Física del Renacimiento
1990/12/01 Bandres Unanue, Luis Iturria: Elhuyar aldizkaria
La investigación del campo que ocupa en la actualidad la Física tuvo una época de transición en el Renacimiento. Física moderna XVII. No se materializó hasta mediados del siglo XX, momento en el que se empezó a utilizar la herramienta matemática en la expresión e investigación de los fenómenos del mundo físico. Matemáticas y astronomía XV. y XVI. A pesar de que en los siglos se produjeron cambios básicos (en el primero de ellos de la mano de la abstracción en el planteamiento de los problemas y en el segundo del sistema copernicano), en Física no se producía tal cambio.
Si nos fijamos en el camino previo para entender esto, es decir, en el siglo pasado, aparece claramente el motivo de esta diferencia. Astronomía y Matemáticas conocieron dos obras de gran importancia que sirvieron de ejemplo para los próximos siglos en la era clásica, los Elementos de Euclides y los Almagesto de Ptolomeo. Sin embargo, en el ámbito de la Física clásica no se conocía este tipo de obras. La obra más sobresaliente de la física griega es la de Arquímedes (tanto en capacidad como en el camino que más tarde seguiría esta ciencia), pero no tenía en absoluto el cuerpo de las dos obras citadas, ni su rotundidad y generalidad. Además, debemos decir: La física de Arquímedes, bastante iniciada, era casi desconocida.
En el campo de la física, como en otros mil campos, desde la época griega hasta el siglo XVI. Hasta el siglo XX el punto de referencia era Aristóteles. Aquella física era totalmente cualitativa y en ella (predominando los problemas mecánicos) la matemática no tenía lugar. Por eso, saber que la era de la Física moderna comenzó con el tratamiento matemático del movimiento y sus causas no debe sorprendernos.
La escuela nominalista bajomedieval de la Universidad de París hizo una profunda crítica a la teoría del movimiento aristotélico. La respuesta a estos problemas se quedaba en la teoría del impetus. Por otra parte, los nominalistas y antes algunos escolásticos (aunque de forma muy modesta) introdujeron al mundo de la física, de alguna manera, la matemática herramienta. En Aristóteles la cantidad y la cualidad eran dos categorías totalmente diferentes y no se podía establecer ninguna relación entre ambas. Para estos pensadores medievales la cualidad era algo que se podía medir numéricamente, es decir, pensaban que se podía hacer una gradación como lo que se hace con las cualidades, con las cantidades.
Tradición de Oxford
La preocupación de la escolástica nunca era la resolución de problemas científicos especiales. Por el contrario, si alguna vez abordaban algún problema científico, lo incluían en un marco filosófico general, normalmente referido a un ejemplo y no a otro. Su responsabilidad era sobre todo la parte metodológica. Sin embargo, XIV. A lo largo del siglo XX se publicaron nuevos enfoques para la investigación de los fenómenos de la naturaleza que más tarde resultarían prolíficos en la creación de la ciencia moderna. Como ejemplo de todo esto, tenemos obras de Grosseteste, Witelo o Teodórico de Freideberg. Estos y otros trataron de utilizar de alguna manera las matemáticas para investigar el movimiento.
Como punto de partida se encuentra lo que hoy diríamos una relación funcional, es decir, una consideración sistemática entre causas y efectos. Desde este punto de vista, la expresión de cualquier fenómeno se podía dar a través de una función algebraica, siempre y cuando se conocieran todas las condiciones necesarias, es decir, se reivindica la relación entre variables independientes y dependientes. La formulación de estas relaciones funcionales se llevó a cabo mediante dos métodos. La primera es la palabra algebra. Esto lo utilizó Brawardino en sus escritos sobre mecánica, en los que utilizaba letras del alfabeto en lugar de cantidades variables para obtener generalidad, pero operaciones matemáticas (suma, multiplicación, etc.) necesitaba palabras expresivas. Este método cosechó un gran éxito en Oxford.
Otra forma de expresar las relaciones funcionales era la de la vía geométrica. XIV. A principios del siglo XX, tanto en Oxford como en París, la expresión del intensivo de una cualidad estaba muy extendida por coordenadas directas. Uno de los inventores de este camino fue el Joan de Dumbleton. En su libro Summa logicae et philosophie naturalis, realizó toda la expresión crítica de la física de su época.
