Isaac Newton: la física fundamentada

Hoy se cumplen 380 años del nacimiento en Woolsthorpe Manor (Reino Unido) de Isaac Newton, uno de los más grandes físicos de la historia. Su nombre está asociado a la ley de la gravitación universal como fundamento de la naturaleza, según la cual dos cuerpos se atraen (y se rechazan) con una fuerza que es directamente proporcional a sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia a sus centros de gravedad.

Conocemos la famosa historia de la manzana, real o ficticia. La grandeza de Newton consistió en unir dos fenómenos aparentemente heterogéneos: por un lado, la manzana que cae de un árbol y, por el otro, la fuerza que mantiene a los planetas en el espacio. Para el físico inglés, ambos hechos tienen una misma causa, una misma ley mecánica: la manzana acelera su movimiento a medida que se acerca a un cuerpo mayor (la Tierra), porque el cuerpo más pesado atrae al más liviano con una fuerza que disminuye a mayor distancia y, por ende, aumenta cuando la distancia es menor. De la misma manera que la manzana es atraída por la Tierra, esta es atraída por el Sol. El movimiento de los planetas depende de la atracción ejercida sobre ellos por la masa del Sol.  

Newton, que había rechazado una ley de la naturaleza circunscripta a hipótesis, afirmaba que estas debían servir para la descripción matemática del mundo natural. Era una necesidad generalizar los hechos empíricos y confirmar las leyes generales mediante la comprobación empírica.

Su obra Philosophiae Naturalis. Principia Mathematica, que data de 1687, señala el nacimiento de la física moderna. En ella nos encontramos con los fundamentos de la física como ciencia. De esta manera, la física esbozada por Galileo, que paradójicamente había muerto el mismo año en que nació Newton, alcanzaba a formular su paradigma para la interpretación de los fenómenos de la naturaleza. Asimismo, el sistema heliocéntrico de Copérnico era fundamentado física y matemáticamente: el heliocentrismo, cuyo más remoto origen nos lleva a Aristarco de Samos en la Grecia helenística, desplazaba al geocentrismo de Aristóteles y Ptolomeo, y se superaba definitivamente la física de Aristóteles, según la cual había una diferencia cualitativa entre la Tierra y el cielo que se expresaba en que la Tierra estaba formada por los cuatro elementos (tierra, agua, aire y fuego) y el cielo por el quinto elemento o éter. Para Newton solo había una naturaleza, ya fuese esta la de la Tierra o del cielo: una sola física y una sola química para una sola naturaleza. No meras hipótesis, no metafísica, sino el estudio de aquello que puede deducirse a partir de los fenómenos y, como estos son particulares, las abstracciones que constituyen los conceptos se alcanzan por medio de razonamientos inductivos. Esto parece estar en el reino del empirismo. Kant ya señalaría que es necesaria una concepción general a priori que es independiente de los hechos de la experiencia y que posibilita ordenar racionalmente a lo empírico en un sistema conceptual.  

En Newton había una concepción apriorística de la naturaleza que operó como base teórica para una ciencia de lo natural. Tres variables integraban ese apriorismo: a) de las cosas naturales no se deben admitir más causas que las reales y suficientes para explicar los fenómenos; b) como resultado de ello, los efectos naturales del mismo género tienen la misma causa y c) aquellas cualidades de los cuerpos que no se pueden aumentar ni disminuir, y aquellas que se encuentran en todos los cuerpos sobre los cuales es posible realizar experimentos, deben ser consideradas cualidades universales de los cuerpos.

Podemos decir que todo ello son supuestos teóricos del sistema del mundo formulado por Newton. La naturaleza es comprendida por medio de un sistema de leyes. Estas afirman la uniformidad del mundo natural que puede ser objeto de un conocimiento racional. Y este revela que el mundo está dotado de espacio, tiempo y movimiento absoluto. Los tres son entes reales. La naturaleza se mueve en el tiempo y en el espacio. Estos vienen a ser como contenedores, como macroentes que contienen dentro de sí a la materia que constituye la naturaleza. Estos conceptos se vinculaban a la relación de Dios con la naturaleza.

Dice Newton: “La hermosísima estructura del Sol, los planetas y los cometas no ha podido nacer sino por el consejo de un ser inteligente y poderoso” (Dios). En efecto, el sistema newtoniano de la naturaleza piensa que esta y sus leyes han sido creadas. No se trata de un Dios que intervenga en el desarrollo de mundo. Este, una vez creado, se desenvuelve de acuerdo a sus leyes mecánicas. Frente al problema de Dios, el sistema de Newton nos ubica en el deísmo. No es el Dios cristiano que se hace hombre y redime a la humanidad. Es un Dios cuyo acto consiste en crear al mundo y sus leyes. La existencia de estas crea la posibilidad del conocimiento racional del mundo de los fenómenos naturales. 

Philosophiae Naturalis se divide en tres libros. El libro primero trata de las tres leyes del movimiento: la ley de inercia, la ley de la proporcionalidad de la aceleración y la ley de la acción y reacción; el libro segundo analiza el movimiento de los cuerpos y la mecánica racional; y el libro tercero se aboca a indagar en el sistema del mundo y el movimiento del sistema solar.

Newton desarrolló otros estudios vinculados a la naturaleza. Como investigador, su vida estuvo dedicada a los experimentos. Ante todo, los vinculados a la óptica. Con Galileo encontramos el telescopio refractor, que trabaja con lentes. Con Newton nos encontraremos con el telescopio reflector, que trabaja con espejos. El físico inglés indagó en la teoría de la luz y los colores y descubrió que estos estaban constituidos por la luz, que son propiedades intrínsecas de la luz, que la luz es blanca porque es la sumatoria de los colores básicos y que por medio de la refracción podemos separar los colores que la componen.   

Fuente consultada

Preti, Giulio. Los Hombres de la Historia: Newton, Buenos Aires, CEAL, s/d.