Cuáles son las leyes de la naturaleza

La inteligencia humana ha sabido interpretar con conjunto de fenómenos constantes. A éstos les dio el nombre de “leyes de la naturaleza”.

Seguramente escuchaste hablar alguna que otra vez sobre estas leyes. Se trata de una serie de reglas inquebrantables del mundo en el que vivimos. Resumen aspectos invariables de la realidad que habitamos y nos ayudan a comprenderla mejor.

En este artículo te contamos más a fondo de qué se trata. ¿Cuáles son las leyes de la naturaleza? ¿Qué aspectos de nuestra vida determinan y cómo? Ponete cómodo para esta clase de ciencias. Te va a fascinar.

¿Qué son las leyes de la naturaleza?

Tal como adelantamos, las leyes de la naturaleza expresan fenómenos constantes. Estos se repiten una y otra vez en diferentes condiciones. De tal forma, resultan completamente predecibles.

Nada puede romper una ley de la naturaleza. Es imposible. Si llegara a suceder, sería refutada como tal. Esto ha pasado en la historia. Es esperable, considerando que el método científico se resume en una serie de hipótesis que son confirmadas y refutadas constantemente.

Entonces, estas leyes son, como dijimos, interpretaciones científicas de fenómenos constantes empíricamente constatados en la naturaleza. Lo más interesante es que remiten a aspectos de lo más variados. 

Características de las leyes de la naturaleza

Si bien estas reglas determinan en gran parte el funcionamiento de las cosas, no lo hacen de manera lineal. No todo lo imposible es imposible debido a una ley de la naturaleza. ¿Qué significa esto? Veamos.

Es imposible que, por ejemplo, un auto acelere de 0 a 500 km por hora en 5 segundos. Sin embargo, tratar de explicar esta imposibilidad a través de las leyes de la naturaleza no tendría sentido.

En cambio, cuando decimos que un auto no puede viajar a la velocidad de la luz, la cosa cambia. Es este tipo de “imposibilidad” o “regla” a la que las leyes de las que estamos hablando refieren.

Existen cuatro grandes aspectos que caracterizan a estas leyes. Todas ellas son: objetivas, predictivas, universales y simples. Te lo explicamos a continuación.

Son objetivas

No presentan margen de interpretación. Son objetivas y observables por cualquier persona.

Son predictivas

Una ley universal nos permite saber que, ante determinadas condiciones, ocurrirá determinado fenómeno. Por eso decimos que son predictivas.

Son universales

Las leyes de la naturaleza son universales. ¿Qué quiere decir esto? Todas y cada una de las veces que se den las condiciones que ya mencionamos, sucederá el fenómeno esperado. Sin excepción. 

Son simples

Si estamos ante una norma complejísima de explicar, probablemente no se trate de una ley de la naturaleza. No estamos hablando del trasfondo que da origen al fenómeno, sino de su expresión.

Estas leyes universales son simples. Es decir que se expresan en pocos términos. Normalmente, con una sola ecuación matemática basta.

Ejemplos de las leyes de la naturaleza

¿Se te despertó la intriga? ¿Recordaste, de repente, alguna interesante clase que tuviste en el colegio? Vayamos, sin más vueltas, al grano. Te contamos cuáles son y de qué se tratan las leyes de la naturaleza más importantes.

Ley de la conservación de la materia

También es llamada Ley de conservación de la masa o, simplemente, Ley Lamonósov Lavosier, en honor a sus autores. Se trata de un postulado químico.

Establece que “la suma de las masas de todos los reactivos que intervienen en una reacción es igual a la suma de las masas de todos los productos que se obtienen”. Es decir que la cantidad de reactivos que se consumen equivale a la cantidad de productos formados, aunque se hayan transformado.

Mencionamos recién a sus autores. Lo curioso es que a esta ley de la naturaleza no se llegó a través de una colaboración. Mijaíl Lamonósov y Antoine Lavoisier llegaron a la misma conclusión por separado. El primero, en Rusia en el año 1748 y el segundo, en Francia, siete años después. 

