En la organización del pensamiento científico la Física y la Química ocupan un lugar primordial. La Física se ocupa de estudiar las cuatro interacciones fundamentales que gobiernan los fenómenos naturales, desde la estructura nuclear hasta la estructura del universo. La Química, por su parte,  ha desarrollado unas técnicas específicas para explicar la estructura de átomos y moléculas y estudiar sus propiedades microscópicas. Por otra parte, ambas ciencias estudian también las leyes que rigen el comportamiento de un elevado número de átomos, moléculas u otros elementos en interacción. Esto hace que sean básicas para abordar el estudio de los problemas que se plantean en otras ciencias, tales como la Astronomía, la Biología y la Geología, que ganan rigor y alcance con su concurso. En este tema se trata de proponer algunos ejemplos que sirvan para ilustrar en el aula la importancia de estas dos ciencias.

La Física y la Química están en la base de todo el pensamiento científico y su desarrollo ha estado fuertemente ligado al de la Tecnología. En este sentido, los retos tecnológicos que la Humanidad ha ido abordando a lo largo de los años han servido para desarrollar estas ciencias, pero, al mismo tiempo, el desarrollo de éstas ha servido para que la Tecnología avance. En este tema se trata de poner algunos ejemplos de cómo la Física y la Química están en la base del extraordinario desarrollo tecnológico del último siglo. 

La actual sociedad de la información y la comunicación se caracteriza porque  la creación, distribución y manipulación de la información forman parte importante de las actividades culturales y económicas.  Los sectores relacionados con las tecnologías de la información y la comunicación (TIC), desempeñan un papel particularmente importante dentro de este esquema ya que se han convertido en los nuevos motores de desarrollo y progreso. Los avances conseguidos en las tecnologías de la información y de la comunicación se basan en los  progresos de la  electrónica  y de la telecomunicación. Todos estos avances se deben, a su vez, a todas las investigaciones físicas y químicas fundamentales que se han realizado previamente y se siguen realizando actualmente.

En este tema se pretende ilustrar  la importancia de la Física y la Química en el avance de estas tecnologías de la información y la comunicación, como la comunicación por fibra óptica,  el almacenamiento óptico de datos como en los lectores de CD, en lectores de códigos de barras, el ojo electrónico de las cámaras digitales, los  marcadores láseres, los amplificadores de frecuencia para comunicaciones vía satélite, etc.

Aparentemente la Física y la Química parecen ciencias sin excesivos espacios comunes con respecto a la Medicina; sin embargo, la historia nos ha demostrado la inexactitud de la afirmación anterior. Posiblemente sea el descubrimiento de los rayos X el momento culminante en que se crea el concepto de la Física Médica como disciplina científica, definida como la rama de la Física aplicada relacionada con los conceptos y métodos físicos de diagnóstico y tratamiento de las enfermedades humanas. A pesar de ello, las aplicaciones de la Física en Medicina datan de muchos años antes, aunque sea difícil determinar el momento histórico del nacimiento. No ocurre lo mismo con la Química, relacionada con la Medicina a través de la Bioquímica, y actualmente por medio de la Química Médica, definida por la IUPAC como la parte de la Ciencia que se refiere al descubrimiento, desarrollo, identificación e interpretación del modo de acción de compuestos biológicamente activos a nivel molecular. El impacto de estas dos ciencias en la Medicina moderna ha sido muy notable, de forma que ahora no se puede entender una Medicina que no esté basada en multitud de conocimientos fisicoquímicos aplicados al ser vivo (humano o no). La necesidad de llevar los conocimientos de la Física y de la Química a las aplicaciones médicas (en general biológicas) es algo imprescindible en las enseñanzas no universitarias para contextualizar ambas disciplinas fuera del ambiente exclusivamente pedagógico.

Por otra parte, los fármacos constituyen otro importante capítulo de las relaciones entre ciencia, tecnología y sociedad. En el diseño, fabricación y análisis de fármacos la Química tiene un papel fundamental, si bien están también implicados otros saberes, como son sobre todo la Medicina, Farmacia, Biología, Matemáticas o Informática. Por ello, la síntesis de fármacos resulta ser un magnífico ejemplo de ciencia interdisciplinar.  En este sentido se discuten los aspectos generales de esta temática, proponiendo algunos ejemplos concretos con el objetivo de que puedan servir en el aula para poner de manifiesto la relación entre la síntesis de fármacos y el desarrollo científico.

