TEMA
9 Aptdº. 1 –
LOS GRANDES PRECURSORES DE LA 3ª REVOLUCIÓN CIENTÍFICA
Entrada Nº 44 del: ensayocosmologico.blogspot.com bayodjose@gmail.com
Logros científicos de la-2ª revolución científica-Siglos
XVII-XVIII.
Empiezo este tema, con una recopilación de los sabios que más
contribuyeron a continuar con los avances de la “2ª revolución científica”, propiciada por Newton, y cuyas teorías
serían consideradas como verdades absolutas, hasta finales del siglo XIX.
A
partir de este siglo XIX se harían descubrimientos tan importantes, que harían
tambalearse todos los cimientos y teorías de dicha 2ª revolución. Los
nuevos y transcendentes descubrimientos de estos posteriores 200 años,
obligaron a reconsiderar todo lo conocido hasta entonces, dando origen a una
nueva concepción del universo.
Hubo que hacer un
replanteamiento general de la ciencia. Éste sería tan grande que se le llamó,
con mucha razón:
“3ª revolución científica” de la que trataremos
más adelante.
Hasta el capítulo 8, hemos desarrollado todos los logros
científicos de la citada
“2ª
Revolución Científica”
Se llamó así, por la trascendencia de los conocimientos
adquiridos a partir de la “1ª
revolución científica” (Siglo XVI), la cual fue propiciada por los
descubrimientos científicos de Galileo, Copérnico, Kepler, como más conocidos y
representativos de este siglo. No por ello debemos olvidar a los grandes
filósofos, astrónomos, físicos, matemáticos, tanto de este siglo, como sus
antecesores de la antigüedad, que también colaboraron de forma importante para
asentar las bases de los logros científico-matemáticos-astronómicos-posteriores
(aún a pesar de sus errores) como: Aristóteles, Arquímedes, Erasthogenes, Tolomeo,
Pitágoras y un largo etc.
Estos
gigantes del saber, colaboraron de forma valiosísima a cambiar por completo la
idea popular y oficial religioso-política, que se tenía del Universo.
Tras esta 1ª gran
revolución, llegaría pues el citado siglo XVII, en el que se produciría
“La 2ª gran revolución científica”, de manos del gran Newton, en la
que se formularon las leyes de la (*) “mecánica”
del Universo conocido (Hasta entonces: El Sistema solar). Su carácter universal, las
haría válidas, tanto para solucionar complejos: “problemas
terrestres”, como “del espacio exterior”.
(*)Mecánica: Conjunto de teorías y formulaciones del
comportamiento físico de los cuerpos.
La no posibilidad de ir al espacio a realizar experimentos
que avalaran estas teorías, hace, si cabe, mucho más gigantescos sus logros.
A pesar de considerar al gran Newton como el paradigma de
ella, fundamentalmente por su descubrimiento de la “La gravitación universal”,
muchos fueron los sabios que colaboraron a engrandecer y aportar los nuevos
conocimientos de esta gran “2ª revolución
de la ciencia”, Todos ellos participaron con su genio, experimentos y
formulaciones matemáticas, a preparar el terreno de lo que vendría en el siglo
XIX y XX. En
estos últimos, se producirían nuevos
descubrimientos, que revolucionarían todos los cimientos de la época que
estamos tratando, dando lugar a lo que se llamó la “3ª revolución científica” en la cual todavía estamos inmersos. La
ciencia nunca para de verificar y revisar la validez de sus teorías.
Nuevos
descubrimientos y teorías en este siglo XXI en que estamos, apuntan ya un nuevo
horizonte científico, modificando e
incluso trastocando los cimientos de esta 3ª
revolución.
Todo
apunta a que la “4ª revolución de la
ciencia” está en ciernes (Teoría de cuerdas; agujeros negros; Materia y
energía obscura etc. de lo que se sabe muy poco)
Retomamos la 2ª revolución.
Como
siempre ocurre, no todo lo que en ella se exponía era suficientemente exacto
como para considerarla “perfecta”. A
medida que se iban realizando experimentos y observaciones más y más exactas,
con instrumentos cada vez más perfeccionados, se iban descubriendo “desviaciones de las teorías en curso”,
que
requerían una revisión de los mismos.
El perfeccionamiento progresivo del telescopio, contribuyó
de forma especial a descubrir perturbaciones en las órbitas planetarias y otros
fenómenos de la naturaleza. Este invento nos acercó el “Macrouniverso”,
incluso más allá del Sistema solar, (considerado entonces como único universo
abarcable).
