Pensándolo bien...
No es cuestión de relativismo, sino de detalle. Las leyes son generalizaciones basadas en observaciones empíricas consistentes y repetidas. Describen cómo ocurren los fenómenos naturales bajo condiciones específicas. Las leyes científicas se formulan a través de la experimentación y la observación y pueden expresarse matemáticamente. No explican por qué ocurre un fenómeno, sino que describen cómo ocurre de manera consistente. Un ejemplo es la Ley de Gravitación Universal de Newton, que describe cómo dos objetos se atraen mutuamente con una fuerza que depende de sus masas y la distancia entre ellos.
Por el contrario, los axiomas son afirmaciones o principios aceptados como verdaderos sin necesidad de prueba, que sirven como punto de partida para un sistema lógico o matemático. En matemáticas, los axiomas son la base sobre la que se construyen teoremas y demostraciones. No se derivan de teoremas anteriores; en cambio, se les considera evidentes en sí mismos y se usan para establecer la validez de proposiciones más complejas. Un ejemplo de axioma es el de elección en la teoría de conjuntos, que establece que, para cualquier conjunto de conjuntos no vacíos, existe al menos un conjunto que contiene exactamente un elemento de cada uno de estos conjuntos.
Finalmente, los principios son fundamentos o normas que guían el comportamiento, el pensamiento o la acción. En Ciencias, un principio es una idea general que subyace a las leyes de la naturaleza, pero puede no ser tan cuantificable o específicamente demostrable como una ley. Los principios ofrecen una comprensión básica de los aspectos del universo, orientando la formulación de teorías y leyes. Un ejemplo famoso es el Principio de Incertidumbre de Heisenberg en Mecánica cuántica, que establece que es imposible determinar simultáneamente con precisión la posición y la velocidad de una partícula.
En resumen, las leyes describen cómo ocurren los fenómenos naturales, los axiomas son verdades autoevidentes que sirven como base para sistemas lógicos, y los principios son ideas generales que guían la comprensión y formulación de leyes y teorías. Cada uno juega un papel vital en la expansión y profundización de nuestro conocimiento en diversas disciplinas.
En ciencia, las leyes, que son descripciones de patrones observados en la naturaleza, aunque pueden parecer inmutables durante largos períodos, pueden modificarse o reemplazarse por nuevas leyes si descubrimientos experimentales o teóricos presentan evidencia contraria. Por ejemplo, las leyes de Newton del movimiento fueron modificadas por la teoría de la relatividad de Einstein bajo condiciones de altas velocidades y fuertes campos gravitacionales, donde las leyes newtonianas ya no aplican con precisión.
En matemáticas, los axiomas son asumidos como verdaderos sin necesidad de prueba y sirven como la base para construir teorías. Aunque se consideran fundamentales y autoevidentes dentro de un sistema dado, el conjunto de axiomas utilizado puede variar entre diferentes teorías o sistemas matemáticos. Además, la introducción de nuevos axiomas o la modificación de los existentes puede llevar al desarrollo de nuevas ramas de la matemática o a una mejor comprensión de estructuras matemáticas complejas.
Los principios, al ser generalizaciones que guían el pensamiento en un campo, pueden evolucionar a medida que aumenta nuestro entendimiento del universo. Son posiblemente más flexibles que las leyes y axiomas, dado que se basan en la interpretación de los patrones y comportamientos observados. A medida que se adquiere nueva información, puede ser necesario revisar, refinar o incluso reemplazar los principios existentes.
Imagen creada con Chat GPT con DALL-E ilustrando de manera imaginativa cargas del mismo signo atrayéndose entre sí en un entorno mágico o de otro mundo.
Por tanto, como la ciencia y la matemática son disciplinas dinámicas en constante evolución, lo que se considera una ley, axioma o principio en un momento dado puede ser sujeto de revisión en el futuro. Este proceso de revisión y adaptación es una parte esencial del avance del conocimiento, permitiendo que nuestras teorías y comprensión del mundo se vuelvan más precisos y comprensivos con el tiempo.
Un enunciado debe ser capaz de clasificarse como verdadero o falso. Esto no significa que siempre sepamos si es verdadero o falso, sino que, en principio, existe una verdad objetiva sobre el contenido del enunciado. Los enunciados deben ser claros y precisos para evitar ambigüedades. Cualquier persona que los lea o escuche debería ser capaz de entender qué se está afirmando. Aunque el valor de verdad de un enunciado puede depender del contexto, el enunciado en sí mismo debe ser comprensible fuera de ese contexto. No se trata de una pregunta, o exclamación, ya que las preguntas, órdenes o exclamaciones no se califican como enunciados porque no afirman algo que pueda ser verdadero o falso.
La afirmación “cargas iguales se repelen”, que es un enunciado, puede ser analizada y verificada en el contexto de la Física y, específicamente, bajo ciertas condiciones y teorías que podrían explicar situaciones en las que las cargas iguales no se repelen de la manera convencional esperada por las leyes de la electrostática. Aunque a primera vista, esta afirmación parece contradecir los principios básicos de la física, que establecen que las cargas iguales se repelen, existen contextos específicos (como en la física cuántica o en condiciones especiales de confinamiento) donde el comportamiento de las cargas puede ser más complejo y no se ajuste a la regla general de repulsión entre cargas iguales. Por lo tanto, como enunciado, presenta una proposición que invita a la investigación y el análisis para confirmar su veracidad o falsedad bajo diferentes circunstancias.
