Grandes figuras de la ciencia: Isaac Newton

Grandes figuras de la ciencia: Isaac Newton

Annia Domènech / 11-05-2012

El autor
Annia Domènech es Licenciada en Biología y Periodismo. Periodista científico responsable de la publicación caosyciencia.

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Durante su longeva existencia no sólo revolucionó las matemáticas, la física, la óptica y la astronomía al desarrollar el cálculo diferencial e integral y formular las tres leyes del movimiento de los cuerpos y la ley de la gravitación universal, entre otros avances científicos. También mantuvo agrias disputas con colegas y colaboradores, desencuentros que en ocasiones no finalizaron ni con el fallecimiento del otro contendiente y en los que se cruzaron con frecuencia acusaciones de plagio alimentadas por los partidarios de uno u otro bando. Son famosas las que protagonizó con el astrónomo de Greenwich John Flamsteed y con los filósofos y matemáticos Gottfried Wilhem Leibniz y Robert Hooke. Malvivía la menor crítica y era un gran neurótico, o al menos así le retratan sus biógrafos. Se dedicó también a la mitología, la teología, la filosofía y la alquimia.
Autor de los Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, más conocidos como los Principia, uno de los libros fundamentales de la ciencia moderna y la culminación de la revolución científica del siglo XVII, dirigió la Royal Society de Londres durante más de dos décadas hasta su fallecimiento. Fue el primer científico hecho caballero por la realeza británica: Sir Isaac Newton.
Amicus Plato amicus Aristoteles magis amica veritas
Isaac Newton nació en Lincolnshire (Inglaterra) el 25 de diciembre de 1642, una fecha de marcado significado religioso (una vez adoptado el calendario gregoriano, correspondería al 4 de enero de 1643). Tras un intento fallido de convertirle en gestor de las propiedades maternas, trabajo para el cual no manifestó ningún interés ni capacidad, empezó sus estudios universitarios en el Trinity College de Cambridge en 1661.
En Cambridge las enseñanzas se basaban todavía en el aristotelismo, que comportaba una idea geocéntrica del Universo. El heliocentrismo propugnado por Nicolás Copérnico y Johannes Kepler no había entrado en la enseñanza reglada, ni el concepto de inercia de Galileo, aunque soplaban en las aulas vientos de estos cambios en la explicación del Universo y Newton se impregnó de ellos y se instruyó de forma activa. Leyó los escritos filosóficos y matemáticos de René Descartes. También estudió a los matemáticos William Oughtred, John Wallis y Frans van Schooten, así como las propuestas en óptica y luz de Robert Boyle y Robert Hooke, entre muchos otros, como revelan las anotaciones que hizo en sus cuadernos. En uno de ellos, que tituló Quaestiones Quaedam Philosophicae (algunas cuestiones filosóficas), escribió lo que podría considerarse el leitmotiv de su trabajo: “Amicus Plato amicus Aristoteles magis amica veritas”: Platón es mi amigo, Aristóteles es mi amigo pero mi mejor amigo es la verdad.
El cierre de la Universidad motivado por la epidemia de peste bubónica de 1665 y el consiguiente periodo de confinamiento obligado en casa para el estudiante inglés fueron determinantes en su trayectoria investigadora. Con tiempo para reflexionar, estableció las bases de sus estudios matemáticos, ópticos y del movimiento que cristalizarían en sus grandes aportaciones científicas.
Cálculo diferencial e integral
Cálculos que recordarán ustedes de su enseñanza secundaria.
Recluido por la peste, Isaac Newton desarrollo las bases del cálculo diferencial e integral. Lo llamó método de fluxiones y en él partía de la idea que la integración de una función y su derivada son procesos inversos. Resolvió áreas, tangentes y el mínimo y máximo de funciones. Su texto De Analysi, donde expone estas teorías, tuvo una breve aparición en los círculos matemáticos de la época. Fue impulsada por su protector y antecesor en la cátedra de profesor Lucasiano en Cambridge Isaac Barrow, pero Newton recuperó su manuscrito rápidamente. Su De Methodis Serierum et Fluxionum data de 1671, pero no fue publicado hasta 1736.
En la trayectoria del científico inglés destaca su reticencia a exponer públicamente sus ideas. Esto no contribuyó a que tuviera relación fluida con sus colegas y pudo estar en el origen de muchos de sus desencuentros. No hay razón alguna para discutir si fue Leibniz o Newton el autor del cálculo, pues llegaron a él de manera independiente. Aunque el alemán fue pionero en darlo a conocer con sus trabajos, Newton había realizado los primeros esbozos del mismo varios años antes, eso sí, guardándoselos para sí. Sin embargo, su enfrentamiento por la autoría hizo correr ríos de tinta y la palabra plagio fue esgrimida por ambos científicos, aunque probablemente en su fuero interno conocieran lo desaforado de sus propósitos.
La luz, ¿dónde se “esconden” los colores?
Pongan, como Isaac Newton, un prisma delante de un rayo de luz y verán cómo ésta se descompone en distintos colores.
Newton estaba fascinado por la luz, no era el único pues la óptica era una de las grandes disciplinas de la revolución científica del s. XVII. Para desentrañar su naturaleza realizó una serie de experimentos, entre los que destaca la proyección del espectro de un haz de luz en la pared de una habitación a oscuras. Gracias a ellos pudo determinar que la luz está compuesta por colores, los mismos que se aprecian en el arco iris.
Desde Aristóteles y hasta el enfoque analítico newtoniano se pensaba que los colores eran variaciones de la luz blanca, que sería una entidad simple. El científico inglés observó la aberración cromática en las lentes del telescopio y esto le hizo cuestionar este dogma. Abordó el problema estudiando fenómenos como la reflexión, la refracción y la dispersión lumínica y acabó fundando la óptica moderna. Su creencia, errónea, de que los telescopios con lentes siempre sufrirían de aberración cromática le indujo a inventar el telescopio reflector. Poco después fue admitido como miembro de la Royal Society en una de cuyas publicaciones dio a conocer sus teorías sobre la luz y el color. Y ahí empezó otro de sus enfrentamientos históricos.
Aunque sus propuestas tuvieron buena acogida en general, el científico Robert Hooke cuestionó algunos aspectos de las mismas, por ejemplo él defendía la naturaleza ondulatoria de la luz frente a la visión corpuscular de Newton y reclamó una mayor demostración experimental. En realidad, Newton acabó utilizando la teoría ondulatoria de la luz para explicar parte de las observaciones. Esto no impidió que su rechazo proverbial, y visceral a las críticas lo llevara a enfrentarse a Hooke, a aislarse de la comunidad científica y a publicar el compendio de sus trabajos en óptica Optiks en 1704, únicamente después de la muerte de su “enemigo”. Actualmente se acepta la naturaleza dual de la luz como onda y partícula.
Si ven caer una manzana constatarán que no regresa al árbol.
¿Qué fuerza centrípeta es necesaria para que la china no caiga al voltear la honda?
El movimiento de un cuerpo, la oscilación de un péndulo, la trayectoria de la Luna y otros astros en órbita en el Sistema Solar – de los planetas a los satélites-, la precesión de los equinoccios, el movimiento de las mareas, la órbita excéntrica de los cometas… Isaac Newton estudió todo esto y estableció una física y mecánica celeste revolucionarias que aportaron nuevas explicaciones al viejo funcionamiento del mundo. Veamos algunas de ellas.
El movimiento de los cuerpos es descrito por las conocidas leyes de Newton. La primera, o ley de la inercia, establece que un cuerpo se desplaza con velocidad uniforme en ausencia de una fuerza ejercida sobre él - incluye el estado de reposo, con velocidad cero-; la segunda, o ley de la fuerza, indica que la aceleración es proporcional a la fuerza inducida; y la tercera, o ley de acción-reacción, que para cualquier fuerza tiene lugar una reacción igual.

