Fundamentos filosóficos de la ciencia newtoniana
1987/12/01 Ibarra, Andoni Iturria: Elhuyar aldizkaria
A. METODOLOGÍA NEWTON
Newton se consideraba un filósofo natural. XVII. En el siglo XX, la palabra filósofo natural se refería a los fenómenos de la naturaleza, es decir, a los movimientos y recorridos de los cuerpos, a los rayos de luz, etc. El filósofo natural, por tanto, era un físico actual. Y Philosophiae Naturalis, que aparece en el título de su obra cumbre, es sólo nuestra Física actual. XVII. En el siglo XX existían dos pensamientos cuya síntesis será la génesis de la Física. Por un lado, la pensabilidad físico-matemática (que viene de la mano de Descartes, Cavalieri, Fermat, Pascal, Barrow o Huygens) y por otro, menos matemática o deductiva, pero más empírica y experimental (de Gassendi, Boyle o Hooke). La nueva ciencia, la Física, es el resultado de la síntesis de Newton entre estos dos cadáveres.
Hipótesis y fenómenos
El punto de partida de la ciencia newtoniana es el análisis de la cuantificación de fuerzas. Las fuerzas no son visibles, pero se pueden expresar mediante números. En consecuencia, la explicación de los fenómenos que se producen en la naturaleza se puede realizar siguiendo un sistema de composición (síntesis) de fuerzas que se corresponde con los principios físico-matemáticos (mecánicos) que deben establecerse. El primer objetivo es la determinación de los principios mecánicos.
Para ello, sólo podemos utilizar la razón (es decir, el cálculo matemático) y la experimentación, evitando explicaciones basadas en la mera hipótesis (ver inicio de Opticks (1704)). Aquí tenemos una explicación que no está verificada empíricamente. En el lenguaje newtoniano, por tanto, las hipótesis son aceptaciones causales prefijadas; no están sometidas a verificación experimental(1). Las hipótesis pueden ser físicas o mecánicas.
Newton utiliza la palabra hipótesis física en un sentido concreto: para designar la fuerza, sustancia o estructura de la Naturaleza que aparece como una explicación causal sin verificación. Cuando la hipótesis física admite el mismo tipo de análisis cuantitativo que puede utilizarse en el estudio de cuerpos y movimientos medibles para las propiedades que afirma, se convierte en hipótesis mecánica. Por lo tanto, cuando Newton impedía las hipótesis físicas consideradas como premisas infundadas, impedía el análisis de propiedades inmensas.
Sin embargo, es evidente que Newton también materializaba las hipótesis en el moderno significado de la palabra, es decir, como un pensamiento que luego debe soportar la verificación experimental. A estas conjeturas Newton en su vejez les llamaba queries o questions (preguntas). Mientras que los queries son confirmados o impedidos, las hipótesis mecánicas que no conducen al contraste experimental (quedando así como hipótesis, sin llegar a ser una query a) son explicaciones no confirmadas, es decir, ficciones por causas.
Pero no hay que pensar que Newton nunca hizo hipótesis erróneas. También entró en contradicciones significativas con su Scholium Generale de Principia, hypotheses non fingo. Este tipo de hipótesis se formulan en diferentes lugares (2): por ejemplo, la percepción de estancamiento en el centro del universo, o de la naturaleza de la luz (formada por partículas corporales que se transmiten en el medio éter). Sin embargo, en estos casos, Newton, por ejemplo, cuando habla de la hipótesis puzzana, distingue claramente entre la comprensión aierna y su teoría respecto a ésta, que, por supuesto, había obtenido por vía experimental. Este es el punto que siempre nos aparecerá con precisión: la separación estricta entre lo que se puede demostrar y lo que no se puede.
Sólo debe aceptarse lo que puede demostrarse experimentalmente, lo que se deriva de los fenómenos. Los fenómenos son el punto de partida de su ciencia ( argue from Phenomena without feigning Hypotheses ). Por supuesto, los fenómenos son datos experimentales o observables con implicaciones directas, pero también leyes basadas únicamente en el número finito de observaciones en Newton. Por eso da el nombre explícito a las leyes de Kepler como fenómeno. En su opinión, más que como ley, podríamos considerarlo una regularidad empírica que se infiere de un número finito de datos observables.
