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lunes, 11 de enero de 2016

Entrada nº 31 Tema 6-1 Introducción a la 2ª revolución científica-Newton


Tema 6-Aptdº 1: Introducción a la 2ª revolución científica- Isaac Newton-  

Entrada nº 31 del blog: ensayocosmologico.blogspot.com




Comienza la gran aventura científica del siglo XVII. Los logros de ella son tan enormes, que causa gran respeto el abordarla. El iniciador de ella fue El Grande entre los grandes: Isaac Newton. De sus descubrimientos  y teorías se produjo el gran salto a la Astronomía, Física, y Matemáticas modernas, que siguen vigentes hoy día, para los casos más prácticos de nuestros cálculos y la comprensión del universo. Fue para la Física moderna, lo que los clásicos griegos lo fueron para la Geometría y La Filosofía. Descubrió leyes supuestamente aplicables en todo El Universo, hasta en las estrellas más lejanas. Los avances científicos de hoy, no pueden concebirse sin las aportaciones de este gigante del saber, aunque se han ido modificando, según las medidas, telescopios, y aparatos cada vez más exactos de los tiempos posteriores.

Las aplicaciones de sus leyes, de las que luego veremos solo algunas, son múltiples. Ellas permitieron avanzar hasta límites insospechados antes, a la ciencia, la cosmología y la ingeniería.

La juventud de Newton, no tiene mucho de interés.  Nació de una familia humilde de puritanos campesinos evangelistas, un 4 de enero de 1643. Su padre murió antes de su nacimiento, así pues nunca  lo conoció. A los tres años de edad, su madre contrajo nuevas nupcias. Su padrastro no quiso hacerse cargo de él, así que lo dejaron al cargo de sus abuelos, de quienes tampoco recibió mucho cariño. Podemos decir que careció de un verdadero afecto familiar.

Estudió en varios colegios, sin pasar de la mediocridad. No obstante, sus amigos reconocían en él una gran superioridad de ingenio, por sus grandes reflejos para solucionar cualquier problema. Inventó variedad de artilugios, como cometas, a las cuales observaba con detenimiento según su forma, comportamiento ante el viento y otras observaciones banales para cualquier humano normal, pero no para él.                                                                                                                                                                                          Esta superioridad hizo que no tuviera amigos, por lo que su vida, en general, fue la de un hombre solitario y un tanto arisco.

A los 18 años ingresó en la Universidad de Cambridge. Estudió lo habitual de esta época: Latín, Griego, Aritmética y Geometría. Posteriormente estudió la Biblia en profundidad y leyó a los clásicos griegos, que le aportaría importantísimos conocimiento de Matemáticas y Geometría, así como de Filosofía y Teología. A partir de entonces, podemos afirmar que se convirtió en un Autodidacta. Era demasiado grande para seguir a la intelectualidad oficial de La Época, y aceptar, sin analizar, las teorías (Dogmas) de su tiempo. Unió su enorme intuición metafísica al experimento, descubriendo las Leyes de La Mecánica moderna y creando una  verdadera Ciencia.

Estudió a fondo las teorías de Galileo (Sistemas inerciales y caída de  los cuerpos). Las de Fermat, gran matemático francés, que inventó el cálculo diferencial antes de que Él mismo y Leibniz, cada uno por su cuenta, lo hicieran. Estudió a Huygens (Óptica y telescopios de alta resolución). También tuvo contactos con Leibniz, discípulo de Huygens, a quien acusó de haberle copiado el cálculo diferencial. Conoció a Robert Hooke, estudioso del comportamiento elástico de los materiales, entre otras muchas más cosas,  con categoría de leyes (Leyes de Hooke).

Newton no se llevaba bien con algunos de ellos, principalmente con Huygens, pues éste dudaba sobre  sus teorías de La Gravedad y de la naturaleza corpuscular de la luz, en contra de la teoría ondulatoria de Huygens.                                                                                       

En el siglo XX se sabría que ambos tenían razón.