Otros
ingenios, como el microscopio, las lentes, la gran evolución del “cálculo
matemático“ y la tecnología en general, nos acercarían también al mundo de lo
pequeño (Microuniverso)
Entre los principales sabios artífices de esta 2ª revolución de la ciencia tenemos::
Newton, (1642-1719) al que hemos dedicado todo el tema 6 y
parte del 7 de este blog. Filósofo, matemático, astrónomo, inventor, teólogo
entre otros menesteres. Es
considerado como el principal de esta época, por sus grandes aportaciones a la
ciencia, tales como:
-“Teoría de la Gravitación
universal”
-“Formulación de la mecánica
de los cuerpos”.
-“Su gran contribución
a la comprensión de la naturaleza “corpuscular”
de la luz”. Sus
propiedades y comportamientos: Reflexión (Fig. 9-1 y W 9-1), refracción, descomposición
de la luz blanca, difracción (Fig. 9-3)
-Estudio de los
colores mediante la refracción-difracción de la luz, al atravesar un
prisma, llamado “El prisma de Newton” (Fig.
9-2) y con “el Círculo, de colores,
llamado “ de Newton” (Fig. 9-3).
-Trabajos sobre las
lentes cristales y prismas. Lentes convergentes y divergentes.(Fig. 9-4)
-“Invención de la
matemática diferencial o cálculo
infinitesimal, (Conceptos tales como la derivada de una función y su integración), sin el cual, sería imposible o muy
difícil, la formulación de procesos
continuos y variables en el tiempo.
Esto no merma, en absoluto los méritos de otros grandes investigadores
de la época, tales como:
Gottfried Leibniz (1646-1716) Filósofo, lógico y matemático
entre otros oficios.
-“Inventor del cálculo
infinitesimal (o diferencial)”
Este invento lo desarrolló simultáneamente a Newton sin conocerlo y sin colaboración ni
conocimiento mutuos, aunque llegaron a conocerse. Newton lo acusaba de plagio.
Pero no fue tal. Leibniz Lo descubrió por su exclusiva cuenta. El mérito es de
ambos por igual. Se
trata de trabajar con infinitésimos y límites de funciones matemáticas.
Ejemplo: Para los
interesados
Derivada
de una función
Nota: Tal como afirma
Descartes, para afrontar un problema complejo lo dividimos en pequeñas partes,
más asimilables. De este concepto, parte el “Cálculo diferencial)
Función: y = f(x) (y+∆y)= f(x+∆x) ∆y = f(x+∆x)-
f(x) ∆y/∆x=
[f(x+∆x)-
f(x)]/∆x
∆y/∆x
= Si ∆x→0 (Tiende
a 0) ∆y/∆x →dy/dx
=
Esta expresión nos da la Tangente tg en cada punto de la función (x0, y0)
llamada: Derivada de y respecto a x
Nos indica como varía la función a lo largo de su trayectoria en
el sistema de coordenadas.
“dy” se llama “diferencial
de y”; “dx” se llama “diferencial de x
Ambos son infinitesimales. Es decir: tan pequeños como imaginemos La
operación contraria, se llama “integral”
Fig. 9-9a
(*)-“Sistema de
numeración binario” o de base 2,
que
sería posteriormente la clave del lenguaje de los ordenadores. Esto implica
poseer una amplia visión e intuición sobre las posibles aplicaciones de sus
estudios en el futuro. ¿Quien,
como él, podría intuir o presagiar la transcendencia posterior de este aparente
y caprichoso juego matemático?
(*)Para los
interesados: El
sistema de cálculo binario, utiliza solo dos dígitos: el 0 y el 1.
Al igual que el sistema decimal, el valor del dígito, depende de la
posición que ocupa. Así pues tenemos “unidades de 1º orden, 2º, 3º, 4º
etc.
Cada uno de ellos indica un múltiplo de 2.
Ejemplos: 1º orden: 0=0; 1=1
2º orden(posición) a la izquierda: 0=0x2=0; 1=
1x2=2. O sea: el número 01=1;
el 10 = 2x1+0 =2; el 11=
1x2+1=3
3º orden: 0=0x2x2=0; 1= 1x2x2=4. O sea:
El nº 110=
1x2x2+1x2+0=6; el 101= 1x2x2+0x2+1=5
Operar con este sistema
parece enormemente engorroso y largo, comparado con el sistema decimal, mucho
más sencillo. Pero su invento requiere una enorme dosis de imaginación y proyección
de futuro. Consideremos que los ordenadores, solo pueden operar con este
sistema, ya que solo pueden distinguir “si
un fenómeno físico sucede o no”. Tenemos así dos
formas para emplearlo en la práctica.
Por ejemplo:
La corriente eléctrica,
pasa o no pasa.
Es el sistema del “si” o del “no”-o sea:
Si=1; No=0
-Teoría de la probabilidad.
