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