No debemos de olvidar en sus descubrimientos, la gran aportación de Descartes, matemático francés, inventor de la Geometría Analítica, en la cual, cada punto del espacio, se determina mediante las distancias de éste a tres ejes de coordenadas  X,Y,Z, perpendiculares entre sí, formando un triedro perfecto. En honor a su inventor se les puso el nombre de “coordenadas cartesianas”. 
Como Astrónomo, Newton se basó en las Teorías de Copérnico, Kepler y Galileo. Su admiración a Copérnico era máxima, al cual consideraba como uno de los más grandes de La Astronomía de todos los tiempos. Conocía perfectamente las imperfecciones de la teoría Copernicana, que Copérnico trató de paliar haciendo coincidir los cálculos con las observaciones, tal como Ptolomeo había hecho con los Epiciclos para demostrar su teoría Geocéntrica. Pero Kepler, al cual también admiró, había solucionado las imperfecciones de éstas. Tenía pues bien claro, que las órbitas eran elípticas y no circulares, como afirmaba Copérnico. De no ser así, no se podía explicar que la velocidad de los planetas, fuera variable y por lo tanto, su trayectoria no circular. Esto no implica la imposibilidad de órbitas circulares.


La práctica de modificar (O falsear) los cálculos para que coincidan con la evidencia de las  mediciones experimentales (Observaciones no coincidentes con la teoría), es muy habitual entre los grandes sabios. No siempre aciertan exactamente, como pretenden. Siempre aparecen, o imperfecciones o nuevas preguntas sin respuesta. Tienen pues que surgir otras Teorías más avanzadas, que sin reajustes aleatorios, expliquen (o no) lo que no encajaba en los anteriores esquemas (Modelos).                                                                      

También los grandes hombres hacen trampillas de vez en cuando. Los comprendo. Debe de serles muy doloroso, que después de grandes esfuerzos y tiempo, crean haber conseguido teorías perfectas y surja algo perturbador, que no encaja en sus previsiones.

Quedó desterrada definitivamente, la Teoría Geocéntrica de los Epiciclos de Ptolomeo, que estuvo vigente durante 1.500 años, desarrollada también, utilizando subterfugios aleatorios, como lo son dichos Epiciclos. Estos podían modificarse según convenía al modelo y así hacer que todo encajase. A pesar de ello, este modelo Ptoloméico  tuvo defensores hasta principios del XVII. La razón de que perdurase tanto tiempo fue, que dicha teoría explicaba y predecía los movimientos de los astros del Sistema Solar, tan bien o mejor que la Teoría Heliocéntrica de Copérnico.

Galileo, con la construcción de su primitivo telescopio, construido por él mismo, demostró claramente que con el Sistema de Ptolomeo, era imposible demostrar las fases de Venus, similares a las de la Luna. Pues si Venus daba siempre su cara al Sol, no podía tener fases (creciente-menguante etc.). Siempre debía de verse redondo.  Hay que decir a favor de Ptolomeo, que no tenía medios lo suficientemente aptos para apreciar este fenómeno.

Conceptos previos al descubrimiento y formulación de la “Gravedad entre los cuerpos”

Galileo y otros sabios, se acercaron y trabajaron mucho sobre la fuerza misteriosa e invisible, que hacía caer a los cuerpos sobre La Tierra.                                               

Si todos los objetos caían sobre La Tierra: ¿Por qué pues, La Luna no caía sobre ésta?                                                                    

Y si giraba alrededor de la Tierra,  ¿Cómo no salía tangencialmente disparada hacia el espacio, tal como sucede con el ejemplo de la piedra, girando alrededor de nuestra mano si se rompe la cuerda a la que está atada? No hay cuerda entre la luna y la tierra. En realidad no hay nada aparente. Pero tenía que haberlo para que no ocurriesen las posibilidades anteriores.                                                                                   

