El área de investigación de física más aplicable tecnológicamente

Question

Supongamos que eres un estudiante de física con mucho "sentido" de la tecnología y limitadas habilidades teóricas. Ahora necesitas algún tipo de consejo profesional sobre el campo específico de la física en el que especializarte. Así que preguntas a tus colegas más veteranos: ¿cuál es el área de investigación actual que promete más avances tecnológicos en un futuro próximo (~10-15 años)?

P.D. Espero que esta pregunta sea válida, aunque predecir el futuro no es (todavía) una respuesta precisa

Answer 1

A grandes rasgos y de forma algo obvia: la física de la materia condensada. Más concretamente, y esta es una respuesta muy tendenciosa, la criptografía cuántica y, si se le conceden 10-20 años más, la computación cuántica.

Answer 2

Creo que Shor tiene razón en parte sobre la tecnología a nanoescala. Esto es algo que Feynman escribió en 1960. Esta es una charla fascinante que tiene

http://www.zyvex.com/nanotech/feynman.html

El futuro de la tecnología probablemente siga tres reglas. La primera regla la llamo la regla de la piedra-herramienta. La segunda es la continuidad histórica, y la tercera es lo que yo llamo el principio de antro-entropía.

La regla de la piedra-herramienta es que nos equivocamos al decir que la gente abandonó las herramientas de piedra, en particular las cuchillas, en favor de las de bronce y posteriormente las de hierro porque los metales eran mejores. Esto es claramente erróneo. Si tiene tiempo, mire las puntas de Folsom y otras herramientas de piedra del Paleolítico tardío. Una hoja bien tallada tiene una fractura concoidea que se afila hasta un solo átomo. Es casi una forma de nanotecnología. Las hojas de piedra bien hechas en manos de un trabajador experto son muy superiores a las hojas de metal. Cambiamos a las cuchillas de metal porque se pueden fabricar en mayor número y con mayor rapidez, no porque sean superiores. Sustituimos las piezas de metal por las de plástico, porque el plástico es más barato y más fácil de moldear, pero su calidad suele ser inferior. La tecnología del futuro seguirá hasta cierto punto la misma regla, tendremos dispositivos más pequeños y baratos en mayor número que no duren tanto, que se vuelvan obsoletos más rápidamente, pero a los que se pueda acceder fácilmente.

Thomas Hobbes comentaba que una onza de oro permitía comprar una semana de alojamiento, comida y otros gastos. Aunque los precios del oro han estado últimamente en un pico, la regla curiosamente se mantiene hoy en día en promedio. Es un ejemplo de continuidad histórica. Otro ejemplo es el de nuestras formas de entretenimiento, que es un gran sector de la actividad económica. Los romanos construyeron grandes coliseos para los juegos de gladiadores y la "violencia". En esta actividad se empleó mucha ingeniería, trabajo duro y capital de inversión. En realidad, nosotros hacemos lo mismo, pero de una forma mucho más sofisticada. Hemos utilizado nuestros conocimientos básicos de física para hacer pantallas de plasma con producciones de vídeo de contenido muy violento. El estadounidense medio ve en su vida unos 50.000 asesinatos en este entorno vicario o virtual. De nuevo la continuidad histórica, y cualquier tecnología en el futuro que potencie el estímulo de los sentidos y aumente los niveles de endorfinas de las personas a través de estos contenidos violentos será sin duda un éxito. También se mantienen otras formas de espectáculo, los deportes, los conciertos de rock y su antigua comparación con las carreras de cuadrigas y otros circos. La otra constante es el arte de la guerra, que desde el mundo antiguo ha ocupado sistemáticamente el 20-25% de la actividad económica. Aunque es agradable pensar que los pacificadores heredarán la Tierra, la apuesta segura es por los contratistas de defensa. La siguiente gran forma de actividad es la producción de alimentos, y las tecnologías basadas en la agricultura seguirán avanzando. Esto, por supuesto, tiene claras implicaciones para la biotecnología y la ingeniería genética. Finalmente, la última es la medicina, donde al igual que el chamán de las culturas del Pleistoceno ocupaba una posición elevada, también lo hacen los médicos y su capacidad para permitirnos "vencer a la parca", al menos un día más.

El último es el principio de antro-entropía. Nuestra especie tiene una capacidad asombrosa para explotar su entorno. Es lo que la inteligencia le da la capacidad de hacer, y hasta ahora cualquier límite ambiental encontrado puede ser sorteado. Así que somos una especie de vida que, a diferencia de todas las demás, no tiene limitaciones biológicas permanentes por parte de otras formas de vida. Esto nos permite crecer en número y ejercer un mayor control y explotación del mundo. El resultado neto es que agotamos las reservas de energía y materiales naturales y las sustituimos por entropía y basura. La tendencia también es exponencial, ya que en los últimos tiempos parecemos poco más que un simio terrestre con cerebro en una carrera exponencial. Cualquier tecnología futura que facilite esta progresión se impondrá también. Esto incluye las tecnologías de eficiencia energética, que al aumentar la eficiencia y reducir los costes acaban permitiendo que un número mucho mayor de personas utilice la tecnología y acaba facilitando más consumo y, en última instancia, más producción de entropía. Además, aunque el crecimiento de nuestra población está empezando a disminuir, se está haciendo permitiendo que un gran número de personas consuma mucho más. En 1960, la población mundial era de 3.000 millones, pero según el uso per cápita de la energía y los materiales, nuestra población actual sería de más de 20.000 millones, basándose en el nivel de consumo de 1960. Así que estamos sustituyendo una forma de crecimiento por otra. Busca la paradoja de Jevon para ver ejemplos de cómo funciona esto.

Este pequeño asunto no se resolverá ni por la economía ni por la política. Acabará de la misma manera que acaban las nubes de langostas: Se lo comen todo y se mueren. Lo único que no podremos superar es cuando agotemos el propio mundo natural y no nos quede nada con lo que trabajar.

Answer 3

Se está llegando a un punto en el que la construcción de dispositivos a nanoescala es comercialmente práctica, por lo que quizá la nanofotónica, los nanomateriales, la dinámica de nanofluidos, la nanoingeniería, la nanomecánica (?), etc. Esta área puede ser muy importante para la computación cuántica práctica, pero hay muchas aplicaciones mucho más cercanas. Y algunas de ellas se estudian en departamentos de ingeniería más que en los de física, pero debería poder encontrar temas de investigación relacionados en la física.

Answer 4

Apuesta por la biofísica. La próxima gran revolución de la industria va a estar relacionada con la biología; los genomas y todo eso. Habrá muchas aplicaciones de alto valor en casi todo. Medicina, agricultura, silvicultura, cría de animales (o lo que sea que llamen hoy en día), pesca, construcción, biocombustibles, incluso cosas como bienes de consumo.

Será el "plástico" de la década de 2020.

Answer 5

La biofísica médica estaría bien. Por ejemplo, en TRIUMF UBC están trabajando en el diseño de un escáner PET de xenón líquido. Hay chips de ADN, etc. Combinando las respuestas anteriores, la computación óptica también parece interesante: véase el trabajo de Lene Hau sobre la "congelación" de la luz, o el trabajo sobre los donuts cuánticos.