Sin duda estamos hablando de dos mentes brillantes. Sobre todo si tenemos en cuenta que el descubrimiento del átomo se dio posteriormente. Es decir que su descubrimiento es más admirable aún, ya que contaban con menos elementos para llegar a él. 

Primera Ley de Newton

El físico, matemático e inventor Isaac Newton aportó a la humanidad tres de estas leyes. Estas sientan las bases de la física y la mecánica clásicas. La primera de ellas es la Ley de Inercia. 

Seguramente tuviste que aprender esta ley para más de un examen en la escuela secundaria. Hagamos memoria: “todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme o rectilíneo, a no ser que sea obligado a cambiar su estado, por fuerzas impresas sobre él.”

Es decir, el estado inicial de un cuerpo no va a cambiar al menos que intervengan una o varias fuerzas. Por ejemplo, una pelota que está en estado de reposo, seguirá quieta a menos que alguien la patee. Y, una vez que fue pateada y se encuentra en movimiento, otra fuerza la detiene, como, por ejemplo, la fricción que ejerce el suelo.

Segunda Ley de Newton

Esta es la Ley Fundamental de la Dinámica. Por supuesto que es más fácil de entender si partimos de la ley anterior.

La Segunda ley de Newton afirma: “el cambio en la aceleración de un movimiento es directamente proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime”.

Los elementos presentes en la fórmula que expresa esta ley son: fuerza neta; masa y aceleración. Para entenderla mejor, pensemos que la aceleración que adquiere una pelota que pateamos dependerá tanto de “cuánto pesa” esa pelota como de la fuerza con la que pateamos.

También la dirección se la damos con la patada… aunque no siempre le acertemos al arco.

Tercera Ley de Newton

También llamada Principio de Acción y Reacción: a toda acción corresponde una reacción. ¿Cuántas veces hemos remitido, de manera informal, a esta norma, para explicar aspectos de la vida cotidiana y las relaciones?

Este principio de acción y reacción establece concretamente lo siguiente: “Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria, es decir, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto”.

El peso que sentimos en la punta de los botines puede explicar esta ley, si nos aferramos al ejemplo de la pelota. Aunque está claro que resulta más fácil reconocer el Principio de Acción y Reacción al pensar en lo que nos cuesta mover un sillón. La resistencia que sentimos a nuestro esfuerzo no es más que la fuerza de reacción que ejerce este objeto.

Principio cero de la termodinámica

El autor de esta ley es Ralph Fowler. Dice: “si dos cuerpos por separado están cada uno en equilibrio térmico con un tercer cuerpo, entonces están en equilibrio térmico entre sí”.

¿Qué significa esto? Se le llama “equilibrio térmico” a lo que sucede cuando dos objetos no varían de estado al ponerse en contacto. Entendiendo lo que significa “equilibrio térmico” podemos dar con el sentido del Principio Cero de la Termodinámica. ¿Pensemos un ejemplo? 

Imaginemos que tenemos tres objetivos: A, B y C. Aunque A y B no estén en contacto térmico directo, si ambos alcanzan el equilibrio térmico con el objeto C, también estarán equilibrados entre ellos. A puede ser un vaso, C puede ser el agua que contiene y B, hielo en su interior.

Primera ley de la termodinámica

Al principio cero le sigue, por supuesto, la ley primera. Se trata del principio de conservación de la energía: “La energía no se crea ni se destruye, solamente se transforma”. 

De más está decir que esta ley está muy presente en el saber colectivo. ¿Eras consciente del fundamento científico de esta afirmación?

Ahora, cada vez que escuches la canción de Jorge Drexler, te vas a acordar de Nicolas Léonard Sadi Carnot, el denominado padre de la termodinámica. Él creó esta ley.

Segunda ley de la termodinámica

Prestá atención, que esta parece un poco más compleja. “En un estado de equilibrio, los valores que toman los parámetros característicos de un sistema termodinámico cerrado son tales que maximizan el valor de una cierta magnitud que está en función de dichos parámetros, llamada entropía.”

Ahora, ¿qué es la entropía? Se le llama así a la energía que no puede realizar un trabajo útil en un proceso termodinámico.

