Ejemplos de teorías científicas BIOLOGÍA: La teoría de la evolución

Ejemplos de teorías científicas
• Biología: Teoría de la evolución
• Química: Teoría atómica
• Física: Teoría cuántica de campos | Teoría de cuerdas | Teoría de la relatividad
• Geología: Deriva continental | Tectónica de placas
• Matemáticas: Teoría del Caos
BIOLOGÍA: La teoría de la evolución
La evolución biológica es el conjunto de transformaciones o cambios a través del tiempo que ha
originado la diversidad de formas de vida que existen sobre la Tierra a partir de un antepasado
común.La palabra evolución para describir tales cambios fue aplicada por vez primera en el siglo
XVIII por el suizo Charles Bonnet en su obra "Consideration sur les corps organisés". No obstante,
el concepto de que la vida en la Tierra evolucionó a partir de un ancestro común ya había sido
formulada por varios filósofos griegos, y la hipótesis de que las especies se transforman
continuamente fue postulada por numerosos científicos de los siglos XVIII y XIX, a los cuales
Charles Darwin citó en el primer capítulo de su libro El origen de las especies. Sin embargo, fue el
propio Darwin, en 1859, quien sintetizó un cuerpo coherente de observaciones que solidificaron el
concepto de la evolución biológica en una verdadera teoría científica.
La existencia de la evolución como una propiedad inherente a los seres vivos ya no es materia de
debate entre los científicos. Los mecanismos que explican la transformación y diversificación de las
especies, en cambio, se hallan todavía bajo intensa investigación. Dos naturalistas, Charles Darwin
y Alfred Russel Wallace propusieron en 1858, en forma independiente, que la selección natural es el
mecanismo básico responsable del origen de nuevas variantes fenotípicas y, en última instancia, de
nuevas especies.Actualmente, la teoría de la evolución combina las propuestas de Darwin y Wallace
con las leyes de Mendel y otros avances posteriores en la genética; por eso se la denomina síntesis
moderna o teoría sintética. Según esta teoría, la evolución se define como un cambio en la
frecuencia de los alelos en una población a lo largo de las generaciones. Este cambio puede ser
causado por una cantidad de mecanismos diferentes: selección natural, deriva genética, mutación,
migración (flujo genético). La teoría sintética recibe en la actualidad una aceptación general de la
comunidad científica, aunque también ciertas críticas. Ha sido enriquecida desde su formulación, en
torno a 1940, por avances en otras disciplinas relacionadas, como la biología molecular, la genética
del desarrollo o la paleontología. De hecho, las teorías de la evolución, o sea, sistemas de hipótesis
basadas en datos empíricos tomados sobre organismos vivos para explicar detalladamente los
mecanismos del cambio evolutivo, continúan siendo formuladas.
QUÍMICA: TEORÍA ATÓMICA
La teoría cuántica revolucionó la física de comienzos del siglo XX, cuando Max Planck y Albert
Einstein postularon que se emite o absorbe una leve cantidad de energía en cantidades fijas llamadas
cuantos. En 1913, Niels Bohr incorporó esta idea a su modelo atómico, en el que los electrones sólo
podrían orbitar alrededor del núcleo en órbitas circulares determinadas, con una energía y un
momento angular fijos, y siendo proporcionales las distancias del núcleo a los respectivos niveles
de energía. Según este modelo, los átomos no podrían describir espirales hacia el núcleo porque no
podrían perder energía de manera continua; en cambio, sólo podrían realizar "saltos cuánticos"
instantáneos entre los niveles fijos de energía.Cuando esto ocurre, el átomo absorbe o emite luz a
una frecuencia proporcional a la diferencia de energía (y de ahí la absorción y emisión de luz en los
espectros discretos). Arnold Sommerfeld amplió el átomo de Bohr en 1916 para incluir órbitas
elípticas, utilizando una cuantificación de momento generalizado.
El modelo de Bohr-Sommerfeld ad hoc era muy difícil de utilizar, pero a cambio hacía increíbles
predicciones de acuerdo con ciertas propiedades espectrales. Sin embargo, era incapaz de explicar
los átomos multielectrónicos, predecir la tasa de transición o describir las estructuras finas e
hiperfinas.
