Entrada nº 36 Tema 7-1 Universo newtoniano

Tema 7-Aptdº 1-   Universo newtoniano - La Tierra - Fenómenos relacionados-

Entrada nº 36 del: ensayocosmologico.blogspot.com

bayodjose@gmail.com

Tras los grandes descubrimientos expuestos en el tema 6, que dieron lugar a la 2ª gran revolución científica, disponíamos de un bagaje de ecuaciones matemáticas de las que se colegía que nuestro universo, era muy distinto a lo que creíamos que era. No solo cambiaba nuestra forma de entenderlo y abordarlo con otra perspectiva, si no que, las formulaciones y conceptos que de ellas se derivaban servirían para un posterior desarrollo de la tecnología, tanto terrestre, como espacial.

Estos descubrimientos de Newton, eran en su época tan complejos, inexplicables y difíciles de verificar, que eran un verdadero misterio para muchos de sus contemporáneos.           Tuvo que llegar el siglo XIX, para que otros grandes del saber, empezaran a comprenderlos y demostrarlos con ingeniosos y complicados experimentos.                                                   

Se había encontrado la forma de aplicar la ciencia a nuestras vidas.                                        Lo que hasta ahora era un juego filosófico de escasa utilidad práctica, no valorada por las instituciones, tanto políticas como eclesiásticas, pasó a ser el pilar del desarrollo futuro de la humanidad.                                                                                           

El universo extraterrestre contemplado por Copérnico, Kepler y otros contemporáneos y predecesores, nos quedaba muy lejos e inabordable para las experiencias de la vida habitual. Poco podíamos hacer con sus postulados, salvo especular con aleatorias interpretaciones: Filosóficas; Teológicas; Metafísicas: Astrológicas etc.                                                                               

Con los nuevos conocimientos aportados por Newton en esta "2ª gran revolución científica", podíamos incluso soñar con posibles salidas al espacio exterior, según la tecnología lo permitiese. Teníamos leyes para ello.                                                                                   

Con Newton, podemos aplicar la ciencia a la ingeniería, por tanto a nuestras vidas ordinarias y al desarrollo de un nuevo mundo tecnológico.                                                                                          

Muchas serían las aportaciones de sus fórmulas, que nos permitirían comprender fenómenos de gran utilidad en nuestra vida en la tierra. Veremos algunas de ellas, relativas a la ingeniería, pero solo como ejemplo, pues ello no es el tema que de este libro.                                        

Pero, aunque no se conociese aún el universo, en los siglos siguientes, con el desarrollo de telescopio, se comprobó que las cosas, también en las estrellas ocurrían según estas leyes.                

A pesar del gran genio de Newton, lo lógico era pensar que sus teorías, un día serían completadas, modificadas y/o ampliadas, tal como había sucedido a lo largo de la historia. Newton amplió y supero a sus antecesores. Estos superaron y ampliaron a los suyos y así, hacia atrás, hasta el principio de los tiempos.                                                                       ¿Iba a ser Newton una excepción? Lógico es pensar que no.                                         

El propio Newton lo sabía muy bien. Sabía que sus leyes se cumplían en determinadas condiciones, pero había muchos fenómenos que no encajaban en ella, tal como las perturbaciones en la órbita de Mercurio, por poner un ejemplo.                               

Además, los experimentos realizados en la tierra, no podían ser exactos, pues se consideraba en ellos, que la tierra era un cuerpo fijo, es decir “inercial”.                                En los cuerpos no inerciales, estas ecuaciones no se cumplen. (Ver: Tema 5-Galileo-de este blog)                            

Pero La Tierra, "no es un cuerpo inercial".                                                                                 

-Gira alrededor del sol en órbita elíptica de traslación, a velocidad variable, es decir, sometida a aceleraciones y desaceleraciones según su distancia al sol.                                    

-Además, tiene un movimiento de rotación sobre sí misma, alrededor de su eje norte-sur, de la que surgen aceleraciones centrípeto-centrífugas-giroscópicas, de las que hablaremos más adelante, que modifican los experimentos.                                                                               El giro sobre sí misma, implica, que en cada latitud se mueven los objetos a distinta velocidad, por tanto, también sus fuerzas centrípeto-centrífugas son distintas.                         

-Y por si fuera poco, también su eje norte-sur tiene un movimiento de precesión (Como el eje de un trompo girando) en cada revolución alrededor del sol. 

