Newton e a súa época

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

• Astronomia
• Biografiak
• Historia

Entre a morte de Galileo e a publicación de Isaac Newton titulada Principia, só hai corenta anos. Con todo, neste curto período de tempo produciuse un gran cambio no ambiente científico. Por unha banda, a nova filosofía da ciencia experimental chegou a ser una ferramenta respectable en mans de investigadores sólidos, e doutra banda, esta nova actitude provocou moitos inventos, logros e teorías frutíferas.

Obras de Torricelli, Pascal, Guericke, Boyle e Mariott, sobre todo sobre neumática e baleiro; sobre xeometría analítica e óptica de Descartes; astronomía e forza centrípeta de Huygens (tamén inventou o seu reloxo de péndulo e escribiu sobre a luz); leis sobre o talco de Huygenows, sobre a elasticidade de John Christwopher, etc. Por todo iso, XVII. O século XX foi coñecido como século de xenios.

As ciencias non estaban illadas. Aínda que non se puido dicir que todos os científicos convertéronse en seguidores da nova filosofía, ano tras ano comezaron a partir desta liña. En Inglaterra, Francia e Italia constituíronse sociedades científicas. Una delas é, como dixemos antes, a Royal Society creada en Londres en 1662. Os socios destas sociedades tiñan reunións a miúdo, traballábase, discutíase, escribíase... A lectura de publicacións científicas estendeuse enormemente. A ciencia chegou a ser una actividade ben diferenciada e desenvolveuse moitísimo.

A pesar dos cambios sociais, políticos e económicos na base deste gran desenvolvemento, tres factores máis importantes foron a existencia de homes hábiles con gran coñecemento científico, a delimitación e formulación do problema e a adquisición de ferramentas experimentais e matemáticas.

Homes hábiles e con gran curiosidade aparecían en calquera lugar. Algúns, como Newton, eran de boa educación e traballaban en prestixiosas universidades. Outros, como Wren ou Hook, tiñan que sacar tempo fóra da súa profesión habitual paira dedicarse á investigación científica. Doutra banda, había un ou outro (Boyle por exemplo) que podía facer o que quería en casa porque tiña diñeiro suficiente.

O camiño marcado por Galileo paira formular correctamente os problemas era coñecido. Grazas ao seu traballo, as observacións e experimentos do mundo das accións daban a súa colleita. A maioría admitían observacións e indución. Galileo tiña claro o froito que podían dar combinando as hipóteses atrevidas coa dedución matemática. A introspección estéril e a actitude despreciable cara á imaxe das dogmas, tivo a súa repercusión en todos os ámbitos da ciencia.

Preguntas antigas de Platón (paira expresar movementos aparentes dos planetas, que hipótese de movemento uniforme e ordenado hai que facer? o que dicía) non tiña cabida na nova ciencia. En cambio, XVII. As maiores preocupacións entre os físicos do século XX eran outras dúas: Que forza afecta as rutas dos planetas que ven? e despois do fracaso da teoría da gravitación de Aristóteles, como podemos expresar a gravitación da Terra?

As ferramentas, tanto matemáticas como experimentais, alcanzaron a madurez. Utilizouse moito no mundo da física matemática e estas dúas áreas achegaron fermosas colleitas en abono mutuo. Os mesmos homes (Descartes, Leibniz ou Newton) realizaban os seus descubrimentos en dous campos. XVII. As xeometrías analíticas establecidas no século XIX e os cálculos seguen o seu curso actual. O telescopio, o microscopio ou a bomba sen carga abriron dous novos e amplos apartados á ciencia: a necesidade de medir con precisión os fenómenos observados fixo que se inventasen novas ferramentas. Así como o establecemento dunha ponte frutífera que aínda perdura entre científicos e fabricantes de ferramentas.

Newton veu ao mundo no medio deste ambiente. O día de Nadal de 1643 viu a luz por primeira vez na aldea inglesa de Woolsthorpe. Era un mozo tranquilo que lle gustaba reparar e fabricar aparellos mecánicos. Tamén tiña un don especial paira as matemáticas.

