables implican que es la propia abstracción de la magnitud física la que cambia. Sería deseable mantener las abstracciones en la definición de unidades para posibilitar un razonamiento coherente.

    El hecho de que algunas definiciones de unidades fundamentales del Sistema Internacional de Unidades o Medidas sea relativa afecta a la mayoría de las unidades derivadas.

    Hay que hacer un esfuerzo por traducir la información aportada por la Física Moderna en tipos de unidades variables a unidades físicas no relativas para intentar comprender la realidad física. Por ejemplo, saber si se producen cambios en la magnitud velocidad o en el espacio euclídeo cuando se habla de variaciones en el tiempo por la Teoría de la Relatividad.

  • Dimensiones físicas fuera de la realidad física.

    Este extraño fenómeno ocurre con carácter habitual con las magnitudes físicas de la geometría del espacio. Tanto la Relatividad como la Mecánica Cuántica introducen tipos de dimensiones adicionales a la geometría del espacio euclídeo; aunque tengan que curvar su significado un poquito o se les vayan a otro mundo, como la rama de la Mecánica Cuántica de los Muchos o Múltiples Mundos.

    Por ello, la interpretación de numerosos experimentos físicos es muy complicada, sobre todo cuando se trata de experimentos sobre aspectos y medidas no entendidos por la ciencia moderna.

    En ocasiones, puede ayudar el hacer una lectura libre de los textos científicos; es decir, cuando hablan de fórmulas físicas con propiedades o magnitudes que desaparecen y aparecen de la nada, del vació  o de otras dimensiones físicas, pensar que se refieren a una transformación de unidades o propiedades de la estructura reticular de la materia que soporta la gravedad y es medio de la energía electromagnética.

 

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