Recordemos que, en la termodinámica, la energía puede intercambiarse de un sistema a otro en forma de calor o de trabajo. Así, la entropía se refiere a la magnitud termodinámica que expresa el grado de desorden molecular de un sistema.

Lo que dice la Segunda Ley de la Termodinámica, en relación con esta magnitud, es que solo puede disminuir en un sistema si aumenta en otro. Es decir, en un sistema aislado de su entorno, no puede disminuir. 

Como bien dijimos, comprender esta ley resulta más dificultoso. Es necesario contar con cierto entendimiento de termodinámica para dar cuenta de su implicancia. Podemos expresarlo en menos palabras: “la cantidad de entropía del universo tiende a incrementarse en el tiempo”.

Un postulado tan breve y simple, aunque difícil para inexpertos, explica aspectos aparentemente obvios de nuestro universo. Por ejemplo, que el calor se transmita siempre de cuerpos calientes a cuerpos fríos y no al revés. Por eso forma parte de las leyes de la naturaleza. 

Tercera ley de la termodinámica

También conocida como el Postulado de Nernst, contiene dos fenómenos. “Cualquier proceso de un sistema físico, al llegar al cero absoluto (cero Kelvin) se detiene. Al llegar al cero absoluto la entropía alcanza un valor mínimo y constante.”

El cero absoluto es un valor casi imposible de alcanzar. Aún así, la Tercera Ley de la Termodinámica es ejemplificable con lo que pasa en las heladeras de nuestros hogares. 

Al ser llevados a temperaturas muy bajas, los alimentos que guardamos en su interior alcanzan una prolongada vida útil. Podemos entender que estamos pausando significativamente sus respectivos procesos de descomposición gracias a que minimizamos considerablemente la entropía. 

Primera Ley de Kepler

¿Te acordás de Johannes Kepler? Fue un astrónomo y matemático alemán que hizo aportes verdaderamente fundamentales al entendimiento de la astronomía. Sin él, la teoría heliocéntrica no sería lo que es, aunque le pese a los terraplanistas. 

Hizo descubrimientos sobre fenómenos invariables del movimiento de los planetas que son considerados como leyes de la naturaleza. A él le debemos un saber importantísimo. Veamos. 

La Primera Ley de Kepler indica, nada más ni nada menos, que “todos los planetas se desplazan alrededor del sol en órbitas elípticas. Toda elipse tiene dos focos. El sol se encuentra en uno de ellos.”

Segunda Ley de Kepler

La segunda de las leyes de Kepler es un poco menos popular, aunque básica para quienes entienden un poquito de astronomía. Es la ley de la velocidad de los planetas o “ley de las áreas”. Dice así: “el radio vector que une a un planeta y el sol barre áreas iguales en tiempos iguales”. 

El radio vector es el nombre que se le da a una línea imaginaria entre un planeta y el sol. Su longitud va a ser determinada, claro está, por la distancia que haya entre ambos. 

El concepto de “velocidad areolar” se desprende de la Segunda Ley de Kepler. Refiere al tiempo que lleva a un radio vector recorrer áreas equivalentes. Lo que dice esta ley es, básicamente, que dicha velocidad es constante.

Conclusión

Desde el movimiento planetario hasta el recorrido de una pelota de fútbol y el choque de temperatura que sentimos al ingresar a una pileta. Las leyes de la naturaleza explican una serie de fenómenos constantes y siempre presentes.

Estas proposiciones interesan tanto a científicos como a filósofos. Los primeros son los encargados de descubrirlas y definirlas.

Los segundos se enfocan, en cambio, en interpretar la relevancia y significado de la definición de tales leyes para la humanidad. Se trata nada menos que de un conjunto de fenómenos que enmarcan nuestro entendimiento del mundo. Suena bastante filosófico, ¿verdad?

Ya te explicamos, en simples palabras, las principales leyes de la naturaleza, aunque hay más. ¿Te picó el bichito de la curiosidad científica? Seguí incorporando todo tipo de aprendizajes con El Destape.