Fundamentos filosóficos da ciencia newtoniana

1987/12/01 Ibarra, Andoni Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

A. METODOLOXÍA NEWTON

Newton realizou os últimos anos da súa vida como responsable da casa de moeda. Máquina acuinadora A. Máquina de acabado B.

Newton considerábase un filósofo natural. XVII. No século XX, a palabra filósofo natural referíase aos fenómenos da natureza, é dicir, aos movementos e percorridos dos corpos, aos raios de luz, etc. O filósofo natural, por tanto, era un físico actual. E Philosophiae Naturalis, que aparece no título da súa obra cume, é só a nosa Física actual. XVII. No século XX existían dous pensamentos cuxa sínteses será a xénese da Física. Por unha banda, a pensabilidad físico-matemática (que vén da man de Descartes, Cavalieri, Fermat, Pascal, Barrow ou Huygens) e por outro, menos matemática ou deductiva, pero máis empírica e experimental (de Gassendi, Boyle ou Hooke). A nova ciencia, a Física, é o resultado da síntese de Newton entre estes dous cadáveres.

Hipótese e fenómenos

O punto de partida da ciencia newtoniana é a análise da cuantificación de forzas. As forzas non son visibles, pero se poden expresar mediante números. En consecuencia, a explicación dos fenómenos que se producen na natureza pódese realizar seguindo un sistema de composición (síntese) de forzas que se corresponde cos principios físico-matemáticos (mecánicos) que deben establecerse. O primeiro obxectivo é a determinación dos principios mecánicos.

Paira iso, só podemos utilizar a razón (é dicir, o cálculo matemático) e a experimentación, evitando explicacións baseadas na mera hipótese (ver inicio de Opticks (1704)). Aquí temos una explicación que non está verificada empíricamente. Na linguaxe newtoniano, por tanto, as hipóteses son aceptacións causales prefijadas; non están sometidas a verificación experimental(1). As hipóteses poden ser físicas ou mecánicas.

Newton utiliza a palabra hipótese física nun sentido concreto: paira designar a forza, sustancia ou estrutura da Natureza que aparece como una explicación causal sen verificación. Cando a hipótese física admite o mesmo tipo de análise cuantitativa que pode utilizarse no estudo de corpos e movementos medibles paira as propiedades que afirma, convértese en hipótese mecánica. Por tanto, cando Newton impedía as hipóteses físicas consideradas como premisas infundadas, impedía a análise de propiedades inmensas.

Con todo, é evidente que Newton tamén materializaba as hipóteses no moderno significado da palabra, é dicir, como un pensamento que logo debe soportar a verificación experimental. A estas conxecturas Newton na súa vellez chamáballes queries ou questions (preguntas). Mentres que os queries son confirmados ou impedidos, as hipóteses mecánicas que non conducen ao contraste experimental (quedando así como hipótese, sen chegar a ser una query a) son explicacións non confirmadas, é dicir, ficcións por causas.

Pero non hai que pensar que Newton nunca fixo hipótese erróneas. Tamén entrou en contradicións significativas coa súa Scholium Generale de Principia, hypotheses non fingo. Este tipo de hipótese formúlanse en diferentes lugares (2): por exemplo, a percepción de estancamento no centro do universo, ou da natureza da luz (formada por partículas corporais que se transmiten no medio éter). Con todo, nestes casos, Newton, por exemplo, cando fala da hipótese puzzana, distingue claramente entre a comprensión aierna e a súa teoría respecto desta, que, por suposto, obtivera por vía experimental. Este é o punto que sempre nos aparecerá con precisión: a separación estrita entre o que se pode demostrar e o que non se pode.

Só debe aceptarse o que pode demostrarse experimentalmente, o que se deriva dos fenómenos. Os fenómenos son o punto de partida da súa ciencia ( argue from Phenomena without feigning Hypotheses ). Por suposto, os fenómenos son datos experimentais ou observables con implicacións directas, pero tamén leis baseadas unicamente no número finito de observacións en Newton. Por iso dá o nome explícito ás leis de Kepler como fenómeno. Na súa opinión, máis que como lei, poderiamos consideralo una regularidade empírica que se infere dun número finito de datos observables.