XIV. A lo largo del siglo XX, los científicos trataron de expresar cuantitativamente cambios cualitativos y esto tuvo sus consecuencias en el campo de las matemáticas y la física. Por ejemplo, para Ockam la única forma de objetivar el tiempo era mediante la representación de todas las posiciones consecutivas de un cuerpo con movimiento uniforme, y basándose en ello, luego podían ofrecer comparativamente la duración del movimiento de cualquier otro movimiento. Entre los médicos conocían cierto escalado numérico para expresar frío y calor. El muy extendido dividía el escalado del frío y del calor en grupos.
Todas estas consideraciones tienen gran importancia, ya que la física aristotélica vigente en la época se tamizaba y, por otra parte, hay que tener en cuenta el mal estado de los medidores que se podían utilizar: los relojes de agua y arena (más tarde mecánicos; el reloj de péndulo no se inventaría hasta 1657), los instrumentos utilizados por los comerciantes para medir escuadras, compases, balanzas, longitud, volumen y pesos, y sólo un medidor astronómico.
El método de medición y experimentación pasó de Oxford y París a Alemania e Italia. Uno de los defensores más entusiastas de este método era Nicola de Cusa, que nos habla de la utilización de la balanza para conocer la proporción de los primeros elementos dentro de metales y espíritus (mercurio, sal, azufre, amoniaco y arsénico). Propuso también como medidor la balanza para expresar la virtud del imán. Inventó un higrómetro para medir el peso del aire, etc.
Sin embargo, los ensayos de cuantificación de las cualidades realizados por los escolásticos son básicamente diferentes a los de la ciencia moderna. Por un lado, en sus trabajos teóricos no aparecen datos reales, es decir, la aplicación de las matemáticas no proviene de la observación, sino de la elubración. Por otro lado, la tendencia a su generalidad les inducía a preocuparse de la lógica por encima de todo y, de paso, a realizar extrapolaciones más absurdas. Por lo tanto, el hecho de que todo esto sea considerado pionero de la ciencia moderna tiene su problema. Sin embargo, la influencia de esta metodología en la posterior ruptura epistemológica no es negable.
Escuela Impetusa
Esta teoría apareció y se extendió entre los pensadores de Oxford, pero su formulación completa y desarrollada la obtuvo más tarde en París y finalmente el XVI. Hasta casi finales del siglo XX ocupó su lugar en todas las universidades europeas. Hay que decir que el Leonardo da Vinci, por ejemplo, que se ha utilizado como arquetipo de la ciencia renacentista, era esclavo de esta teoría y que en otras ocasiones, cuando los historiadores han considerado las aportaciones especiales de este hombre a la teoría del movimiento, se ha visto que, en la mayoría de los casos, son adaptaciones de los escolásticos parisinos. Por otro lado, está claro que los trabajos sobre el movimiento juvenil de Galileo están relacionados con esta escuela.
Los escolásticos encontraron sobre todo en sus tesis aristotélicas de movimiento dos dificultades: el movimiento de proyectiles y piezas pesadas. Para Aristóteles y sus seguidores, a diferencia de lo que hoy es debido a la inercia, la causa era el movimiento y no la inactividad. Por lo tanto, para que un cuerpo tenga movimiento debe tener una causa motriz en contacto físico y sin interrupciones. La interrupción de esta causa motriz o impulsora conllevará la anulación del movimiento. Por otra parte, admitían que si el obstáculo que contrapone al móvil el intervalo persiste constante, su velocidad dependería de la fuerza que se le imponga. Por lo tanto, ¿cómo podemos expresar la aceleración que se observa en la caída de piezas con peso? ¿Por qué la flecha no cae al suelo tan pronto pierde contacto con el cordón del arco? Entre la teoría y lo que se veía había un gran agujero.