En 1924, Louis de Broglie propuso que todos los objetos —particularmente las partículas
subatómicas, como los electrones— podían tener propiedades de ondas. Erwin Schrödinger,
fascinado por esta idea, investigó si el movimiento de un electrón en un átomo se podría explicar
mejor como onda que como partícula. La ecuación de Schrödinger, publicada en 1926, describe al
electrón como una función de onda en lugar de como una partícula, y predijo muchos de los
fenómenos espectrales que el modelo de Bohr no podía explicar. Aunque este concepto era
matemáticamente correcto, era difícil de visualizar, y tuvo sus detractores. Uno de sus críticos, Max
Born, dijo que la función de onda de Schrödinger no describía el electrón, pero sí a muchos de sus
posibles estados, y de esta forma se podría usar para calcular la probabilidad de encontrar un
electrón en cualquier posición dada alrededor del núcleo.
En 1927, Werner Heisenberg indicó que, puesto que una función de onda está determinada por el
tiempo y la posición, es imposible obtener simultáneamente valores precisos tanto para la posición
como para el momento de la partícula para cualquier punto dado en el tiempo. Este principio fue
conocido como principio de incertidumbre de Heisenberg.
Los cinco orbitales atómicos de un átomo de neón, separados y ordenados en orden creciente de
energía. En cada orbital caben como máximo dos electrones, que están la mayor parte del tiempo en
las zonas delimitadas por las "burbujas".
GEOLOGÍA: Tectónica de placas
La tectónica de placas (del griego τεκτων, tekton, "el que construye") es una teoría geológica que
explica la forma en que está estructurada la litosfera (la porción externa más fría y rígida de la
Tierra). La teoría da una explicación a las placas tectónicas que forman la superficie de la Tierra y a
los desplazamientos que se observan entre ellas en su deslizamiento sobre el manto terrestre fluido,
sus direcciones e interacciones. También explica la formación de las cadenas montañosas
(orogénesis). Así mismo, da una explicación satisfactoria de por qué los terremotos y los volcanes
se concentran en regiones concretas del planeta (como el cinturón de fuego del Pacífico) o de por
qué las grandes fosas submarinas están junto a islas y continentes y no en el centro del océano.
Vectores de velocidad de las placas tectónicas obtenidos mediante posicionamiento preciso GPS.
Las placas tectónicas se desplazan unas respecto a otras con velocidades de 2,5 cm/año lo que es,
aproximadamente, la velocidad con que crecen las uñas de las manos. Dado que se desplazan sobre
la superficie finita de la Tierra, las placas interaccionan unas con otras a lo largo de sus fronteras o
límites de provocando intensas deformaciones en la corteza y litosfera de la Tierra, lo que ha dado
lugar a la formación de grandes cadenas montañosas (verbigracia los Andes y Alpes) y grandes
sistemas de fallas asociadas con éstas (por ejemplo, el sistema de fallas de San Andrés). El contacto
por fricción entre los bordes de las placas es responsable de la mayor parte de los terremotos. Otros
fenómenos asociados son la creación de volcanes (especialmente notorios en el cinturón de fuego
del océano Pacífico) y las fosas oceánicas.
MATEMATICAS: Teoría del caos
Teoría del caos es la denominación popular de la rama de las matemáticas, la física y otras ciencias
que trata ciertos tipos de sistemas dinámicos muy sensibles a las variaciones en las condiciones
iniciales. Pequeñas variaciones en dichas condiciones iniciales, pueden implicar grandes diferencias
en el comportamiento futuro; complicando la predicción a largo plazo. Esto sucede aunque estos
sistemas son deterministas, es decir; su comportamiento está completamente determinado por sus
condiciones iniciales.
Los sistemas dinámicos se pueden clasificar básicamente en:
•
•
•
•
Estables
Inestables
Caóticos
Dinámica de sistemas
Un sistema estable tiende a lo largo del tiempo a un punto, u órbita, según su dimensión (atractor o
sumidero). Un sistema inestable se escapa de los atractores. Y un sistema caótico manifiesta los dos
comportamientos. Por un lado, existe un atractor por el que el sistema se ve atraído, pero a la vez,
hay "fuerzas" que lo alejan de éste. De esa manera, el sistema permanece confinado en una zona de
su espacio de estados, pero sin tender a un atractor fijo.
Una de las mayores características de un sistema inestable es que tiene una gran dependencia de las
condiciones iniciales. De un sistema del que se conocen sus ecuaciones características, y con unas
condiciones iniciales fijas, se puede conocer exactamente su evolución en el tiempo. Pero en el caso
de los sistemas caóticos, una mínima diferencia en esas condiciones hace que el sistema evolucione
de manera totalmente distinta. Ejemplos de tales sistemas incluyen el Sistema Solar, las placas
tectónicas, los fluidos en régimen turbulento y los crecimientos de población.