Método de Análise/Síntese

A ciencia debe partir de fenómenos (datos observables e regularidades empíricas) e actuar segundo o método de análise e síntese (ou Composición). A primeira parte do método, tal e como se mencionou, debe partir de experimentos e observacións paira obter conclusións que teñan o carácter de leis ou principios, utilizando unicamente a vía de indución baseada na inferencia analóxica (III. Á hora de falar da regra, veremos máis concretamente).

O que non proceda da experimentación ou das verdades obtidas mediante o razoamento matemático, non será admitido como obxección contra estes principios. Newton, como nos indica na query 3 da súa Opticks, con este procedemento de análise podemos pasar dos movementos ás forzas que os provocan, e en xeral, das conclusións ás súas causas e das causas particulares a outras máis xerais, ata que o razoamento finalice na causa máis xeral.

A fase correspondente á síntese consiste en recoñecer as causas atopadas e explicar os fenómenos que poden derivarse de devanditos principios, demostrando todos os pasos dados. En todo este proceso as hipóteses (no sentido da pregunta queries) teñen un gran valor heurístico: dan comezo ás vías de investigación a contrastar. No entanto, estas hipóteses non deben ser explicadas na última sistematización, xa que esta só pode recorrer ao fixado no dobre procedemento de análise/síntese mediante indución analóxica e demostración matemática.

Como debe ser o científico

XVIII. Desde a segunda metade do século XX, a comunidade científica acepta case por unanimidade, non só o método de análise/análise, senón que Newton aproba o III. Tamén as concepcións lóxicas e epistemológicas que expón brevemente no apartado de Regulae Philosophandi (regras de filosofía) do comezo do tomo:

Regra I: Só debemos aceptar como causas das cousas naturais aquelas que son capaces de explicar o seu aspecto.

II. regra: Aos mesmos efectos naturais, debemos aterse ás mesmas causas.

III. regra: Todas as calidades corporais dentro dos límites dos nosos experimentos deben ser consideradas como propiedades universais de todo corpo.

IV. regra: Na filosofía experimental, a pesar de acertar calquera hipótese contraria, debemos buscar proposicións que dos fenómenos poidan ser inferidas dunha maneira real ou case real a través da indución xeral, e isto farase ata que se produzan outros novos fenómenos que poidan ser realizados por proposicións máis precisas ou ligadas a excepcións.

As dúas primeiras regras explican basicamente a mesma idea: a base da ciencia, como dixo Galilei, debe ser o máis simple posible.

III. Na regra, o empirismo da filosofía experimental de Newton (a nova ciencia física) contraponse ao apriorismo de Descartes, xa que, segundo explica no anexo correspondente, non percibimos que todos os corpos sexan inpenetrables na fusión, senón pola razón, senón pola sensación. Descubrimos que os corpos que utilizamos son inpenetrables na batalla e por iso é polo que a inaccesibilidad sexa una propiedade xeral de todos os corpos.

Así pois, debemos abandonar as ficcións das hipóteses e basearnos nos experimentos, que nos permiten falar de analogía da natureza baseada na sinxeleza. Esta analogía permítenos realizar inferencias inductivas que nos permitan extraer duns experimentos finitos calidades xerais de todo corpo. Baseado en leste empirismo de raíz lockiana, e contra o innatismo de Descartes (que conseguiu expresar una única característica xeral dos materiais de corpúsculo: a súa extensión), Newton, ademais da inpenetrabilidad na canción, explicou outras calidades dos corpos, como a dureza, a mobilidade, a mobilidade...

IV. Pretende profundar no exposto pola regra III, que no seu día (e na actualidade) era difícil de aprobar. Paira iso, IV. a regra quere dar a máxima orde dun comportamento científico correcto: hai que asocialos a feitos e se estes non coinciden coas hipóteses abstractas e filosóficas, co corazón esas hipóteses aos grans!

B. EXERCICIOS EPISTEMOLÓGICOS

I.B. Ao que Cohen chamou á ciencia un modo newtondar, Regulae Philosophandi comeza: a partir dos fenómenos, a consecución dos principios, paira despois volver demostrar outros fenómenos de rango superior.

Newton aos 64 anos.