Los seguidores de Aristóteles expresaban de alguna manera estas discrepancias. Por ejemplo, para expresar el movimiento continuo de los proyectiles se aceptaba el cambio producido por el empuje inicial en el aire, es decir, a medida que se impulsa y comprime el aire que precede al extremo, se pasaba rápidamente hacia atrás y se impulsaba el proyectil para que no se produjera ningún vacío en el aire (algo inaceptable para ellos). Tanto Leonardo da Vinci como sus guarnicioneros de la época admitían este culto. A la hora de expresar el movimiento de las piezas que pesan, y viendo que se trata de un movimiento acelerado, utilizaban otro argumento basado en el aire, es decir, cuanto más cerca está el cuerpo de la superficie, mayor es el peso de la atmósfera sobre ella y menor es el obstáculo de la columna de aire que hay debajo de ella. Por tanto, el cuerpo se acelera.
La crítica más profunda a esta teoría del movimiento (hubo otras antes y después) fue la XIV. Fueron creados en Oxford y París en el siglo XIX. Esta es la de Joan Buridan, rector de la universidad de París en dos ocasiones. En dos libros, Quaestiones super octo libros physicorum y Quaestiones de coelo et mundo, plasmó su teoría. Esta teoría parte de la necesidad de un motor para el movimiento, por lo que, de alguna manera, puede considerarse como el desarrollo final de la teoría aristotélica.
El impeto era una peculiaridad que los cuerpos recibían por estar en movimiento. El impeto en los proyectiles va disminuyendo constantemente, tanto por la molestia del aire como por la gravedad hacia el suelo. En el caso de las piezas de peso, el impetus era algo como la gravedad que se solapaba por el movimiento. Así, su aceleración era consecuencia de la suma de impetus consecutivos. Consideraban que el impeto de cualquier cuerpo era el producto de su cantidad de materi por su velocidad.
Entre otras cosas, el mérito de esta teoría es expresarse mediante una sola dinámica de agarre o de tierra.
Este camino de análisis tuvo su reflejo en el Renacimiento. Nicola de Cusa, por ejemplo, aparece como su seguidor y Leonardo da Vinci o Kopernik. Cardano, en su trabajo De subtilidad (1550), no del todo, lo acepta en parte.
Ciencia y técnica
A lo largo de los siglos medievales se establecieron las bases sólidas del cambio tecnológico, pero el medio ambiente económico, filosófico o social no era el más adecuado para su materialización. Tanto el crecimiento del comercio como el desarrollo de la burguesía serían el motor de este corpus y de la creación del mundo moderno. B. Como dijo Gille: XV. A finales del siglo XX se convirtió en técnica una de las principales actividades de la sociedad moderna. Por supuesto, las relaciones entre la técnica y la ciencia eran escasas.
Sin embargo, el ambiente iba cambiando. XIII. En el siglo XX Roger Bacon escribió: Si pudiera, quemaría todos los libros de Aristóteles. Estudiar no es perder tiempo, sino conducir hacia el error y aumentar el desconocimiento. Y más tarde: quitaros de la mano de los dogmas y del mandato de las autoridades: mirad el mundo. Puede pensarse que en su día este mensaje revolucionario no tuvo ningún éxito. Sin embargo, indica la tendencia de una corriente. En el quattrocento, por ejemplo, lo inaceptable del siglo pasado encontraría un ambiente mucho más adecuado y para entenderlo hay que tener en cuenta los cambios sociales que se han producido, entre ellos la conjugación entre ciencia y técnica.
En la Grecia clásica existía una enorme oposición entre las artes liberales (es decir, las que practicaban los hombres libres) y las artes mecánicas (es decir, las que usaban los esclavos). Esta actitud perduró durante la Edad Media. Mientras que los teóricos (es decir, filósofos o teólogos o profesores universitarios) gozaban de gran prestigio y prestigio, los prácticos (artesanos o ingenieros o arquitectos, es decir, aquellos que utilizan sus manos o que tienen sus obras directamente relacionadas con la producción) se encuentran en un nivel mucho más bajo, aunque no se recibían con desprecio.