Precursor de la matemática combinatoria
(Combinaciones, variaciones, permutaciones) y el principio de indeterminación de que un acontecimiento en particularsuceda, pero lo haga estadisticamente
Sencillo ejemplo para los interesados
En
un recipiente tenemos 10 bolas numeradas de 0 a 9.
¿Qué probabilidad tenemos de sacar un 5 sin verlo?
Probabilidad=casos
de acierto(1)/casos posibles(10) = 1/10
Puede
que saquemos 10 bolas y no salga el 5 en la 1ª extracción. Pero si seguimos
haciendo extracciones, al cabo de varias, el número 5 saldrá 1 vez cada 10. Es cuestión
de tiempo.
Otro ejemplo: Probabilidad
de sacar un 5 o un 7
Probabilidad=casos de acierto(2)/casos posibles(10) = 2/10 = 1/5
Chrystian Huygens-(1629-1695). Físico y astrónomo holandés.
Desarrolló la:
-“Teoría ondulatoria de la luz”. (Fig. 9-5 y
Fig.9-6) Y sus propiedades: Reflexión, refracción, absorción, dispersión, difracción.
-“Estudió la teoría de
los colores”
Estos
estudios, vemos que se corresponden con los realizados por Newton (Y de otros estudiosos
del tema) sobre la luz, pero bajo un punto de vista muy diferente.
Newton
afirmaba que la luz
-era un corpúsculo o partícula elemental-
(O sea indivisible), que llamó fotón y que avanzaba en
línea recta y trayectoria ondulatoria (Veremos el porqué de esto en próximos capítulos).
Mientras que Huygens consideraba que:
-“La luz era una
perturbación ondulatoria en el espacio”
(Fig. 9-5 y Fig. 9-6) que se
propagaba en tres dimensiones, como por ejemplo, las ondas del agua en un lago
cuando se produce la caída de un cuerpo en ella. O el sonido de un trueno.
Esta
postura le hizo ser despreciado y odiado por Newton y aunque llegaron a
conocerse, no sabemos qué resultó de este encuentro, pues ninguno de los dos,
aceptó las teorías del otro.
-Inventó del reloj de
péndulo,
aprovechando la ley de su oscilación en periodos de tiempo constantes.
-Desarrollo y
perfeccionó el telescopio, (Fig.9-8)
Inventado
supuestamente por Galileo (Fig. 9-7)
Con él, estudió los anillos de Saturno y su satélite Titán.
Pudo
medir con mucha más exactitud los movimientos de los astros (Planetas) y sus
desviaciones respecto a las trayectorias teóricas calculadas según las leyes de
Kepler-Newton. Consiguió más de 30 aumentos (Galileo consiguió 6 aumentos)
Fig. 9-7
-Formuló y demostró
con exactitud el valor de las fuerzas Centrípetas-Centrífugas,
sobre las que ya había tratado Newton (Fig.9-10)
Ver demostración en Tema 6-5-Fig.6-36; 6-37 y 6-38
René Descartes (1596-1650)-Filósofo y matemático francés.
-Realizó abundantes e
importantes estudios de Óptica.
-Desarrolló una “Metodología
del conocimiento”
En su obra
“Discurso del método” establece que, todo conocimiento debe de ponerse en duda
hasta la demostración, o no, de su validez. Lo único que de momento da por
seguro, como axioma, es que: “Si pienso es que existo” (Cogito ergo sum) Afirma que
-Para afrontar un problema complejo, se
divide en partes más sencilla y asequibles.
-Inventó “La Geometría
analítica”
Poderosa
herramienta de cálculo, basada en representar cada punto de una función en un
triedro con sus tres ejes perpendiculares entre sí, que llamó Ejes de Coordenadas. La posición del punto,
quedaba definida por las distancias a los tres planos respectivos, para las que
asignó los símbolos x,y,z. A estos valores se les conoce como “coordenadas
cartesianas y/u ortogonales. Un punto A se define como A(x,y,z)
Fig. 9-9
-Basado en el invento
anterior, desarrolló el “cálculo vectorial”
Esta teoría facilita enormemente, de forma sencilla e
intuitiva, las operaciones con vectores. Un
“vector” es una flecha que representa y define los valores y atributos
de un parámetro físico, como por ejemplo: una velocidad, aceleración, fuerza
etc.
-Introdujo el concepto
de potencia,
basado
en la 3ª ley de Newton (f=mxa). Una fuerza “f” aplicada a una masa masa
“m” le aporta una aceleración “a”)
Para los interesados
La potencia la definió
como:
“el trabajo (T) realizado por una fuerza (f) a
lo largo de un espacio recorrido (e) en una unidad de tiempo”(t).