Até agora analizamos hipótese, queries ou hipótese no sentido actual, fenómenos, método e regras newtonianos. A semellanza das leis de Kepler (que Newton, como xa se mencionou, considerábaas una regularidade empírica) supuña o primeiro nivel de abstracción inductiva. Con todo, os principios sitúannos nun segundo plano de abstracción superior ao anterior.

Principios mecánicos

Os principios da física son leis en sentido estrito. Expresan un cociente ou proporción no seu enunciado ou, utilizando a expresión actualizada, una fórmula matemática ou una relación funcional. Os principios mecánicos indican como os científicos entenderon o fenómeno ou un conxunto de fenómenos, e nesta comprensión a matemática é a que xera maior precisión. Newton decatouse de todo isto. A formulación dos seus principios mecánicos require medicións, paira o que deben establecerse normas de medición (que non sexan máis que un cociente entre datos en cantidade).

Por iso, a detección dunha nova regra de medida pode considerarse a procura dunha nova lei física. As definicións de masa e momentum (cantidade de movemento) que inician a presentación da mecánica axiomatizada en Principíalos indican claramente que estes conceptos inclúen no seu significado as regras de medida. A partir destes conceptos, as normas de medición incorpóranse tamén aos principios mecánicos. Ambas as definicións formúlanse como:

Definición I: A medida da materia expresarase en función da súa densidade e volume.

II. definición: A medida da cantidade de movemento (momentum) expresarase en función da cantidade de velocidade e materi.

Á súa vez, o significado da forza (como veremos máis adiante, aínda que non se queira estender hipótese sobre a natureza da forza) é o resultado do produto da masa pola aceleración. Esta medida obtense: II. segundo a definición, a cantidade de movemento = m.v; segundo a segunda lei newtoniana de movemento (3), a variación da cantidade de movemento (é dicir, a variación do momentum) é proporcional á forza que produciu. É, por tanto, a medida da forza que produciu un cambio na cantidade de movemento. A medida da forza establécese como o produto da masa pola aceleración (aínda que a súa formulación actual corresponde a Euler e non a Newton).

Principios activos

Os fenómenos da natureza deben explicarse en función dos principios mecánicos expresados matematicamente, aproveitando o proceso que vimos anteriormente: das consecuencias ás causas e destas a outras máis xerais até obter a primeira causa. Pero Newton recoñece que esta causa non é mecánica. (28. Querya , Opticks ).

Así pois, condena o mecanicismo (é dicir, a explicación dos fenómenos naturais só segundo leis mecánicas) e afirma crer nun autor divino, xa que, noutro lugar, os movementos dos planetas non poden ser consecuencia dunha causa natural, senón dun Axente Intelixente.

Por iso, créase una xerarquía nas causas dos fenómenos: Deus é un principio orixinario e efectivo, mentres que os principios mecánicos son principios pasivos. Por exemplo, se só estivesen estas últimas, segundo a primeira lei newtoniana de movemento (o principio de inercia) non habería movemento no mundo. Outros principios deben afectar os corpos para que se movan (e, una vez iniciados, mantéñense). Deben existir principios activos, eficaces. Deus é, por suposto, o primeiro deles, pero hai outros como a gravitación e as forzas que interveñen nos procesos químicos e alquímicos.

Estes principios eficaces non quedan excluídos da análise da ciencia experimental. De aí o interese de Newton (4) pola alquimia e polo outro lado teolóxico, debido ao neoplatonismo da época. De feito, a alquimia estuda os espíritos efectivos nos materiais, e a propia filosofía natural (Física), partindo da aparencia dos fenómenos, debe axudar a resolver os problemas teolóxicos que afectan á existencia humana, humana, intelixente e omnipresente.

Elementos construtivos do mundo

Paira Newton, a maior importancia da súa ciencia física reside no estudo de aproximación á primeira causa. Con todo, ao non conseguir a xeneralidade do seu proxecto, limitouse á investigación mundial.

Casa de St. Martin's Street. Newton vivía alí.

Se paira Descartes o mundo está formado por dous elementos (extensión e movemento), paira Newton componse de materia (infinito número de partículas), movemento (resultado das forzas motrices que aparecen segundo as leis mecánicas) e espazo (entendido como absoluto, no que as partículas e os corpos desprázanse).