Esta situación sufrió un profundo cambio en el Renacimiento. Técnicos de la minería, arquitectos, relojeros y todos los artesanos fueron recibidos con respeto por el poder que tenían para dominar la naturaleza. Por ello, las artes mecánicas pasaron a primer plano en sintonía con las obras teóricas. En este sentido, algunos teóricos trataron de defender o ensalzar las artes mecánicas y otros de luchar contra la mera situación teórica. Bernard Palissy, por ejemplo, conocido ceramista parisino, publicó en 1580 su Discours admirables, donde se pueden encontrar mil razones contrarias a la cultura que entonces se enseñaba en la Sorbona.
Reivindicó que la verdadera filosofía es sólo el arte del estudio de la naturaleza, es decir, algo que todos (y no sólo los filósofos o teólogos) podemos hacer. Como Palissy podemos citar a Rabelais, Luis Vives o Andrea Vesalius del mismo siglo. Todos ellos, sin excluir los estudios teóricos (sino al revés), se decantaron por actividades técnicas, es decir, por el conocimiento positivo frente a la mera especulación o a la práctica literaria, rechazando de alguna manera el concepto de ciencia de Aristóteles. A partir de entonces la boda que se produjo en ese siglo daría sus frutos hasta ahora.
Movimiento y estática
XVI. Debido al desarrollo de la industria de armas de fuego en el siglo XVIII, el antiguo problema de los proyectiles volvió a aparecer, pero esta vez planteado desde una perspectiva práctica. Mientras mejoraban sus pequeñas armas, comenzó la fabricación de cañones de gran calibre en Alemania. Las armas pequeñas no tenían problemas teóricos, pero a medida que las grandes tenían mayor potencia, producían problemas de puntería. En 1537 Tartaglia publicó el libro Nova sciencia, una nueva ciencia que no era más que una balística. A través de este libro pretendía adaptar la expresión teórica a lo que todavía era un saber empírico.
Al margen de la filosofía (que escribió el libro para su uso por parte de los técnicos), aborda el trabajo a través de las matemáticas. Tartaglia toma un camino euclídeo: en un principio pone unos axiomas y unos supuestos y de ellos extrae algunas conclusiones para la investigación dinámica de los proyectiles. Sin embargo, la mecánica que utiliza es la habitual. Por ello, el movimiento puede ser natural o forzado y la caída libre es el único movimiento natural existente. En el movimiento natural la velocidad del móvil aumenta a medida que se aleja de su origen o se acerca a su destino. En el movimiento forzado sucede exactamente lo contrario. La diferencia intrínseca entre estos dos tipos de movimiento hace que se considere imposible que se produzcan simultáneamente. Por lo tanto, el movimiento natural se inicia inmediatamente después del empuje y es tangente a éste. Aunque no se corresponde con lo dicho y con las observaciones, dibujando la trayectoria de los proyectiles muestra tres fases: dos recorridos rectos unidos por un arco de la circunferencia.
Casi diez años después escribió otro libro: Onestiti et inventione. En él, cuando analiza el movimiento de los proyectiles, cuando no es vertical, acepta como curva el recorrido de todos los movimientos impulsados. Sin embargo, este punto de gran importancia no fue tomado con atención.
Al margen del movimiento, en 1586 nos encontramos con Estática. Ese mismo año Simon Stevin escribió sobre la estática en holandés su libro De beghinselen der weeghconst sobre las aplicaciones y un poco después otro sobre las aplicaciones y luego el tercero sobre la hidrostática.
La estática se divide en dos libros. En él se investigan las propiedades del equilibrio entre los pesos y los centros de gravedad de imágenes planas y sólidas. Al principio, tras dar algunas definiciones y postulados, investiga el caso de ciertos pesos (para entender la palanca) que tiran verticalmente. Posteriormente explora el caso de las fuerzas inclinadas introduciendo el plano inclinado. De la investigación de un conjunto de pesos, unidos por un cordón y colgados de un prisma triangular, surgió la idea de un paralelogramo de fuerza, que posteriormente fue utilizado en máquinas complejas.
En el campo de la hidrostática, Stevin nos dio sus primeros logros desde la época de Arquímedes. Tras comprobar que los líquidos están en equilibrio, independientemente de su diámetro, en los recipientes comunicados, comprobó que la presión sobre el fondo sólo está relacionada con la altura del líquido. Posteriormente se encargaría de la presión de los muros laterales, incluyendo el caso de los muros curvos.
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