No son estos los únicos movimientos, llamemosles discordantes. Había más. De alguno de ellos hablaremos más adelante.

Así pues, las posiciones de los astros (Planetas) siempre están cambiando, debido a la gravedad y otros fenómenos, más o menos frecuentes ocurridos en ella, como terremotos, maremotos, impactos de aerolitos y muchos más.

Los cambios se miden respecto a algún punto de referencia. Como estamos tratando del sistema solar, podíamos considerar que el sol era el objeto fijo de referencia, ya que todo lo demás se movía alrededor de él. Se estudiaba pues el sistema solar como un espacio de tres dimensiones cartesianas (Triedro cartesiano), con centro en el sol.                                                                                    

Lo mismo dicho sobre la tierra, podemos decir del resto de los planetas de nuestro sistema solar. Podemos deducir de todo lo dicho, que nada se repite en él. Todo está en continuo cambio.

Veamos a continuación, los tres movimientos más conocidos de nuestra tierra

Fig. de Wipidia  nº W-6 (Rotación)  W-7(Traslación) y W-8(Precesión)

Rotación: Fig. W-6 retocada por el autor

 Traslación:  Fig W-7 retocada por el autor

 Precesión: Fig. W-8 original Wikipedia

En la figura anterior vemos, que el ángulo del eje terrestre ha variado 23,5º de ángulo, desde el año 1.400 d.C hasta hoy.                                                                                                  Llegará un momento en que el polo Norte ocupe el lugar del polo Sur y viceversa. Es decir, tendremos una inversión del eje terrestre. El hemisferio Norte, pasará a ser el Sur.

Todos los movimientos antedichos, falsifican los experimentos en tierra, por no ser ésta inercial, pero como todos nosotros estamos sobre ella, acompañándola en todos sus movimientos, no podemos percibirlos. Estas influencias perturbadoras, no invalidan los experimentos realizados en ella, pues su influencia, en condiciones ordinarias (No excepcionales o extremas) es tan insignificante, que no afectan a los resultados de nuestras experiencias y aplicaciones prácticas.

Resumimos a continuación, las ideas que sobre el universo se tenían en la época newtoniana, las cuales iban a sufrir, en los dos siglos siguientes, profundos cambios.                                                                         

¿Cómo era el nuevo universo de newtoniano?

El Universo de Newton:                                                                                                     

-Éste se limitaba a nuestro “Sistema Solar, con los 6 planetas conocido entonces”. Todavía no se habían descubierto Urano-Neptuno y el sistema binario Plutón-Caronte.                                                                         

-Lo demás era “El cielo estrellado” Estaba allí, en la inalcanzable lejanía. Inamovible; Estático. Nada se sabía de él. Era parte de la obra de Dios y allí se encontraba “El cielo cristiano”                                

-Era finito, pues, según especuló Newton, si hubiese sido infinito, nuestra vista, mirase en cualquier dirección que mirase, siempre se encontraría con estrellas, cuya luz penetraría en nuestros ojos. Debido a ello “El fondo celeste, o Universo externo” se vería blanco lechoso y no negro y salpicado de luces. Todo él sería luminoso.                                                                       

NOTA: Giordano Bruno afirmaba todo lo contrario. Afirmaba que era infinito e inabordable. Por ello fue quemado en la hoguera por la Santa Inquisición calvinista, en condición de hereje. No se retractó de sus ideas ni ante esa muerte horrible.

-Para la Iglesia, era obra de Dios, y por tanto debía de ser perfecto, a pesar de las trasgresiones evidentes a lo “considerado perfecto por La Iglesia. Ello daría muchos quebraderos de cabeza, tanto a esta institución como a los sabios descubridores de sus leyes, pues cada descubrimiento se alejaba más de lo que las Sagradas Escrituras afirmaban.                                                                                                                           

Esto es tan asombroso como que, a principio del siglo XVIII, aún se negaba, por parte de algunas instituciones religiosas, la falsedad del giro terrestre.

Tubo que venir un gran sabio, como Jean Leon Foucault, quien en el año 1.851 demostrase sin lugar a dudas este movimiento, mediante las oscilaciones de un gran péndulo de 67mts. colgado en la cúpula del Panteón de París.

Figura Wikipedia W-9 modificada por el autor.