Método de Análisis/Síntesis
La ciencia debe partir de fenómenos (datos observables y regularidades empíricas) y actuar según el método de análisis y síntesis (o Composición). La primera parte del método, tal y como se ha mencionado, debe partir de experimentos y observaciones para obtener conclusiones que tengan el carácter de leyes o principios, utilizando únicamente la vía de inducción basada en la inferencia analógica (III. A la hora de hablar de la regla, veremos más concretamente).
Lo que no proceda de la experimentación o de las verdades obtenidas mediante el razonamiento matemático, no será admitido como objeción contra estos principios. Newton, como nos indica en la query 3 de su Opticks, con este procedimiento de análisis podemos pasar de los movimientos a las fuerzas que los provocan, y en general, de las conclusiones a sus causas y de las causas particulares a otras más generales, hasta que el razonamiento finalice en la causa más general.
La fase correspondiente a la síntesis consiste en reconocer las causas encontradas y explicar los fenómenos que pueden derivarse de dichos principios, demostrando todos los pasos dados. En todo este proceso las hipótesis (en el sentido de la pregunta queries) tienen un gran valor heurístico: dan comienzo a las vías de investigación a contrastar. No obstante, estas hipótesis no deben ser explicadas en la última sistematización, ya que ésta sólo puede recurrir a lo fijado en el doble procedimiento de análisis/síntesis mediante inducción analógica y demostración matemática.
Cómo debe ser el científico
XVIII. Desde la segunda mitad del siglo XX, la comunidad científica acepta casi por unanimidad, no sólo el método de análisis/análisis, sino que Newton aprueba el III. También las concepciones lógicas y epistemológicas que expone brevemente en el apartado de Regulae Philosophandi (reglas de filosofía) del comienzo del tomo:
Regla I: Sólo debemos aceptar como causas de las cosas naturales aquellas que son capaces de explicar su aspecto.
II. regla: A los mismos efectos naturales, debemos atenerse a las mismas causas.
III. regla: Todas las cualidades corporales dentro de los límites de nuestros experimentos deben ser consideradas como propiedades universales de todo cuerpo.
IV. regla: En la filosofía experimental, a pesar de acertar cualquier hipótesis contraria, debemos buscar proposiciones que de los fenómenos puedan ser inferidas de una manera real o casi real a través de la inducción general, y esto se hará hasta que se produzcan otros nuevos fenómenos que puedan ser realizados por proposiciones más precisas o ligadas a excepciones.
Las dos primeras reglas explican básicamente la misma idea: la base de la ciencia, como ha dicho Galilei, debe ser lo más simple posible.
III. En la regla, el empirismo de la filosofía experimental de Newton (la nueva ciencia física) se contrapone al apriorismo de Descartes, ya que, según explica en el anexo correspondiente, no percibimos que todos los cuerpos sean inpenetrables en la fusión, sino por la razón, sino por la sensación. Descubrimos que los cuerpos que utilizamos son inpenetrables en la batalla y de ahí que la inaccesibilidad sea una propiedad general de todos los cuerpos.
Así pues, debemos abandonar las ficciones de las hipótesis y basarnos en los experimentos, que nos permiten hablar de analogía de la naturaleza basada en la sencillez. Esta analogía nos permite realizar inferencias inductivas que nos permitan extraer de unos experimentos finitos cualidades generales de todo cuerpo. Basado en este empirismo de raíz lockiana, y contra el innatismo de Descartes (que consiguió expresar una única característica general de los materiales de corpúsculo: su extensión), Newton, además de la inpenetrabilidad en la canción, explicó otras cualidades de los cuerpos, como la dureza, la movilidad, la movilidad...
IV. Pretende ahondar en lo expuesto por la regla III, que en su día (y en la actualidad) era difícil de aprobar. Para ello, IV. la regla quiere dar la máxima orden de un comportamiento científico correcto: hay que asociarlos a hechos y si éstos no coinciden con las hipótesis abstractas y filosóficas, ¡con el corazón esas hipótesis a los granos!
B. EJERCICIOS EPISTEMOLÓGICOS
I.B. A lo que Cohen ha llamado a la ciencia un modo newtondar, Regulae Philosophandi comienza: a partir de los fenómenos, la consecución de los principios, para después volver a demostrar otros fenómenos de rango superior.
Hasta ahora hemos analizado hipótesis, queries o hipótesis en el sentido actual, fenómenos, método y reglas newtonianos. La semejanza de las leyes de Kepler (que Newton, como ya se ha mencionado, las consideraba una regularidad empírica) suponía el primer nivel de abstracción inductiva. Sin embargo, los principios nos sitúan en un segundo plano de abstracción superior al anterior.