Foi a estudar ao Trinity College de Cambrige, onde demostrou que era un estudante e traballador rápido. Aos vinte anos realizara importantes logros matemáticos: o teorema do binomio e o cálculo diferencial. Tamén traballou na óptica a teoría da cor e a mecánica. Sobre este período, Newton escribiría máis tarde:

E ese mesmo ano empecei a pensar na gravidade que se estendía até a órbita da Lúa e... Baseándose na regra de Kepler, concluín que as forzas que manteñen os planetas nas súas órbitas debían ser inversamente proporcionais ao cadrado das distancias ao centro que viran. Por iso, comparei a forza necesaria paira manter a Lúa na súa órbita coa forza de gravidade sobre a Terra e atopei un resultado bastante exacto paira ela. Todo isto fíxeno nos anos 1665 e 1666 da epidemia, xa que naqueles días estaba na mellor época paira a invención e reflexionaba sobre a matemática e a filosofía (a ciencia física) (aínda que logo non o fixese tan ben).

Parece que naqueles anos deixou a universidade de Newton Cambridge e traballaba pola súa conta na súa casa de Woolsthorpe. Nel desenvolveu con claridade a idea das dúas primeiras leis do movemento, así como a fórmula da aceleración centrípeta, pero sobre esta última Huygens non dixo nada até pasados uns anos despois da formulación equivalente.

Naquela época parece que o conto da caída da mazá baseouse. Na biografía que escribiu o amigo de Newton, Stukely, sobre el, di que nunha ocasión con Newton estaban a tomar una cunca no xardín baixo uns manzanos de che, isto díxolle: Nunha situación como esta, por primeira vez ocorréuseme o concepto de gravitación, mentres pensaba sentado cando caeu una mazá.

Tras volver a Cambridge, Newton conseguiu una gran fama e tras xubilarse o profesor de matemáticas que había alí, déronlle o seu posto. Publicou os seus traballos na Royal Society, sobre todo de óptica. Con todo, cando a súa Teoría da Luz e as Cores publicouse en 1672, tivo una polémica dolorosa e violenta cos inimigos e, por outra banda, a súa personalidade era tan tímida e humilde que non publicase nada máis. Bertrand Russell dicía: Se Newton tivese as mesmas dificultades que Galileo, seguramente non coñeceriamos ningunha liña escrita por el. Newton mergullouse entón sobre todo nos traballos da súa mecánica inicial de amasado.

Tamén estudou o movemento dos planetas como parte da física. En 1684, o seu amigo Edmond Halley pediu axuda a Newton por unha discusión con Wren e Hooke. O tema daquel debate era: A forza que debe soportar un corpo paira moverse na órbita elíptica segundo as leis de Kepler. Newton díxolle que tanto este problema como moitos máis levaban tempo resolto con precisión. Entón Halley animoulle a ordenar e publicar todos os traballos que tiña o seu amigo. Dous anos despois e despois dun traballo terrible, a súa obra Principia estaba en mans do editor. Publicouse en 1687 e esta publicación deu fama a Newton dun dos científicos máis grandes da historia.

Poucos anos despois, Newton tivo una depresión debido a que a súa saúde sempre era mala. Despois de curarse e até a súa morte vinte e cinco anos despois, non fixo ningún descubrimento de gran importancia e ocupouse da súa investigación inicial (calor e óptica). Cada día mergullouse máis na teoloxía. Naqueles anos tivo moitas honras: En 1699 foi nomeado Coidador da Casa de Moeda (pola súa habilidade en química de metais). Posteriormente, o seu máximo responsable, colaborou na reorganización do tráfico monetario inglés. En 1698 e 1701 foi representante da súa universidade no Parlamento. En 1705 foi nomeado cabaleiro. Desde 1703 até a súa morte, até 1727, foi presidente da Royal Society. Está enterrado en abatíaa de Westminster.

Principia

Na introdución deste libro, quizá o máis prestixioso da historia da física, aparece o seu breve esquema:

Desde a antigüidade (como dicía Papus), a ciencia chamada mecánica paira investigar os fenómenos naturais considerouse como una das máis importantes, e a medida que os modernos, rexeitando a forma substancial e as calidades ocultas, trataron de asociar os fenómenos da Natureza ás leis matemáticas, pero neste traballo utilicei as matemáticas na medida en que se relacionan coa filosofía (o que hoxe chamariamos ciencia física).... porque a filosofía ten que a finalidade da de investigar os fenómenos da natureza debe ser: A este obxectivo diríxense as propostas xerais dos libros no primeiro e segundo. No terceiro libro, dou un exemplo diso, expresando o sistema mundial; a través das propostas matematicamente demostradas nos primeiros libros, conclúo no terceiro (baseadas nos fenómenos de amasamiento) as forzas gravitatorias dos corpos respecto ao Sol e a outros planetas. Por tanto, a través doutras propostas matemáticas baseadas nestas forzas deduciu os movementos dos planetas, cometas, lúa e mares.

