Newton i la seva època

1992/02/01 Bandres Unanue, Luis Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronomia
• Biografiak
• Historia

Entre la mort de Galileu i la publicació d'Isaac Newton titulada Principia, només hi ha quaranta anys. No obstant això, en aquest curt període de temps es va produir un gran canvi en l'ambient científic. D'una banda, la nova filosofia de la ciència experimental va arribar a ser una eina respectable en mans d'investigadors sòlids, i d'altra banda, aquesta nova actitud va provocar molts invents, assoliments i teories fructíferes.

Obres de Torricelli, Pascal, Guericke, Boyle i Mariott, sobretot sobre pneumàtica i buit; sobre geometria analítica i òptica de Descartes; astronomia i força centrípeta d'Huygens (també va inventar el seu rellotge de pèndol i va escriure sobre la llum); lleis sobre el talc d'Huygenows, sobre l'elasticitat de John Christwopher, etc. Per tot això, XVII. El segle XX va ser conegut com a segle de genis.

Les ciències no estaven aïllades. Encara que no s'ha pogut dir que tots els científics es van convertir en seguidors de la nova filosofia, any rere any van començar a partir d'aquesta línia. A Anglaterra, França i Itàlia es van constituir societats científiques. Una d'elles és, com hem dit abans, la Royal Society creada a Londres en 1662. Els socis d'aquestes societats tenien reunions sovint, es treballava, es discutia, s'escrivia... La lectura de publicacions científiques es va estendre enormement. La ciència va arribar a ser una activitat ben diferenciada i es va desenvolupar moltíssim.

Malgrat els canvis socials, polítics i econòmics en la base d'aquest gran desenvolupament, tres factors més importants van ser l'existència d'homes hàbils amb gran coneixement científic, la delimitació i formulació del problema i l'adquisició d'eines experimentals i matemàtiques.

Homes hàbils i amb gran curiositat apareixien en qualsevol lloc. Alguns, com Newton, eren de bona educació i treballaven en prestigioses universitats. Uns altres, com Wren o Hook, havien de treure temps fora de la seva professió habitual per a dedicar-se a la recerca científica. D'altra banda, hi havia l'un o l'altre (Boyle per exemple) que podia fer el que volia a casa perquè tenia diners suficients.

El camí marcat per Galileu per a formular correctament els problemes era conegut. Gràcies al seu treball, les observacions i experiments del món de les accions donaven la seva collita. La majoria admetien observacions i inducció. Galileu tenia clar el fruit que podien donar combinant les hipòtesis atrevides amb la deducció matemàtica. La introspecció estèril i l'actitud menyspreable cap a la imatge dels dogmes, va tenir la seva repercussió en tots els àmbits de la ciència.

Preguntes antigues de Plató (per a expressar moviments aparents dels planetes, quina hipòtesi de moviment uniforme i ordenat cal fer? el que deia) no tenia cabuda en la nova ciència. En canvi, XVII. Les majors preocupacions entre els físics del segle XX eren altres dos: Quina força afecta a les rutes dels planetes que es veuen? i després del fracàs de la teoria de la gravitació d'Aristòtil, com podem expressar la gravitació de la Terra?

Les eines, tant matemàtiques com experimentals, van aconseguir la maduresa. Es va utilitzar molt en el món de la física matemàtica i aquestes dues àrees van aportar belles collites en abonament mutu. Els mateixos homes (Descartes, Leibniz o Newton) realitzaven els seus descobriments en dos camps. XVII. Les geometries analítiques establertes en el segle XIX i els càlculs segueixen el seu curs actual. El telescopi, el microscopi o la bomba de buit van obrir dos nous i amplis apartats a la ciència: la necessitat de mesurar amb precisió els fenòmens observats va fer que s'inventessin noves eines. Així com l'establiment d'un pont fructífer que encara perdura entre científics i fabricants d'eines.

Newton va venir al món enmig d'aquest ambient. El dia de Nadal de 1643 va veure la llum per primera vegada en el llogaret anglès de Woolsthorpe. Era un noi tranquil que li agradava reparar i fabricar aparells mecànics. També tenia un do especial per a les matemàtiques.