Aos tres elementos que constrúen o mundo hai que engadir o cuarto: a atracción (5). Aínda que é un elemento que harmoniza o mundo, non forma parte del. Pode ser de orixe divina ou dun autor material. En calquera caso, cada cal pode manter a súa opinión, xa que paira a explicación científica non existen diferenzas entre a causa material e inmaterial. Como el escribe no Scholium Generale de Principia, o máis importante é que paira nós basta con saber que realmente existe a gravidade e que actúa de acordo coas leis que expuxemos e que ademais serve paira comprender todos os movementos dos corpos celestes e do noso mar. A utilización xeneralizada da lei gravitatoria, por tanto, restablece a unidade física do Universo newtoniano e, ao mesmo tempo, dota da súa integridade intelectual.

Non é de estrañar que o concepto de gravitación xeral resulte inicialmente discutible. De feito, negouse a posibilidade de atraer a nova visión de Newton. A gravidade aparecía como una tendencia ao centro do mundo dos corpos pesados. Newton demostra que o seu concepto é novo, que explica os movementos da Natureza, aínda que non saiba cal é a súa causa ontológica. Con todo, os científicos máis importantes da época, como Leibniz e Huygens, non aceptaron o concepto, xa que esta noción de influír a distancia tiña un ton de escurantismo retrógrado. Con todo, e como veremos no artigo sobre a actividade esotérica de Newton, este movemento a distancia reflicte una visión máxica da realidade das alquimias e os neoplatónicos.

Este principio aparentemente escuro (e que no sentido de Huygens e Leibniz non se podía admitir como explicación de nada, xa que el tamén tiña que aclarar antes) e os problemas que del se derivan serán os que esixirán a Newton una ampla reflexión. A conclusión é o libro Principia. Con iso iníciase una nova ciencia baseada nunha concepción dinámica da causalidad física e vinculada á metafísica teista, que non debe entenderse como un complemento da ciencia newtoniana, pero que no seu sistema supón máis que algo baleiro.

Hoxe en día, das achegas de Newton quédanos un aspecto meramente científico, quizá o menos importante paira el.

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 da Filosofía natural, Madrid, Ed. Nacional, 1982.
• TRUESDELL, C.A., Ensaios de historia da Mecánica , Madrid, Tecnos, 1975.

OBSERVACIÓNS

1. O comportamento de Newton ante as hipóteses foi (e segue sendo) a causa dunha das polémicas máis graves da Historia e a Filosofía da ciencia. Aquí non podemos dar conta desta polémica, pero normalmente asúmese que Newton cada vez considerábase peor. De ser sinónimo de lei xeral ao principio ( De motu Corporum , 1684) pasaron a ser os anatemizados Scholium Generale, que se anexan á publicación 1713 de Principia, e que aquí nos aparecen como arbitrariedades e sinónimos da ficción. Sen dúbida, a polémica con Descartes e Leibniz tiña moito que ver neste cambio.
2. Os anatemas anti-hipóteses máis numerosos e duros atópanse no seu libro Opticks. 31 deste libro. Query an escribiu: For Hypotheses are not to be regarded in experimental Philosophy, e no 28 lemos: the main Business of natural Philosophy is to argue form Phenomena without feigning Hypotheses (A principal tarefa da Filosofía Natural é analizar as hipóteses a partir de fenómenos sen inventarse.
3. Esta lei segue sendo moi discutible. Algúns o consideran una definición tautológica do concepto forza. Outras leis empíricas. E é que a postura a favor dun ou outro depende da filosofía corrente de cada un (racionalismo, empirismo, etc.). ). Na miña opinión, é una metalegea sen contido empírico e só serve paira aclarar como se deben utilizar as leis mecánicas.
4. Nesta mesma revista ofreceremos un artigo ás disciplinas relacionadas con estes aspectos.
5. Koyrex subliñou a conveniencia de separar a atracción e a gravitación, aínda que habitualmente utilízanse como sinónimos. A gravidade é una calidade sensible directamente recollida no corpo natural. A atracción é accionar a distancia entre dous corpos cualitativamente definidos. A. Koyré, Etudes newtoniennes , 11-12 páxs.