De los conocimientos que permitieron que Onésimo Dutalon llegara a la Luna
o
Newton, Descartes y el primer cuento mexicano de ciencia ficción
(Segunda parte)
De vórtices y barredoras cósmicas
En otra entrada vimos que Onésimo Dutalon decide estudiar física newtoniana y que gracias a esos estudios puede construir una máquina voladora que le permite llegar a la Luna.
¿Qué hizo Dutalon mientras se dirigía a nuestro satélite natural? Él mismo cuenta:
“Tenía yo andados bien seguramente 25 mil leguas, cuando tuve bastante que reír, acordándome del turbillón terrestre de monsieur Descartes, quien, por un rapto de imaginación extravagante, hace dar vuelta a la Luna alrededor de la Tierra en fuerza de su turbillón, del que no encontré el menor vestigio.”
Dutalon prefiere la física newtoniana a la física cartesiana. Pero no sólo prefiere las ideas de Newton, es capaz de burlarse de las ideas de Descartes (es decir, del turbillón). ¿Qué diferencias existían entre las propuestas de Newton y las de Descartes? En esta entrada comenzaremos a ocuparnos de ellas.
Newton ingresa al Trinity College en 1661, se vuelve un asiduo usuario de la biblioteca, lo que le permite iniciar sus propios proyectos, proyectos que nada tenían que ver con el plan de estudios. Hacia 1664 comienza su Quaestiones quaedam philosophicae, un cuaderno en el que examina temas como la materia, el espacio, el tiempo, el movimiento, la luz, los colores, la visión, la gravedad, etc. Entre los autores que lee se encuentran Descartes, Henry More, Galileo, Robert Boyle, Thomas Hobbes y Joseph Glanville. Además de comentar lo que escribían estos autores, exponía sus dudas y objeciones, también planteaba experimentos para poner a prueba las explicaciones que se proponían.
Encuentra erróneas muchas ideas de Descartes, entre las que se encuentran su teoría de la luz, sus ideas acerca de las mareas, y –algo importante para el asunto del que nos estamos ocupando en esta entrada- la hipótesis de que los planetas giran alrededor del Sol –en una misma dirección- debido a ciertos vórtices o turbillones. En cuanto a teología también diferían.
En el prefacio de su obra cumbre, Newton escribió:
“Después de esos tiempos no sabemos cómo los antiguos se explicaban que los planetas fueran retenidos dentro de ciertos límites en esos espacios libres y que fueran jalados de las trayectorias rectilíneas que hubieran seguido por sí mismos, siguiendo, en cambio, revoluciones circulares en sus órbitas curvas. Filósofos recientes pretenden explicar todo esto por la acción de ciertos vórtices (o torbellinos), como lo hacen Kepler y Descartes.”
Para explicar el movimiento de los planetas alrededor del Sol Descartes proponía los vórtices, Johannes Kepler la “barredora cósmica”.
Kepler intenta construir una dinámica celeste que describa los movimientos de los planetas y además explique sus causas: “Por tanto, supongamos, y es cosa bien plausible, que el Sol proporciona movimiento en la misma razón que proporciona luz”. Kepler plantea dos posibilidades: que los planetas tengan sus almas motrices o que el Sol sea el único responsable del movimiento planetario. En su Astronomia Nova Kepler propone que el Sol opera como una especie de escoba que barre a los planetas y los hace avanzar, venciendo la inercia.
La refutación de los vórtices
¿Qué logró Newton con la publicación de los Principios Matemáticos de la Filosofía Natural? Paul Strathern, en su obra “Newton y la gravedad”, afirma:
“Antes de Newton, la Luna formaba parte del firmamento, y se regía y estaba sometida a sus propias (y desconocidas) leyes celestes; después de Newton, pasó a ser un satélite de la Tierra que la fuerza gravitatoria del planeta mantenía en órbita. La humanidad tuvo un primer atisbo del funcionamiento de todo el universo.”
Isaac Newton culminó la revolución copernicana cuando en 1687 publicó sus Principia. En esta obra Newton aborda y resuelve problemas empíricos y conceptuales. Antes de la publicación de esta obra, los filósofos de la naturaleza usaban indistintamente términos como fuerza, presión, aceleración e ímpetu (cada uno de estos términos, el día de hoy, tienen un significado claro y distinto). Newton comienza esta obra definiendo “masa”, “cantidad de movimiento”, “fuerza ínsita” (inercia), “fuerza impresa”, “fuerza centrípeta”; posteriormente aclara lo que se debe entender por “tiempo absoluto, verdadero y matemático”, “espacio absoluto”, “lugar absoluto” y “movimiento absoluto”. A continuación, menciona sus leyes del movimiento.