Va anar a estudiar al Trinity College de Cambrige, on va demostrar que era un estudiant i treballador ràpid. Als vint anys havia realitzat importants assoliments matemàtics: el teorema del binomi i el càlcul diferencial. També va treballar en l'òptica la teoria del color i la mecànica. Sobre aquest període, Newton escriuria més tard:

I aquest mateix any vaig començar a pensar en la gravetat que s'estenia fins a l'òrbita de la Lluna i... Basant-se en la regla de Kepler, vaig concloure que les forces que mantenen els planetes en les seves òrbites havien de ser inversament proporcionals al quadrat de les distàncies al centre que giren. Per això, vaig comparar la força necessària per a mantenir la Lluna en la seva òrbita amb la força de gravetat sobre la Terra i vaig trobar un resultat bastant exacte per a ella. Tot això ho vaig fer en els anys 1665 i 1666 de l'epidèmia, ja que en aquells dies estava en la millor època per a la invenció i reflexionava sobre la matemàtica i la filosofia (la ciència física) (encara que després no ho fes tan bé).

Sembla que en aquells anys va deixar la universitat de Newton Cambridge i treballava pel seu compte a la seva casa de Woolsthorpe. En ell va desenvolupar amb claredat la idea de les dues primeres lleis del moviment, així com la fórmula de l'acceleració centrípeta, però sobre aquesta última Huygens no va dir res fins a passats uns anys després de la formulació equivalent.

En aquella època sembla que el conte de la caiguda de la poma es va basar. En la biografia que va escriure l'amic de Newton, Stukely, sobre ell, diu que en una ocasió amb Newton estaven prenent una tassa al jardí sota unes pomeres de et, això li va dir: En una situació com aquesta, per primera vegada se'm va ocórrer el concepte de gravitació, mentre pensava assegut quan va caure una poma.

Després de tornar a Cambridge, Newton va aconseguir una gran fama i després de jubilar-se el professor de matemàtiques que hi havia allí, li van donar el seu lloc. Va publicar els seus treballs en la Royal Society, sobretot d'òptica. No obstant això, quan la seva Teoria de la Llum i els Colors es va publicar en 1672, va tenir una polèmica dolorosa i violenta amb els enemics i, d'altra banda, la seva personalitat era tan tímida i humil que no publiqués res més. Bertrand Russell deia: Si Newton hagués tingut les mateixes dificultats que Galileu, segurament no hauríem conegut cap línia escrita per ell. Newton es va submergir llavors sobretot en els treballs de la seva mecànica inicial de pastat.

També va estudiar el moviment dels planetes com a part de la física. En 1684, el seu amic Edmond Halley va demanar ajuda a Newton per una discussió amb Wren i Hooke. El tema d'aquell debat era: La força que ha de suportar un cos per a moure's en l'òrbita el·líptica segons les lleis de Kepler. Newton li va dir que tant aquest problema com molts més portaven temps resolt amb precisió. Llavors Halley li va animar a ordenar i publicar tots els treballs que tenia el seu amic. Dos anys després i després d'un treball terrible, la seva obra Principia estava en mans de l'editor. Es va publicar en 1687 i aquesta publicació va donar fama a Newton d'un dels científics més grans de la història.

Pocs anys després, Newton va tenir una depressió pel fet que la seva salut sempre era dolenta. Després de curar-se i fins a la seva mort vint-i-cinc anys després, no va fer cap descobriment de gran importància i es va ocupar de la seva recerca inicial (calor i òptica). Cada dia es va submergir més en la teologia. En aquells anys va tenir molts honors: En 1699 va ser nomenat Cuidador de la Casa de Moneda (per la seva habilitat en química de metalls). Posteriorment, el seu màxim responsable, va col·laborar en la reorganització del trànsit monetari anglès. En 1698 i 1701 va ser representant de la seva universitat en el Parlament. En 1705 va ser nomenat cavaller. Des de 1703 fins a la seva mort, fins a 1727, va ser president de la Royal Society. Està enterrat en l'abatia de Westminster.

Principia

En la introducció d'aquest llibre, potser el més prestigiós de la història de la física, apareix el seu breu esquema:

Des de l'antiguitat (com deia Papus), la ciència anomenada mecànica per a investigar els fenòmens naturals s'ha considerat com una de les més importants, i a mesura que els moderns, rebutjant la forma substancial i les qualitats ocultes, han tractat d'associar els fenòmens de la Naturalesa a les lleis matemàtiques, però en aquest treball he utilitzat les matemàtiques en la mesura en què es relacionen amb la filosofia (el que avui diríem ciència física).... perquè la filosofia ha de la finalitat de la d'investigar els fenòmens de la naturalesa ha de ser: A aquest objectiu es dirigeixen les propostes generals dels llibres en el primer i segon. En el tercer llibre, dono un exemple d'això, expressant el sistema mundial; a través de les propostes matemàticament demostrades en els primers llibres, concloc en el tercer (basades en els fenòmens d'amasamiento) les forces gravitatòries dels cossos respecte al Sol i a altres planetes. Per tant, a través d'altres propostes matemàtiques basades en aquestes forces va deduir els moviments dels planetes, cometes, lluna i mars.