Su expresión matemática es:
W=fxe/t = fuerza “f” por espacio recorrido “e” en un
tiempo “t” o:
W=T/t (Significa: El trabajo realizado en la
unidad de tiempo)
Robert Hooke-(1635-1703) Matemático, astrónomo y arquitecto
inglés.
-Desarrolló una amplia
física planetaria.
-Estudió y desarrolló
una Teoría sobre los cuerpos deformables y su comportamiento por efecto de las
fuerzas aplicadas sobre ellos:
Elasticidad
y sus leyes; Resistencia de los materiales; Flexión; Cortadura; Torsión etc.
Ejemplo: Ley de deformación de un cuerpo por estiramiento
(Ley de Hooke)
En el eje de coordenadas X se colocan las fuerzas aplicadas en la muestra y
en el “Y” las deformaciones. Con ello tenemos la curva de deformaciones de cada
caso estudiado.
Fig. 9-11
-Desarrolló y
perfeccionó la Microscopia
O trabajos con el microscopio (Aparato óptico que permite ver
aumentados, los cuerpos muy pequeños) Con él descubrió “las células”.
-Estudió el
comportamiento de la luz y los
colores.
-Perfeccionó el
telescopio
con el que descubrió el planeta Urano.
Como anécdota curiosa, tenemos el hecho de que se atribuyera
a sí mismo el descubrimiento de la “gravedad”, la cual, según él, se la
copió Newton, lo que le hizo enemigo acérrimo de éste.
Blaise Pascal-1623-1662 Filósofo, matemático e inventor francés.
Estudió
en profundidad:
-El comportamiento de los fluidos
(Presión, vacío, hidrostática, gases).
Colaboró
en estos estudios con Boyle y Mariotte .
-Inventó la
calculadora mecánica.
-Desarrolló teorías
sobre la probabilidad (Estadística, matemática combinatoria…).
-Descubrió la “Presión
atmosférica” y su variación con la altura y el estado de la atmósfera,
trabajando con los líquidos
(En este caso el mercurio) en “vasos comunicantes”
Este estudio es fundamental para conocer el tiempo
atmosférico (Humedad, temperatura…del aire…) y hacer pronósticos sobre él.
El aparato que la mide es “El barómetro”.
Fig.9-13
Fue influenciado, por los estudios, a este respecto, del físico italiano
Torricelli al que se debe el teorema de que:
-La presión ejercida
sobre un líquido contenido en un recipiente, se propaga por todo él con el mismo valor.
Anécdota sobre Torricelli:
Se dice que en una plaza pública
lleno un tonel de agua. Le puso un tubo fino vertical en la parte superior, en
el que fue vertiendo agua. Dada la poca sección del tubo, este agua era muy
poca en relación al volumen del tonel. Cada 10m del tubo con el agua, la presión
aumenta 1Kg/cm2 Esta presión se transmite al tonel, el cual explota
al cabo de unos pocos metros de llenado del tubo Ello produjo gran expectación popular.
Basadas en este teorema, se podían construir máquinas que
multiplicaban considerablemente las fuerzas actuantes en ellas (Máquinas
hidraúlicas)
Ejemplo: Multiplicación de la fuerza mediante la presión de
los fluidos.
Fig. 9-12
Robert Boyle-(1627-1691)
Filósofo naturista, físico, químico y gran inventor.
-Estudió el
comportamiento de los gases-
Junto
con Mariotte estableció un cuerpo teórico de vital importancia para el
posterior desarrollo de la termodinámica.
Fig. 9-
Para los interesados:
De la ecuación fundamental
de los gases perfectos, se deducen los comportamientos de los cambios gaseosos
en distintas circunstancias.
P1.V1/T1
= P2.V2/T2 = Rn = constante de los gases
perfectos.
Si el cambio de estado de
un gas se produce a T constante, entonces:
T1=T2
y P1.V1=P2.V2
Si se produce a V
constante:
V1=V2
y P1/T1=P2/T2 P1.T2=P2.T1
Si se produce a P
constante:
P1=P2
y V1/T1 =
V2/T2 V1.T2=V2.T1
GASES PERFECTOS:
Helio-Xenon-Argon-Neon-Cripton-Radon, más otros, como el oxígeno en
determinadas circunstancia.
–Desarrolló la “hidrostática”.
(Comportamiento de los líquidos en reposo)
-Estudió y explicó la
propagación del sonido por el aire. (Ondas de presión)
-Descubrió que el
oxígeno era el componente imprescindible de la combustión.
-También desarrolló
estudios sobre la refracción y los colores que resultaban de ella (Difracción).
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Hemos pues hecho una pequeño muestra de las personas y sus
descubrimientos, que prepararon el advenimiento de la gran 3ª revolución
científica.
Seguiremos en próximos capítulos.
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Entrada nº 44 Tema
9-1 Precursores de la 3ª revolución
científica
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