Principios mecánicos
Los principios de la física son leyes en sentido estricto. Expresan un ratio o proporción en su enunciado o, utilizando la expresión actualizada, una fórmula matemática o una relación funcional. Los principios mecánicos indican cómo los científicos han entendido el fenómeno o un conjunto de fenómenos, y en esta comprensión la matemática es la que genera mayor precisión. Newton se percató de todo esto. La formulación de sus principios mecánicos requiere mediciones, para lo que deben establecerse normas de medición (que no sean más que un ratio entre datos en cantidad).
Por ello, la detección de una nueva regla de medida puede considerarse la búsqueda de una nueva ley física. Las definiciones de masa y momentum (cantidad de movimiento) que inician la presentación de la mecánica axiomatizada en los Principias indican claramente que estos conceptos incluyen en su significado las reglas de medida. A partir de estos conceptos, las normas de medición se incorporan también a los principios mecánicos. Ambas definiciones se formulan como:
Definición I: La medida de la materia se expresará en función de su densidad y volumen.
II. definición: La medida de la cantidad de movimiento (momentum) se expresará en función de la cantidad de velocidad y materi.
A su vez, el significado de la fuerza (como veremos más adelante, aunque no se quiera extender hipótesis sobre la naturaleza de la fuerza) es el resultado del producto de la masa por la aceleración. Esta medida se obtiene: II. según la definición, la cantidad de movimiento = m.v; según la segunda ley newtoniana de movimiento (3), la variación de la cantidad de movimiento (es decir, la variación del momentum) es proporcional a la fuerza que ha producido. Es, por tanto, la medida de la fuerza que ha producido un cambio en la cantidad de movimiento. La medida de la fuerza se establece como el producto de la masa por la aceleración (aunque su formulación actual corresponde a Euler y no a Newton).
Principios activos
Los fenómenos de la naturaleza deben explicarse en función de los principios mecánicos expresados matemáticamente, aprovechando el proceso que hemos visto anteriormente: de las consecuencias a las causas y de éstas a otras más generales hasta obtener la primera causa. Pero Newton reconoce que esta causa no es mecánica. (28. Querya , Opticks ).
Así pues, condena el mecanicismo (es decir, la explicación de los fenómenos naturales sólo según leyes mecánicas) y afirma creer en un autor divino, ya que, en otro lugar, los movimientos de los planetas no pueden ser consecuencia de una causa natural, sino de un Agente Inteligente.
Por ello, se crea una jerarquía en las causas de los fenómenos: Dios es un principio originario y efectivo, mientras que los principios mecánicos son principios pasivos. Por ejemplo, si sólo estuvieran estas últimas, según la primera ley newtoniana de movimiento (el principio de inercia) no habría movimiento en el mundo. Otros principios deben afectar a los cuerpos para que se muevan (y, una vez iniciados, se mantienen). Deben existir principios activos, eficaces. Dios es, por supuesto, el primero de ellos, pero hay otros como la gravitación y las fuerzas que intervienen en los procesos químicos y alquímicos.
Estos principios eficaces no quedan excluidos del análisis de la ciencia experimental. De ahí el interés de Newton (4) por la alquimia y por el otro lado teológico, debido al neoplatonismo de la época. De hecho, la alquimia estudia los espíritus efectivos en los materiales, y la propia filosofía natural (Física), partiendo de la apariencia de los fenómenos, debe ayudar a resolver los problemas teológicos que afectan a la existencia humana, humana, inteligente y omnipresente.
Elementos constructivos del mundo
Para Newton, la mayor importancia de su ciencia física reside en el estudio de aproximación a la primera causa. Sin embargo, al no conseguir la generalidad de su proyecto, se limitó a la investigación mundial.
Si para Descartes el mundo está formado por dos elementos (extensión y movimiento), para Newton se compone de materia (infinito número de partículas), movimiento (resultado de las fuerzas motrices que aparecen según las leyes mecánicas) y espacio (entendido como absoluto, en el que las partículas y los cuerpos se desplazan).