El treball comença amb una definició de massa, quantitat de moviment, inèrcia, força i força centrípeta. Després s'ocupa de l'espai absolut i relatiu, del temps i del moviment.

Immediatament i encara en la introducció de la seva Principi, Newton estableix les seves tres famoses lleis sobre el moviment i les bases de la formació de vectors. En el llibre I, titulat Moviment dels cossos, utilitza aquestes lleis en alguns dels problemes de l'astronomia teòrica. Un altre ús és l'aparició del caràcter puzolánico de la llum: Newton analitza la influència de les superfícies en la reflexió i refractación sobre petites fraccions.

II. En el llibre, titulat Moviment de cossos en intervals resistivos, sembla que l'objectiu és: El model de violència de Descartes no és capaç d'expressar els moviments que s'observen en els planetes, però, al seu torn, representa una sèrie de teoremes i idees sobre les propietats dels fluids. III. En el seu llibre, Sistemes del món, utilitza els resultats obtinguts en el llibre I per a expressar els moviments dels planetes i altres fenòmens de gravetat com les marees. Aquest llibre comença amb la secció Regles del raonament en la filosofia.

En ella ens dóna quatre regles que han estat absolutament importants en el desenvolupament de la ciència. En elles es pot apreciar la ferma fe de Newton en la uniformitat de la Naturalesa i els científics els ajuden a elaborar hipòtesis. Les quatre regles són:

1. regla: Per a les coses naturals no hem d'admetre cap altra causa, ja que tot és real i suficient (els dos alhora) per a expressar el seu aspecte.
   D'això els filòsofs no fan res en va i una cosa és encara més inútil en la mesura en què té poc ús. La naturalesa, doncs, està orgullosa de la senzillesa i la bomba de causes excessives no li fa res.
2. regla: Per tant, als mateixos efectes naturals hem d'acusar, en la mesura que sigui possible, de les mateixes causes. Per exemple, la respiració
   d'un home i un animal; la caiguda de pedres a Amèrica i Europa; la llum de la flama de la nostra cuina i del Sol; el reflex de la llum en la Terra i en els planetes són de la mateixa causa.
3. regla: Les qualitats dels cossos que no permeten augmentar o disminuir la seva intensitat en les recerques dels nostres experiments, siguin quals siguin, si estan presents en tots els cossos, han de ser considerades com una qualitat universal de tots
   els cossos. Totes les qualitats dels cossos són conegudes per l'experiència ..., a canvi dels somnis no podem obviar la notorietat dels experiments ... ; Sempre està d'acord amb la naturalesa simple i la mateixa. Per a saber l'extensió dels cossos no tenim més remei que el nostre sentit i no arribem a tots els cossos. Però, com veiem l'extensió de totes les que detectem, ...
4. regla: Encara que la hipòtesi pugui pensar-se, hem de considerar que les propostes que deduïm d'induccions generals basades en fenòmens (fins que es produeixin altres fenòmens que no s'ajustin a elles) són concretes o gairebé certes.
   

III. al final del llibre hi ha un apartat anomenat General Scholium, molt important en el mètode científic. Després de concloure que en ell es pot expressar el sistema mundial reconeixent que existeix una força gravitatòria universal entre totes les parts de la matèria de l'univers, Newton reconeix que no pot dir on radica la causa d'aquesta força, i sense fer cap hipòtesi artificial que no es vegi clara, va afirmar aquella famosa frase testimonial de la seva honestedat: Hypothese senar fingo, és a dir Jo no invento hipòtesi.

XVIII. En la primera meitat del segle XX, les conseqüències de Newton Principi es van extrapolar també a altres ciències i filosofia. Es va ampliar la visió mecànica del món i segons ell la intel·ligència de l'home era capaç de comprendre tots els fenòmens mitjançant una expressió mecànica. Aquesta opinió va ser desenvolupada sobretot pels filòsofs i va tenir conseqüències enormes en l'economia, la religió i la teoria política. L'èxit de Newton va influir decisivament en les idees i mètodes de l'Edat Raó que més tard arribaria.