Una de estas situaciones se da en el contexto de los sistemas cuánticos o en condiciones especiales donde las propiedades del medio o las interacciones de largo alcance pueden modificar el comportamiento efectivo de las cargas. En sistemas cuánticos confinados, como los puntos cuánticos o las trampas de iones, las propiedades de las partículas cargadas pueden ser manipuladas, de tal de manera que las interacciones efectivas entre ellas difieran de las esperadas en el vacío. La presencia de un medio dieléctrico puede alterar la fuerza efectiva entre cargas. Aunque las cargas iguales aún se repelen en un dieléctrico, la magnitud de esta repulsión puede ser considerablemente menor que en el vacío debido a la polarización del medio. En física de partículas, ciertas interacciones entre partículas cargadas pueden ser mediadas por otras partículas, lo que podría llevar a comportamientos efectivos inusuales. Por ejemplo, en la cromodinámica cuántica, los quarks se atraen entre sí cuando están a grandes distancias, un fenómeno conocido como "confinamiento", pero esta no es una repulsión o atracción basada directamente en la carga eléctrica. En estados de la materia como plasmas o superconductores, las propiedades colectivas de las cargas pueden dar lugar a comportamientos emergentes que difieren de las interacciones individuales de repulsión o atracción. Hay que resaltar que estos casos no contradicen la ley de Coulomb ni los principios fundamentales de la electrostática, sino que representan situaciones donde las interacciones efectivas entre cargas son el resultado de un conjunto más complejo de condiciones y efectos. En la práctica común y en el contexto de la física clásica, las cargas iguales se repelen entre sí como una regla general. No se trata de que se alteren las leyes, ni los principios, ni los axiomas, sino que el detalle abre un escenario, anteriormente no contemplado, del que pueden emerger nuevas leyes, nuevos principios y requerir nuevos axiomas para su teorización.
Se ha llevado a cabo un experimento en la Universidad de Oxford, que cuestiona el principio fundamental de que los opuestos se atraen y los iguales se repelen. Estos principios están inmersos en nuestra experiencia vital y la mayor parte de la gente ha tenido ocasión de disponer de imanes con carga igual que ha intentado unir por los extremos. El experimento ha consistido en disponer cargas iguales (similares) suspendidas en una disolución y comprobar que se atraen a largas distancias. Al tiempo se precisa que no se comportan igual si se trata de cargas positivas o negativas y que el disolvente juega un papel decisivo.
No obstante, no deja de sorprender el hecho, al poner de manifiesto que se dan distintas interacciones en función de la escala de longitud presente. Fenómenos como la cristalización, la separación de fases o el autoensamblaje tienen lugar a distintas escalas y los procesos involucrados pueden ser diferentes. Se pone en cuestión la validez de determinadas leyes que han venido describiendo estos fenómenos con aparente precisión, hasta el presente.
Trabajaron con partículas de sílice de 4-5 micras de diámetro y emplearon distintas disoluciones. Los experimentadores suspendieron partículas de sílice de unos 4 a 5 micrómetros de ancho en diferentes soluciones líquidas. Emplearon microscopia de campo brillante en la que el material se observa sin coloración y la luz pasa directamente a través de la muestra y se aprecian detalles que estén naturalmente coloreados. A pesar de su simplicidad, esta técnica ha demostrado ser extremadamente valiosa debido a su capacidad para proporcionar imágenes detalladas de estructuras y organismos que no son visibles a simple vista. Al rastrear micropartículas, la microscopía de campo brillante ofrece una ventana única hacia la comprensión de fenómenos a escalas microscópicas, facilitando el estudio de sus propiedades físicas, químicas y biológicas. En el campo de la nanotecnología, esta técnica es esencial para el seguimiento de nanopartículas y micropartículas en diversos medios y en tiempo real, ha encontrado aplicaciones críticas en el diagnóstico médico, la terapia dirigida y la investigación de nuevos fármacos, donde la interacción de las micropartículas con las células y tejidos puede ser estudiada detalladamente. La principal ventaja de la microscopía de campo brillante radica en su simplicidad y accesibilidad. No requiere de marcadores fluorescentes ni de preparaciones complejas de la muestra, lo que permite observar las micropartículas en un estado más cercano a su condición natural. La difracción de la luz limita la resolución a aproximadamente 200 nm, lo que puede ser insuficiente para estudiar estructuras más pequeñas o detalles intracelulares finos. Además, las muestras con baja diferenciación de contraste pueden ser difíciles de visualizar, lo que a menudo requiere el uso de técnicas complementarias para mejorar la imagen.
En este caso, se empleó esta técnica de microscopía de campo brillante para rastrear las micropartículas. Se descubrió que las partículas cargadas negativamente en el agua se atraen cuando están separadas por varios cientos de nanómetros. Se observó que terminaron formando patrones hexagonales. Mientras tanto, las partículas cargadas positivamente se repelían. Una disolución diferente, como es la de alcohol, revierte el proceso.
No solo eso, sino que se concluyó también en que el nivel de atracción está estrechamente relacionado con el pH de la disolución. Al variar el pH, los investigadores pudieron activar o desactivar la atracción de las partículas cargadas negativamente entre sí en el agua. En todo caso y algo desconcertante es que, independientemente del pH, las partículas cargadas positivamente no se atraían en el agua.
La propuesta de explicación, basa el análisis en una teoría en la que la repulsión electrostática de cargas iguales (similares) se supera mediante las interacciones del disolvente en la superficie de los objetos sumergidos. Lo cierto y verdad es que es un comportamiento contraintuitivo y resulta fascinante.