                                                                                             

-El Espacio era absoluto. Todo punto u objeto en él, podía representarse y estudiarse en un sistema de tres dimensiones: Ancho, largo y profundo sobre tres ejes llamados X,Y, Z. formados por un triedro de 3 planos perpendiculares entre sí, llamado:                         

"Coordenadas cartesianas" (Descartes-Tema 5-4 de este blog) con origen en cualquier punto de la tierra. 

Considerando un sistema cartesiano con centro en la Tierra, aceptada, por conveniencia, como fija y por tanto inercial:                                                                                              “Todo sistema de coordenadas, x,y,z, que se mueva a velocidad constante respecto al anterior, también será considerado como inercial, sea cual sea su centro u orientación".   

En cualquiera de ellos, podremos aplicar, según conveniencia, las ecuaciones newtonianas.                                                                                   

-El tiempo también era absoluto y su sucesión era siempre hacia adelante. No podía retroceder. Éste era el mismo en La Tierra que en cualquier otro planeta. Podía medirse mediante aparatos diseñados para ello, que midieran pulsos iguales (Péndulos, relojes mecánicos…). 

 -Las interacciones entre los cuerpos eran instantáneas.                                                                                                                                                           

 "Las fuerzas actuaban instantáneamente sobre los cuerpos".                                                 

Las reacciónes respondían también de la misma manera; Es decir, en tiempo “0”.                      

La fuerza de la gravedad, por tanto:

-Actuaba de forma instantánea entre los cuerpos actuantes.

Si ésta procedía de partículas (gravitones) u ondas (o de nada de esto) teníamos que deducir que:

-Su velocidad de desplazamiento era infinita.

-El Universo era inmutable. Es decir, “mecanicista”.                        

Se regía pues, por leyes invariables que determinaban su comportamiento, inalterable en el tiempo. Por ello a esta doctrina se le llamó “Determinista”.                          

Esta creencia dio lugar al postulado llamado “Demonio de Laplace” que decía así:                                                                                         

-Si conociéramos todos los parámetros que intervienen en un sistema determinado, como por ejemplo nuestro sistema Solar, se podría predecir con exactitud el comportamiento de todos sus componentes: Posiciones, velocidades etc. en todo momento (Planetas, por ejemplo)

Vana pretensión, impropia de un sabio, que debería saber, que todas las teorías son mejoradas y ampliadas por otros privilegiados del conocimiento, que nos suceden. Así había ocurrido siempre y no había ninguna razón objetiva para que no siguiera siendo así.            El verdadero sabio sabe que es muy poco lo que se conoce en relación a lo que no se conoce. La solución de un problema, plantea más problemas todavía. Y así, sin fin.

-En matemáticas ya se había descubierto un nuevo y muy avanzado sistema de cálculo para fenómenos continuos. Este era el:

-“Cálculo infinitesimal, o diferencial"

Descubierto simultáneamente por Leibniz-Alemania y Newton-Inglaterra y que dio lugar, por esta circunstancia, a acusaciones mutuas de plagio.                                      

Estaba basado en estudiar pequeñísimas variaciones de un fenómeno cualquiera. Tal como afirmaba Descartes:

-Para resolver un problema complejo, lo mejor es dividirlo en partes pequeñas y sencillas de entender.                                                                                                                                          

La “teoría vectorial”, descubierta en ese tiempo por el ya citado  filósofo, matemático y físico francés René Descartes, fue de vital importancia para estudiar gráficamente los fenómenos que estamos tratando (Geometría analítica).  

Se creía que se había llegado al máximo de conocimiento sobre la mecánica del universo. Todo era previsible, se pensaba. Típico ejemplo de la soberbia humana. Siempre se cree haber descubierto la verdad absoluta, pero luego surgen otras verdades y otras y otras. Así sin conocer el fin.

Es justo reconocer, que las ecuaciones conocidas hasta ahora, eran simples, sencillas y yo diría que bellas. Su utilidad y exactitud, eran indiscutibles (Si no perfectas, según los medios de medida de comprobación de entonces)                                                                       ¿Cómo se podían prever fenómenos tan complejos del universo, con fórmulas tan aparentemente simples? Era demasiado bonito.