O traballo comeza cunha definición de masa, cantidade de movemento, inercia, forza e forza centrípeta. Logo ocúpase do espazo absoluto e relativo, do tempo e do movemento.

Inmediatamente e aínda na introdución da súa Principi, Newton establece o seu tres famosas leis sobre o movemento e as bases da formación de vectores. No libro I, titulado Movemento dos corpos, utiliza estas leis nalgúns dos problemas da astronomía teórica. Outro uso é a aparición do carácter puzolánico da luz: Newton analiza a influencia das superficies na reflexión e refractación sobre pequenas fraccións.

II. No libro, titulado Movemento de corpos en intervalos resistivos, parece que o obxectivo é: O modelo de violencia de Descartes non é capaz de expresar os movementos que se observan nos planetas, pero, á súa vez, representa una serie de teoremas e ideas sobre as propiedades dos fluídos. III. No seu libro, Sistemas do mundo, utiliza os resultados obtidos no libro I paira expresar os movementos dos planetas e outros fenómenos de gravidade como as mareas. Este libro comeza coa sección Regulas do razoamento na filosofía.

Nela dános catro regras que foron absolutamente importantes no desenvolvemento da ciencia. Nelas pódese apreciar a firme fe de Newton na uniformidade da Natureza e os científicos axúdanlles a elaborar hipóteses. As catro regras son:

1. regra: Paira as cousas naturais non debemos admitir ningunha outra causa, xa que todo é real e suficiente (os dous á vez) paira expresar o seu aspecto.
   Disto os filósofos non fan nada en balde e una cousa é aínda máis inútil na medida en que ten pouco uso. A natureza, pois, está orgullosa da sinxeleza e a bomba de causas excesivas non lle fai nada.
2. regra: Por tanto, aos mesmos efectos naturais debemos acusar, na medida do posible, das mesmas causas. Por exemplo, a respiración
   dun home e un animal; a caída de pedras en América e Europa; a luz da chama da nosa cociña e do Sol; o reflexo da luz na Terra e nos planetas son da mesma causa.
3. regra: As calidades dos corpos que non permiten aumentar ou diminuír a súa intensidade nas investigacións dos nosos experimentos, sexan cales sexan, se están presentes en todos os corpos, deben ser consideradas como una calidade universal de
   todos os corpos. Todas as calidades dos corpos son coñecidas pola experiencia ..., a cambio dos soños non podemos obviar a notoriedade dos experimentos ... ; Sempre está de acordo coa natureza simple e a mesma. Paira saber a extensión dos corpos non temos máis remedio que o noso sentido e non chegamos a todos os corpos. Pero, como vemos a extensión de todas as que detectamos, ...
4. regra: Aínda que a hipótese poida pensarse, debemos considerar que as propostas que deducimos de inducións xerais baseadas en fenómenos (ata que se produzan outros fenómenos que non se axusten a elas) son concretas ou case certas.
   

III. ao final do libro hai un apartado chamado Xeral Scholium, moi importante no método científico. Tras concluír que nel se pode expresar o sistema mundial recoñecendo que existe una forza gravitatoria universal entre todas as partes da materia do universo, Newton recoñece que non pode dicir onde radica a causa desa forza, e sen facer ningunha hipótese artificial que non se vexa clara, afirmou aquela famosa frase testemuñal da súa honestidade: Hypothese non fingo, é dicir Eu non invento hipótese.

XVIII. Na primeira metade do século XX, as consecuencias de Newton Principi se extrapolaron tamén a outras ciencias e filosofía. Ampliouse a visión mecánica do mundo e segundo el a intelixencia do home era capaz de comprender todos os fenómenos mediante unha expresión mecánica. Esta opinión foi desenvolvida sobre todo polos filósofos e tivo consecuencias enormes na economía, a relixión e a teoría política. O éxito de Newton influíu decisivamente nas ideas e métodos da Idade Razón que máis tarde chegaría.