Newton analizó el movimiento circular a partir de estas leyes y obtuvo una fórmula que calcula la fuerza centrípeta necesaria para que un cuerpo en lugar de ir en línea recta recorra un círculo. Al sustituir esta fórmula en la tercera ley de Kepler (para cualquier planeta, el cuadrado de su período orbital, tiempo que tarda en dar una vuelta alrededor del Sol, es directamente proporcional al cubo de la distancia media a la estrella) encontró que la fuerza centrípeta necesaria para que los planetas permanezcan en sus órbitas tenía que disminuir con el cuadrado de la distancia de los planetas a la estrella.
Este razonamiento le llevó, con manzana o sin ella, hasta la ley de la gravitación universal (gravitas en latín significa peso). La ley de la gravitación universal afirma que cualquier cuerpo en el Universo es atraído por otro cuerpo con una fuerza que es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos. Este trabajo también comportó su correspondiente enfrentamiento con Hooke, que acusó a Newton, con quien se escribía, de haberle plagiado la idea de que la gravedad disminuye de manera proporcional a la inversa del cuadrado de la distancia, parece ser que sin fundamento.
Fue el astrónomo Edmond Halley quien convenció a Newton, como de costumbre reticente a comunicar resultados, de publicar su nueva física en lo que acabaron siendo los Philosophiae Naturalis Principia Mathematica o Principia, publicados en 1687. Estos “principios matemáticos de la filosofía natural” son uno de los grandes tratados científicos de todos los tiempos.
John Flamsteed, Astrónomo Real en Greenwich, le proporcionó los datos observacionales que Newton requería para los Principia, pero su relación se deterioró, aparentemente por un retraso en el suministro de las observaciones, y Newton, fuerte en su posición como presidente de la Royal Society, dio orden de publicar el catálogo estelar de Flamsteed sin su consentimiento. El desencuentro llegó a los tribunales, que dieron la razón al astrónomo.
The Newton Project
Para aquellos que deseen leer las palabras escritas por Newton
Isaac Newton fue alguien de carácter fuerte y tozudo: es sorprendente el número de enfrentamientos que protagonizó y la duración de los mismos, así como sus venganzas sistemáticas, por ejemplo eliminando las menciones a las contribuciones de sus antiguos colaboradores caídos en desgracia. En conflicto permanente, consigo mismo (imaginamos) y con los demás (está más que demostrado), luchó continuamente entre el deseo de reconocimiento y el miedo a la crítica. Probablemente se hubiera sentido aliviado al saber que es considerado uno de los grandes científicos de todos los tiempos, cuya visión sobre el funcionamiento del mundo, ampliada por las teorías de la relatividad de Albert Einstein, continúa en gran parte vigente en pleno siglo XXI.
De Newton se conservan un millón de palabras caligrafiadas, que permiten hacer un seguimiento de su trayectoria cognitiva. The Newton Project, una iniciativa de la Universidad de Sussex en colaboración con la Universidad de Cambridge, pone a disposición del internauta avisado todos sus textos.
El genial científico inglés falleció en Londres en 1727 y está enterrado en la Abadía de Westminster.

