¿La química es solo física aplicada? ¿Cómo?

Nunca me gustó el modelo “x solo se aplica y” de cómo funcionan las ciencias. El argumento muy simple que tengo para los físicos que dicen que es “Bueno, ya sabes el conocimiento, ¿verdad? ¡Continúa, aplica!”. Simplemente no es tan simple. Los químicos usan diferentes métodos de investigación. Y curiosamente en el momento en que la teoría atómica todavía se debatía acaloradamente (y no era ampliamente aceptada) en las comunidades físicas, los químicos tenían una muy buena idea de la naturaleza discreta de la materia, a veces incluso concluían estructuras a partir de propiedades químicas y fórmulas. Entonces, ¿qué física estaban aplicando entonces?

El punto es que una mejor descripción es que la química es solo una parte de la “física” que los físicos típicos simplemente no estudian. Debido a que los métodos experimentales convencionales (y a veces teóricos) de física, como se enseña hoy, a veces no hacen un buen trabajo al estudiar sistemas químicos.

¿Qué hay de la biología? Está lejos de la “química aplicada” O la física. En cierto sentido, lo que estudian los biólogos, así como los químicos y los físicos, es el mundo físico. Pero eso no implica necesariamente la visión jerárquica de cómo funciona la ciencia. No necesita saber física o química para estudiar el comportamiento de los bonobos. Puede encontrar problemas que, para resolver, es posible que necesite una mejor comprensión de la química o la física, pero eso es igual de cierto para un físico que estudia un sistema biológico.

Esta visión jerárquica de la ciencia es el resultado de la visión reductora de arriba hacia abajo de la ciencia. Es como “todo está hecho de partículas fundamentales que interactúan de acuerdo con las leyes de la física, por lo tanto, si conocemos las partículas y las leyes, lo sabemos todo”. Si bien esa afirmación (o algo lo suficientemente similar como para no importar) puede ser cierta, no solo estamos lejos de conocer las leyes de la física, o las partículas fundamentales, la física tal como la tenemos hoy en día es errónea en teoría (como las leyes de la mecánica cuántica y la relatividad general no cuadran) y en el experimento (ya que las teorías actuales no explican adecuadamente la existencia de “energía oscura” y “materia oscura”). No solo eso, incluso en la parte donde SÍ sabemos cómo interactúan las cosas, los sistemas se vuelven exponencialmente complicados a medida que aumentamos sus componentes, tanto que hace que muchas leyes físicas sean inútiles en muchas escalas. Entonces, la estructura del universo (tal vez) sea la forma descrita, después de todo, las pequeñas cosas constituyen grandes cosas, pero la estructura de nuestro conocimiento es diferente, sabemos mucho sobre muchos sistemas, pero hay tantos vacíos aún.

Un gran ejemplo de desviación de esta estructura jerárquica de conocimiento que recuerdo es el hecho de que Schrodinger especuló con cierta precisión que la estructura del ADN era “un cristal no repetitivo” incluso antes de que pudiera estudiarse directamente, y su razonamiento era de la comprensión de los biólogos de cómo funciona la herencia. En otras palabras, entendimos sobre la estructura del ADN (algo pequeño) al estudiar animales y plantas (cosas más grandes), lo que va en contra de lo que se espera de “la biología aplicada a la química”. Ninguna ciencia es esa versión aplicada de otra ciencia. Nuestra distinción entre las ciencias es arbitraria de todos modos, y es más una función de la historia y del funcionamiento del cerebro humano que cualquier cosa profundamente arraigada en la estructura del universo.

Se podría afirmar que la química es solo física aplicada y que la biología es solo química y que la psicología es solo biología y que la sociología es solo psicología aplicada a muchas personas y que la ciencia política es solo un subconjunto de la sociología. Lleve esto al límite y se verá obligado a concluir que el estudio de la política es solo una rama de la física.

La razón por la que no hacemos eso es que hay problemas y preguntas en una disciplina dada que no pueden ser respondidas fácilmente por métodos y teorías de la disciplina supuestamente subyacente. Los físicos de hoy luchan por calcular las propiedades de incluso moléculas simples a partir de leyes físicas básicas, y mucho menos de algo más complejo.

La síntesis orgánica, por ejemplo, depende de la física subyacente, pero no es fácil definir la ruta más eficiente para sintetizar un fármaco complejo solo a partir de principios físicos. Los cálculos físicos pueden ayudarlo a buscar la secuencia de reacciones más eficiente, pero también tendrá que confiar en las reglas encontradas por los químicos, así como en la prueba y el error (cuán verdadera es la frase “el trabajo computacional no tiene suficiente poder predictivo para ser un factor sustancial ahorro de tiempo en la química sintética del mundo real “?)

Existe un término llamado propiedades emergentes que significa que algunas cosas aparecen en niveles más altos de organización que no son fáciles de ver al estudiar niveles más bajos.

“La física es la ciencia natural que implica el estudio de la materia y su movimiento a través del espacio y el tiempo, junto con conceptos relacionados como la energía y la fuerza”.

“La química es una rama de la ciencia física que estudia la composición, estructura, propiedades y cambio de la materia”.

“La física aplicada es física destinada a un uso tecnológico o práctico particular. Por lo general, se considera como un puente o una conexión entre física e ingeniería”. Es decir, alguien está usando física o realizando investigaciones de física con el objetivo de desarrollar nuevas tecnologías o resolver un problema de ingeniería.

Por ejemplo, si estás usando química para crear una poción de invisibilidad, entonces sí, estás en el ámbito de la física aplicada :).