Recordemos la piedra atada a una cuerda  girando alrededor de nuestra muñeca. En ella podemos ver claramente que la piedra quiere escapar en línea recta y no puede hacerlo porque se lo impide la cuerda. Pero:                                                                                          
La Luna no tenía ninguna cuerda que la sujetase a La Tierra. No se ve ninguna evidencia de su posible existencia. La gran pregunta, sin respuesta entonces era:                                                                                                          

¿Por qué esto sucedía así?                                                                                                          

De estas reflexiones, había de surgir el concepto de Fuerza de Gravedad. Pero para ello tenía que pasar aún un siglo y aparecer el gran Genio entre los genios, al cual estamos dedicando todo este capítulo: “Isaac Newton”.

Antes de llegar a sus avanzados conocimientos, precisamos desarrollar conceptos previos, aportados por Newton y otros, no siempre fáciles de comprender por un  profano. Este libro tiene por objetivo el intentarlo de forma lo más simple posible. Para ello trataré de hacer las menos formulaciones y desarrollos matemáticos posibles. O hacerlo de forma simple en caso de necesidad.

Inteligencias preclaras, trabajaron para encontrar esta extraña fuerza (Que luego se le llamó Gravedad) y otras de naturaleza desconocida, aunque evidentes en nuestra experiencia diaria.                                                                                                        

Pero fue Newton el que concluyó un completo y congruente conjunto de Leyes, que explicaban en gran parte el comportamiento de todos los cuerpos del Universo. Leyes perfectamente verificables, que cuadraban y explicaban en un Modelo completo, las mejores y más precisas mediciones obtenidas hasta entonces, sobre el movimiento de los astros y la mecánica, terrestre y planetaria. Además explicaba y corregía las imprecisiones de sus ya citados antecesores.         

Las mediciones de Tycho Brahe (Capítulo 3 de este libro), las mejores habidas hasta entonces, fueron de gran ayuda para sus verificaciones. También lo serían las Cartas (Tablas) prusiana (Copernicanas) de Copérnico.Ya antes lo habían sido para Kepler, permitiéndole descubrir su 3ª  ley, que sería fundamental para, a su vez, descubrir la fuerza de la gravedad.

Todos estos sabios, fueron de enorme importancia para el avance de La Ciencia en general. En todos ellos se basó Newton, pero su grandeza fue, que consiguió unificar las diversas teorías de todos ellos, no siempre coincidentes, en una Gran Teoría Universal. Podemos decir, que fue el primer reunificador de las leyes descubiertas hasta entonces pero inconexas. Luego vendrían otras unificaciones de gran importancia, como por ejemplo: Gravedad y Electromagnetismo. Pero ello vendría más tarde

Veamos los hitos más importantes de este gran logro:

-Entendimiento y definiciones claras de los conceptos, hasta entonces abstractos de:

a) Masa-Fuerza-Peso: Relaciones claras y matemáticas entre ellos.

b) Movimientos acelerados - Sistemas Inerciales – Comportamientos ideales.

-Relaciones matemáticas entre a) y b)

c) Fuerzas Centrípeta y Centrífuga.

d) Fuerzas y movimientos giroscópicos.          

d) Fuerzas gravitatorias o de atracción mutua entre todos los cuerpos del espacio.

Iremos desmenuzando uno tras otro estos conceptos, para formar con ello una Teoría General o Universal.

No solo Newton consiguió esta unificación de las citadas leyes físico-mecánicas. También consiguió grandes adelantos sobre la “Teoría ondulatoria”, basándose en el comportamiento de la luz, a cuyo respecto hizo grandes descubrimientos, junto con su contemporáneo (Y vilipendiado por Newton) Huygens.

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Fin del tema 6-1- Introducción a la 2ª gran revolución científica-Newton.

Entrada nº 31 del blog: ensayocosmologico.blogspot.com

bayodjose@gmail.com

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