Bibliografía:
J J O'Connor and E F Robertson: Sir Isaac Newton
MacTutor History of Mathematics [http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/Biographies/Newton.html]
Isaac Newton. Enciclopaedia Britannica.
John Maynard Keynes: Newton, the Man (Conferencia)
W. W. Rouse Ball:`A Short Account of the History of Mathematics' - Sir Isaac Newton (1642 - 1727); 4th edition, 1908.
The Newton Project - http://www.newtonproject.sussex.ac.uk/prism.php?id=26

Comentarios al artículo Grandes figuras de la ciencia: Isaac Newton

joan sebastia | 11/05/2012
Precioso. Preciso. Y como suele pasar un genio suele estar desequilibrado en más de un sentido.
hugo fernandez | 11/05/2012
Incorrecto artículo sobre un hombre genial a quien le adjudicaron logros de otros, desvirtuando sin necesidad sus méritos e ignorando sus miserias y defectos. Al autor le sugiero dos cosas: revisar historiadores no británicos y que la interpretación del principio de inercia (de Galileo) la haga alguien que lo entienda. Atentamente
Annia Domènech | 15/05/2012
Gracias por su amable mensaje. La explicación de las leyes de Newton ha sido revisada y corregidas las imprecisiones. Respecto a las fuentes de información, es competencia del autor decidir cuáles le merecen más crédito, lo que no significa que no haya consultado otras. En la bibliografía al final del artículo el lector puede saber de dónde proceden sus contenidos y a qué atenerse. Saludos.
Raimundo R. | 15/05/2012
Me parece que este artículo intenta divulgar la ciencia para un público amplio respetando las hipótesis más aceptadas. Cierto que los historiadores, en particular británicos, poseen un montón de documentos escritos por Newton y sus contemporáneos que las avalan. Su comentario es demasiado vago para afirmar que el artículo es incorrecto. Cordialmente.
Javier O | 16/05/2012
... en 1661 todavía no se enseñaba el heliocentrismo ..... increible que no enseñaran lo que veían con los flamantes telescopios .... me ha encantado el artículo referente a un genio irrepetible como físico aunque como persona tuviera esa afición a madar gente a la horca. Por favor, seguid realizando estos artículos. Si la ciencia no es divulgada no tiene sentido y si es de forma tan amena como hacéis vosotros, mejor. Mi agradecimiento.
ALLAN CARCIENTE | 15/06/2012
In teresante art, lo he puesto en mi blog,como siempre, gracias
 
La mejor idea
Extracto del vídeo "Best idea ever", que ilustra de manera divertida la historia de la manzana de Newton.
Créditos: Arpan Jolly
Vídeo aparecido en el artículo Grandes figuras de la ciencia: Isaac Newton
Fecha de publicación: 11-05-2012

Newton investigating light
Imagen ampliada
Ilustración que muestra a Isaac Newton estudiando la luz.
Fuente: The Illustrated London News, 4 de junio de 1870
Imagen aparecida en el artículo Grandes figuras de la ciencia: Isaac Newton
Fecha de publicación: 11-05-2012
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El telescopio reflector
Imagen ampliada
En 1668, Isaac Newton construyó con sus propias manos el primer telescopio reflector de la historia. Tenía cerca de 40 aumentos y medía sólo unos 15 centímetros de largo, pero rendía los mismos servicios que los utilizados por aquel entonces de 2,5 metros. Tiempo después hizo un segundo aparato con un espejo de 5 centímetros, que presentó a la Royal Society de Londres el 11 de Enero de 1672.
Este telescopio se conserva hoy en día en Woolsthrope, casa natal de Newton. La fotografía muestra una réplica del mismo.
La observación se hace aplicando el ojo a la lente situada en un lado del tubo. Para enfocar la imagen se ha de enroscar o desenroscar la palomilla. Pieza confeccionada a mano. Materiales: Latón y madera de haya. Dimensiones: h =23 cm.
Diseño: Isaac Newton, 1668.
Fuente: L´estudiolo de Pendulum
Imagen aparecida en el artículo Grandes figuras de la ciencia: Isaac Newton
Fecha de publicación: 11-05-2012

Experimento de descomposición de la luz
Imagen ampliada
Fuente: futura-sciences.com
Imagen aparecida en el artículo Grandes figuras de la ciencia: Isaac Newton
Fecha de publicación: 11-05-2012
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