Principalmente por tres cosas: Matemáticas, sentido común e imaginación.
Voy a intentar de explicar.
Primero: extremadamente, pero quiero decir, realmente se requieren matemáticas difíciles extremadamente complejas. Segundo, porque en muchos casos estas ciencias desafían la intuición normal y requieren que pienses totalmente fuera de la caja y en contra de tu buen sentido común.
y tres, necesitas mucha imaginación para inventar cosas nuevas y pensar fuera de la caja.
Ejemplos:
Partículas fisicas:
Matemáticas: esta ciencia es tan avanzada que las matemáticas se quedan atrás y, en muchos casos, los científicos ni siquiera tienen el aparato matemático necesario para resolver sus problemas o teorías experimentales. Tienen que inventar primero las matemáticas requeridas y luego trabajar en física real
Sentido común: tiene que pensar y lidiar con partículas virtuales o con partículas que en muchos lugares son simultáneas, para pensar (y calcular) en más de 3 dimensiones espaciales (hasta 11) y así sucesivamente. Todas esas cosas que realmente no se pueden comprender con sentido común, pero solo con las matemáticas.
Imaginación: tienes que imaginar algunas cosas que aún no se conocen o incluso que se piensan que son imposibles.
Ciencia espacial : Matemáticas más fáciles que la física de partículas, pero aún así tienes que lidiar con la dinámica orbital, que se vuelve realmente difícil y compleja con más de dos cuerpos, y luego problemas extremadamente técnicos, con altas temperaturas, altas velocidades, ondas de choque, etc. Debe tener muy buenos conocimientos de mecánica de fluidos a ciencia e ingeniería de materiales, etc.
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Sentido común: tienes que disparar tu cohete no en la dirección del planeta al que quieres ir, sino en una dirección totalmente diferente, y luego, si tus cálculos son correctos, el cohete y el planeta se encontrarán.
Gravedad: en la ISS es la gravedad, solo que se parece a la Tierra. La ausencia de gravedad es una ilusión. Es solo porque están cayendo permanentemente. Están en caída libre, pero caen, alrededor de la tierra.
Imaginación: tienes que imaginar algunas cosas que aún no se conocen o incluso que se piensan que son imposibles.