Ellas explicaban que nuestra atmósfera no escapara de la tierra y muriera la vida.                  -Que la luna, con su vital influencia sobre los fenómenos terrestres, siguiera siempre girando a nuestro alrededor.                                                                                                                    -Que los planetas lo hicieran en órbitas imperturbables alrededor del sol.                                -Predecir eclipses.                                                                                                                      -Prever trayectorias espaciales de la tierra a la luna.                                                                -Y un sinfín de fenómenos más.                                

Lo mismo podemos decir de cantidad de problemas mecánicos que podían resolverse de forma clara en nuestra vida ordinaria.                                                                                          De ellas surgieron las tres ramas fundamentales de la mecánica:

Cinemática, o estudio del movimiento de un punto en el espacio.

Estática, o estudio del comportamiento de los cuerpos en estado de reposo, sometidos a fuerzas de todo tipo, como combinación de tres fundamentales: Flexión-Estiramiento-Compresión y torsión

Dinámica: o estudio de las causas que actúan sobre los cuerpos y sus efectos en ellos

Pero no todo era metafísicamente tan perfecto, pues, volviendo a la misteriosa ecuación de la gravedad:

El propio Newton se preguntaba:                                                                                                -¿Cómo pueden interactuar objetos, tan lejanos como los planetas, con la tierra?                     -¿Había algo entre ellos que lo hiciera posible?                                                                 Aparentemente, si lo había, no se veía ni detectaba. Entonces:                                                      

Si partimos que toda su teoría se puede resumir en una sola fórmula, cual es

“Causa=Efecto” o “Acción = Reacción”, 

tenía que haber “una causa”, que produjera “tal efecto”.                                                            

De no ser así, sus teorías quedaban seriamente en duda.                                                     Su creencia era que:                                                                      

-Tenía que haber algo, que él, pese a su genio, no podía comprender.          Pero:                   -¿Qué era? ¿Todo el universo estaba intercomunicado?

Esto suponía reconocer que no existían hechos aislados. Todo que ocurriese en cualquier punto del espacio, repercutía en el resto del universo y en toda su globalidad. Idea difícil de admitir o comprender.                                                                                                               

La teoría newtoniana, era tan importante y trascendente, que dio lugar a las primeras teorías científicas del origen del Universo. (Teoría del Big-Bang)                       

Conocíamos una herramienta de enorme utilidad. Sabíamos utilizarla, pero no sabíamos realmente cómo funcionaba.                                                                              

Reflexión

Si, como algunas doctrinas afirman (Gnosticismo, por ejemplo), las leyes físicas se corresponden con los comportamientos humanos, se podía llegar (y se llegó, en ciertos círculos) al atrevimiento de afirmar que, también la conducta humana era previsible. Y no solo como ente físico, sometido a las leyes de la materia, sino como ente mental, emocional y espiritual. Hay ciertas razones para creer esto, alguna de las cuales ya hemos comentado en este ensayo. Resumamos algunas como ejemplos:

-Ley del péndulo: Oscilación emocional de un extremo al contrario a la que nos vemos sometidos todos frecuentemente.

-Ley de la gravedad: Tendencia natural a caer en los bajos instintos, si no hay sólidas reglas ético-morales, que nos lo impidan.

-Ley de la entropía: Tendencia natural al desorden y la desidia, pues lo contrario requiere un esfuerzo, no siempre grato. Sin esfuerzo, no hay orden

-Ley de acción-reacción: A toda acción con nuestros semejantes, recibimos una reacción proporcional a la misma. El mal lleva al mal. La violencia lleva a la violencia como respuesta. Lo mismo acurre con el bien; La bondad etc.

-Ley de causa-efecto: Toda acción nos lleva a obtener un resultado en nuestra vida (Efecto). El efecto está directamente  y proporcionalmente relacionado con la causa.

Y así sucesivamente

Esto chocaba frontalmente con Lo religioso, pues de ser así, el ser humano carecería del libre albedrío. Y si carece de libertad para decidir y actuar, no tiene sentido el bien ni el mal. Ni el pecado y la virtud. Así, el hombre, no era culpable de nada de lo que hiciese, pues no podía modificar su destino.

Mi opinión personal es que estos argumentos no son válidos. Pienso que el universo es continuamente cambiable siguiendo un  camino inabordable por la inteligencia humana. Y que las personas, salvo casos excepcionales (Enfermedad…) podemos tomar decisiones en todo momento.                                                                               Cada decisión implica que nuestra vida se dirija en uno u otro sentido. Esto le da valor y sentido.

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