A los tres elementos que construyen el mundo hay que añadir el cuarto: la atracción (5). Aunque es un elemento que armoniza el mundo, no forma parte de él. Puede ser de origen divino o de un autor material. En cualquier caso, cada cual puede mantener su opinión, ya que para la explicación científica no existen diferencias entre la causa material e inmaterial. Como él escribe en el Scholium Generale de Principia, lo más importante es que para nosotros basta con saber que realmente existe la gravedad y que actúa de acuerdo con las leyes que hemos expuesto y que además sirve para comprender todos los movimientos de los cuerpos celestes y de nuestro mar. La utilización generalizada de la ley gravitatoria, por tanto, restablece la unidad física del Universo newtoniano y, al mismo tiempo, dota de su integridad intelectual.
No es de extrañar que el concepto de gravitación general resulte inicialmente discutible. De hecho, se negó la posibilidad de atraer la nueva visión de Newton. La gravedad aparecía como una tendencia al centro del mundo de los cuerpos pesados. Newton demuestra que su concepto es nuevo, que explica los movimientos de la Naturaleza, aunque no sepa cuál es su causa ontológica. Sin embargo, los científicos más importantes de la época, como Leibniz y Huygens, no aceptaron el concepto, ya que esta noción de influir a distancia tenía un tono de oscurantismo retrógrado. Sin embargo, y como veremos en el artículo sobre la actividad esotérica de Newton, este movimiento a distancia refleja una visión mágica de la realidad de las alquimias y los neoplatónicos.
Este principio aparentemente oscuro (y que en el sentido de Huygens y Leibniz no se podía admitir como explicación de nada, ya que él también tenía que haber aclarado antes) y los problemas que de él se derivan serán los que exigirán a Newton una amplia reflexión. La conclusión es el libro Principia. Con ello se inicia una nueva ciencia basada en una concepción dinámica de la causalidad física y vinculada a la metafísica teista, que no debe entenderse como un complemento de la ciencia newtoniana, pero que en su sistema supone más que algo vacío.
Hoy en día, de las aportaciones de Newton nos queda un aspecto meramente científico, quizá el menos importante para él.
BIBLIOGRAFÍA
- BECHLER, Z. (col. ), Contemporary Newtonian Research ,
Dordrecht, Reidel, 1982. - COHEN, I.B., The Newtonian Revolution , Cambridge, Cambridge
University Press, 1980. - KOYRE, A., Etudes newtoniennes , París, Gallimard, 1968.
- NEWTON, I., Optica , Madrid, Alfaguara, 1977.
- NEWTON, I., Principios matemáticos de la Filosofía natural,
Madrid, Ed. Nacional, 1982. - TRUESDELL, C.A., Ensayos de historia de la Mecánica , Madrid,
Tecnos, 1975.
OBSERVACIONES
- El comportamiento de Newton ante las hipótesis ha sido (y sigue siendo) la causa de una de las polémicas más graves de la Historia y la Filosofía de la ciencia. Aquí no podemos dar cuenta de esta polémica, pero normalmente se asume que Newton cada vez se consideraba peor. De ser sinónimo de ley general al principio ( De motu Corporum , 1684) pasaron a ser los anatemizados Scholium Generale, que se anexan a la publicación 1713 de Principia, y que aquí nos aparecen como arbitrariedades y sinónimos de la ficción. Sin duda, la polémica con Descartes y Leibniz tenía mucho que ver en este cambio.
- Los anatemas anti-hipótesis más numerosos y duros se encuentran en su libro Opticks. 31 de este libro. Query an escribió: For Hypotheses are not to be regarded in experimental Philosophy, y en el 28 leemos: the main Business of natural Philosophy is to argue form Phenomena without feigning Hypotheses (La principal tarea de la Filosofía Natural es analizar las hipótesis a partir de fenómenos sin inventarse.
- Esta ley sigue siendo muy discutible. Algunos lo consideran una definición tautológica del concepto fuerza. Otras leyes empíricas. Y es que la postura a favor de uno u otro depende de la filosofía corriente de cada uno (racionalismo, empirismo, etc.). ). En mi opinión, es una metalegea sin contenido empírico y sólo sirve para aclarar cómo se deben utilizar las leyes mecánicas.
- En esta misma revista ofreceremos un artículo a las disciplinas relacionadas con estos aspectos.
- Koyrex ha subrayado la conveniencia de separar la atracción y la gravitación, aunque habitualmente se utilizan como sinónimos. La gravedad es una cualidad sensible directamente recogida en el cuerpo natural. La atracción es accionar a distancia entre dos cuerpos cualitativamente definidos. A. Koyré, Etudes newtoniennes , 11-12 págs.
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