El físico José Marquina, en su “Philosophiae Naturalis Principia Matemática: consideraciones en torno a su estructura matemática”, escribe: “Los Principia de Newton son considerados, por sus conceptualizaciones, como un libro fundamental en la historia de la física, pero además, representa un auténtico parteaguas metodológico en la historia de la ciencia. El estilo absolutamente riguroso que va de lo general a lo abstracto del mundo matemático a lo particular y concreto del mundo físico, le permite a Newton construir un edificio conceptual en el que de tajo elimina planteamientos en boga (como los vórtices cartesianos), demostrando la certidumbre de otros (como las leyes de Kepler), integrados en una nueva cosmovisión. En esta tarea, la matemática juega un papel primordial, no sólo como herramienta de cálculo, sino como un nuevo lenguaje, absolutamente imbricado con el desarrollo mismo de los nuevos conceptos.”
La revolución copernicana culmina con un concepto: el de gravitación universal. Bernard Cohen, en “El descubrimiento newtoniano de la gravitación”, escribe:
“El momento culminante de la Revolución Científica fue el descubrimiento realizado por Isaac Newton de la ley de gravitación universal: todos los objetos se atraen unos a otros con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de su distancia. Al someter a una sola ley matemática los fenómenos físicos más importantes del universo observable, Newton demostró que la física terrestre y la física celeste son una misma cosa. El concepto de gravitación lograba de un golpe: revelar el significado físico de las tres leyes de Johannes Kepler sobre el movimiento planetario, resolver el intrincado problema del origen de las mareas y dar cuenta de la curiosa e inexplicable observación de Galileo Galilei de que el descenso de un objeto en caída libre es independiente de su peso. Newton había alcanzado así el objetivo kepleriano de desarrollar una física basada en las causas”.
Los Principia están divididos en tres libros: el primero contiene sus tres famosas leyes; el segundo está dedicado a la refutación de los vórtices cartesianos; el tercero (titulado “Sistema del mundo”) contiene la ley de la gravitación universal, también trata sobre las mareas, los cometas, la forma de la Tierra y la densidad de la misma.
¿Cómo logró Newton eliminar de tajo los vórtices cartesianos?
El libro segundo de los Principia trata acerca del movimiento de los cuerpos en medios resistentes. En este libro intenta “investigar las propiedades de los vórtices con el fin de determinar si los fenómenos celestes pueden explicarse recurriendo a ellos”. Newton señala que las observaciones astronómicas se apartan de lo que se esperaría si existieran los vórtices.
José Muñoz Santonja, en su libro “Newton. El umbral de la ciencia moderna.”, escribe:
“El libro II de los Principia da la impresión de formar un capítulo aparte de la obra completa; incluso hay autores que piensan que no formaba parte de la obra original. En él se tratan los movimientos de los fluidos y cómo influye la fricción en el movimiento de los cuerpos sólidos que están dentro de un medio líquido, llegando por ejemplo a considerar que la resistencia varía con el cuadrado de la velocidad.
“En este libro y a partir de sus experimentos con esferas, Newton demostró con rotundidad matemática que el concepto de vórtice de Descartes no se sostenía a la luz de su nueva mecánica universal. La verdad es que los seguidores cartesianos no habían podido casar sus ideas de remolinos con las leyes planetarias de Kepler. Newton les dio la puntilla, demostrando que el espacio debía estar libre de fricciones de cualquier tipo.
“También se incluye en el libro II un estudio sobre la forma que deben tener los cuerpos para ofrecer menor resistencia, que el propio Newton pensaba podía servir para la construcción de barcos; un estudio sobre el movimiento ondulatorio y una fórmula para la velocidad del sonido en el agua. También deduce la ley fundamental de la velocidad, que se expresa por la raíz cuadrada de la elasticidad dividida por la densidad, de donde se deriva el término viscosidad newtoniana.”
Pero veamos lo que el mismo Newton escribió sobre los vórtices:
Afirma en el escolio de la proposición LIII y teorema XLI: “Por tanto, es evidente que los planetas no son transportados en vórtices corpóreos. En efecto, según la hipótesis de Copérnico, los planetas que se mueven alrededor del Sol giran en elipses, con el Sol como foco común, y describen áreas proporcionales a los tiempos con radios trazados hacia el Sol. Pero las partes de un vórtice jamás pueden girar con semejante movimiento.”
El modelo de Copérnico no es como lo describe Newton. Sólo hay una diferencia neta entre el modelo de Ptolomeo y el de Copérnico: Copérnico no coloca a la Tierra sino al Sol en el centro del Universo, ambos modelos consideran órbitas circulares y ambos recurren a los ecuantes y epiciclos para tratar de empatar las observaciones astronómicas con sus respectivos modelos.
Este segundo libro termina con las siguientes palabras:
“...por lo que la hipótesis de los vórtices es completamente irreconciliable con los fenómenos astronómicos, y confunde más que aclara los movimientos celestes. El primer Libro ayuda a comprender cómo tienen lugar estos movimientos en espacios libres sin vórtices, y ahora lo explicaré de forma más completa en el Libro siguiente.”