Una de las actividades primordiales del hombre es conseguir alimentación. En un principio, el hombre era nómada recolector y cazador, posteriormente se hace pastor y agricultor, avanza lentamente en la fabricación de utensilios de ayuda, arado, en la preparación y conservación de alimentos: salazón, ahumado, en el uso de los residuos domésticos, agrícolas y ganaderos para la fertilización del campo. Conseguir una cantidad y calidad de alimentos suficiente es el reto histórico del hombre.

A partir de 1950, el uso de fertilizantes y plaguicidas sintéticos, junto con la captación de mayores caudales de agua para el regadío, permitió aumentar extraordinariamente el rendimiento de los cultivos. Incluso se llegó a hablar de revolución verde. Ahora bien, la producción de alimentos no suele ser continua en el tiempo, más bien se habla de cosechas anuales, y el nacimiento de los animales y ciertas capturas de pesca se realizan normalmente según ciclos naturales. Por ello, una vez conseguido el alimento, es necesario conservarlo y trasladarlo a los centros de consumo. La comprensión de los fenómenos de la Biología, la Física y la Química aplicados a la conservación de los alimentos sin que pierdan valor nutritivo permite transportarlos y almacenarlos. De este modo se amplia el territorio que puede beneficiarse de una cosecha o captura, así como el tiempo que puede transcurrir hasta el consumo .

En este tema se trata de proponer algunos ejemplos que sirvan para ilustrar en el aula la importancia de la contribución de la Física y la Química en la industria agroalimentaria.

El ser humano vive dentro del sistema terrestre. Es decir, dentro de una atmósfera cambiante y en interacción con sus múltiples componentes (hidrosfera, criosfera, litosfera y biosfera) y elementos, cuyos ciclos y condiciones son la consecuencia de la mutua influencia y coevolución a escalas geológicas. Estas condiciones se concretan en la calidad y la disponibilidad de servicios claves para nuestro bienestar y calidad de vida, desde la situación meteorológica (temperatura, precipitación, vientos), disponibilidad de recursos (alimentos, aire, suelo, agua...) y otros recursos ecosistémicos. La actividad de algunos sectores de la humanidad durante los últimos 200 años está teniendo un enorme impacto (cambio climático, pérdida de biodiversidad,erosión...) motivando la definición de una nueva era geológica, el Antropoceno. ¿Es posible predecir los impactos de estas transformaciones (p.ej. fenomenos meteorológicos extremos, subida del mar, olas de calor)? ¿Cómo evolucionarán a medio plazo? La climatología, como disciplina alimentada por la Física y la Química, permite analizar el incremento de los riesgos asociados al cambio climático. Proporciona información sobre las posibles condiciones ambientales en escenarios futuros, sirviendo de soporte para la aplicación de otras ciencias, naturales o sociales. Así, se proyectan riesgos para la sociedad y los ecosistemas (la biodiversidad, la productividad de cultivos o las migraciones climáticas) y se evalúan las necesidades de transformación  basadas en la reducción de emisiones (contaminantes y de gases de efecto invernadero) y en nuevas formas de producción, movilidad, ocio... En última instancia, este dibujo de los escenarios futuros como consecuencia de determinadas actividades humanas actuales, proporciona el marco para diseños y acciones políticas, judiciales, comunicativas y éticas. Además, la Física tiene un papel esencial en la evolución del vector energético, en el que los avances recientes ya proporcionan casi toda la tecnología necesaria para una descarbonización progresiva, aunque con graves dificultades de implmentación (abandono de energías convencionales, construcción e implementación de las nuevas infraestructuras, distribución, garantía de suministro y almacenamiento). Para todo ello es fundamental conocer las posibilidades de las energías renovables. Por su parte, la química está en la base del diseño e implementación de una nueva forma de producir y recuperar, en ciclos sostenibles de economía circular, los recursos y materiales de uso cotidiano para los sectores de la humanidad con mayores niveles de consumo. 

En este tema tiene como objetivo exponer las aportaciones de la Física y de la Química y de proponer algunos ejemplos que ilustren la importancia de estas dos ciencias en facilitar respuestas para un futuro sostenible y comprender sus implicaciones sobre otras ciencias.

Tanto en la realización de las obras de arte como en su conservación existe siempre una parte artesana en la que se emplean técnicas físicas o químicas.  En este tema se trata de poner algunos ejemplos de cómo la Física y la Química ayudan a conseguir un objeto artístico y de qué manera han podido influir en la evolución de las manifestaciones artísticas.