En cierto modo, quizás podría argumentar que la química es una abstracción de la física subyacente. Sin embargo, existe una buena razón por la cual generalmente no intentamos resolver el comportamiento de los sistemas moleculares complejos a partir de los primeros principios, generalmente no es práctico y rápidamente comienza a volverse computablemente intratable cuando aumenta la complejidad.

Por lo tanto, al utilizar abstracciones probadas y probadas, podemos resolver problemas que serían poco prácticos o incluso imposibles de resolver desde los primeros principios en nuestro nivel actual de desarrollo tecnológico y científico.

También vale la pena señalar que con la experimentación es posible descubrir abstracciones que funcionan incluso sin el conocimiento fundamental de nivel inferior que explica exactamente cómo funciona.

Esto es cierto incluso dentro de la física misma, nuestra comprensión de los mecanismos exactos de la gravedad es limitada, como lo demuestra nuestra incapacidad para describir completamente la gravedad en el nivel cuántico. Sin embargo, nuestras abstracciones funcionan bien para cosas como el cálculo de las órbitas de los planetas, naves espaciales y otros cuerpos. Esta es una abstracción científica útil y probablemente continuará siendo útil incluso si tuviéramos una teoría completa de la gravedad hasta el nivel cuántico.

En realidad, tratar de calcular las interacciones gravitacionales de la Tierra sobre la base de cómo cada una de las partículas probablemente [matemáticas] 10 ^ {50} [/ matemáticas] contribuye a ello sería poco práctico, incluso si tuviéramos ese conocimiento para uno, probablemente Necesitamos varios materiales del sistema solar para producir la RAM para mantener esta simulación.

Como físico, podría determinar claramente la viabilidad de una reacción química a partir de los primeros principios, las cargas efectivas de los orbitales de los electrones, los cambios en la energía y lo que tenga. Sin embargo, es útil que un químico resuelva los principios de la química si algo funciona o no, y tiendo a usar un poco de conocimiento basado en la química para darme algunos valores que usaré en un problema de física. Un químico probablemente estaría lidiando con problemas más largos que implican muchos enlaces y una estructura complicada, mientras que lo peor con lo que tendría que lidiar sería un cristal uniforme o algún semiconductor. Es mucho mejor tener un químico con una larga lista de enlaces complicados y estructuras que me fabriquen una sustancia con la densidad / reactividad / conductividad que ya he calculado.

<< Descargo de responsabilidad: estudié Química en la universidad >>

La matemática es el lenguaje fundamental del universo. Es la única forma en que tenemos que describir nuestro universo.

La física es matemática aplicada. Sin las matemáticas, todo lo que tienes es un montón de observaciones sin forma de relacionarlas.

La química es la física del electrón. Toda esta rama de la ciencia está dedicada al pequeño y maravilloso leptón que puede bailar entre átomos. ¡Sin electrones no hay química!

La biología está en su núcleo, se trata de la increíble química del carbono, el átomo más “versátil”. Si no fuera por el carbono, no habría pequeños monstruos con los que jugar los biólogos.

Obviamente hay sutilezas, pero este es su núcleo.

Hola, no creo que sea correcto decir que la física es una rama de las matemáticas, en este caso está claro que las matemáticas son solo una herramienta utilizada en física para expresar los principios de una manera más simple por la forma en que se usan las matemáticas en otros campos no está relacionado con las ciencias naturales como la economía, pero en el caso de la física y la química es un poco más difícil llegar a una conclusión porque en cierto grado es cierto que todos los principios químicos se explican directamente por la mecánica cuántica en el nivel atómico y molecular y termodinámica macroscópicamente pero, por otro lado, esas herramientas no son directamente útiles para hacer química práctica, por lo que el químico ha desarrollado un montón de métodos y teorías aproximadas que en cierto grado se basan en teorías físicas pero que al mismo tiempo no se explican por completo, y esos métodos prácticos es lo que realmente es la química, es similar a la forma en que los ingenieros usan la ciencia.

En el caso de la biología es obvio que no se aplica la química porque ni la física ni la química han podido dar una definición científica de la vida que es el material principal de la biología.

Miré todas las respuestas a la pregunta y estoy muy decepcionado de que nadie haya hecho la referencia obligatoria de xkcd. Asi que aqui esta:

La química es física aplicada “realmente justa” de la misma manera que somos “realmente solo” una bolsa de caminar de químicos; o un libro es “realmente solo” un montón de cartas; o Internet es “realmente solo” un montón de computadoras. Se trata de propiedades emergentes: centrarse solo en las partes se pierde en el todo mayor (a menos que esté interesado solo en las partes, lo cual es bastante justo, pero no afirme que el estudio del todo no es útil )

Aún no. Pero un siglo después tendremos una computadora cuántica altamente sofisticada (a partir de 2016 las computadoras cuánticas primordiales son capaces de simular con precisión la molécula de hidrógeno) que ciertamente trascenderá los límites de complejidad temporal de las computadoras clásicas. Entonces podremos simular reacciones orgánicas complejas correctamente y, en consecuencia, desarrollar una bacteria a partir de cero. La física es el fundamento de todas las ciencias y nadie puede negar cuán ubicuas son sus implicaciones no solo para el presente sino también para el futuro. Para poder realmente decir que la química es solo una física aplicada, necesitamos progresar mucho más de lo que podemos imaginar; el uno por ciento de lo que hay que hacer aún no se ha hecho, hemos llegado a un punto muerto … la física futurista seguramente hará suya la química.

No.

La química sería física aplicada si pudieras deducir la mayor parte o la totalidad de la química de los principios físicos. Incluso con una computadora, como cuestión práctica, no se puede hacer esto para la mayor parte de la química.

Del mismo modo, la física es solo matemática aplicada.
Paul Dirac fue un matemático brillante, como lo es Ed Witten.