El Escolio general comienza mencionando los vórtices:
“La hipótesis de los vórtices tropieza con muchas dificultades. Para que todo planeta, mediante un radio trazado hasta el Sol, pueda describir áreas proporcionales a los tiempos, los tiempos periódicos de las diversas partes del vórtice deberían conservar la razón del cuadrado de las distancias con respecto al Sol. Para que los tiempos periódicos de los planetas estén a la potencia 3/2 de sus distancias al Sol, los tiempos periódicos de las partes del vórtice deben estar a la potencia 3/2 de sus distancias. Para que los vórtices menores puedan mantener sus revoluciones en torno a Saturno, Júpiter y los otros planetas, nadando tranquilamente en el gran vórtice del Sol, los tiempos periódicos de las partes del vórtice solar deben ser iguales. Pero la rotación del Sol y de los planetas en torno a sus ejes, que debería corresponder a los movimientos de sus vórtices, discrepa mucho de estas proporciones. Los movimientos de los cometas son extremadamente regulares, están gobernados por las mismas leyes que los movimientos de los planetas y en modo alguno pueden explicarse mediante la hipótesis de los vórtices. Pues los cometas son arrastrados con movimientos muy excéntricos por todas las partes del cielo, con una libertad incompatible con la noción de un vórtice.
“Los proyectiles sólo experimentan la resistencia del aire en nuestro aire. Suprímase el aire, como acontece en el vacío de Boyle, y la resistencia cesa, pues en este vacío una tenue pluma y un trozo de oro descienden con la misma velocidad. Y el mismo argumento debe aplicarse a los espacios celestes situados por encima de la atmósfera terrestre; en esos espacios, donde no existe aire que resista sus movimientos, todos los cuerpos se moverán con la misma libertad; y los planetas y cometas girarán perpetuamente en órbitas dadas por especie y posición, con arreglo a las leyes explicadas.”
Hypotheses non fingo
Al inicio de la esta entrada señalábamos que desde la época de las Quaestiones quaedam philosophicae Newton plantea experimentos para poner a prueba las explicaciones que se proponen. A bordo de su máquina Dutalon realiza varios experimentos, uno de ellos se refiere a los vórtices cartesianos:
“...tuve bastante que reír, acordándome del turbillón terrestre de monsieur Descartes, quien, por un rapto de imaginación extravagante, hace dar vuelta a la Luna alrededor de la Tierra en fuerza de su turbillón, del que no encontré el menor vestigio. Y para asegurarme más bien, tiré al fluido una pipa llena de agua del río Letheo, que perseveró inmóvil en aquel éter purísimo. Y también vine en pensar que si allí se construyese una torre cien mil veces más alta que la de Babel, se mantuviera eternamente sin vaivén, sin movimiento, sin desunión de sus partes, ni inclinación o propensión a centro alguno.”
En la anterior entrada sobre este tema vimos que Dutalon realizó algunos otros experimentos. Tenemos entonces que el protagonista de las Sizigias es un científico moderno.
Las hipótesis científicas además de explicar los fenómenos que se observan, hacen predicciones sobre fenómenos no observados todavía y por ello es que resultan verificables o refutables. El resultado del experimento que realiza Dutalon (tirar una pipa llena de agua del río Letheo) podría estar de acuerdo (o no) con los vórtices cartesianos. Afortunadamente para él, Descartes estaba en un error. Es cierto que lo llevado a cabo por Dutalon como experimento científico es realmente simple (no hay un protocolo) pero sí refleja la idea de que las hipótesis científicas pueden ponerse a prueba haciendo experimentos u observaciones.
A decir del físico José Marquina, los cartesianos no se vieron afectados por la refutación de Newton, ya que hacían ciencia de otra forma. Sobre esto, Jane Jakeman, en su libro “Newton. Guía para jóvenes.”, escribe:
“Indudablemente, Newton sentó las bases del moderno método científico, que exige la confirmación experimental de las teorías. Para Descartes, Huygens o Hooke, esto no era necesario; bastaba con construir un elaborado esquema lógico que explicara el comportamiento del universo sin examinar el mundo natural ni hacer ninguna clase de experimento. Esta era la actitud general de la ciencia antes de la llegada de Newton. A partir de entonces, es imposible que se tome en serio a ningún científico que sea incapaz de aportar alguna prueba experimental que confirme sus afirmaciones. El razonamiento inductivo, es decir, el proceso de construcción de las teorías que han prevalecido desde la irrupción de Newton en la ciencia, se puede resumir esquemáticamente así: los científicos establecen hipótesis y, después, crean experimentos que las confirmen o desmientan. Los experimentos permiten extraer conclusiones generales, como cuando Newton determinó la naturaleza de la luz mediante un prisma. La mayoría de los contemporáneos de Newton todavía utilizaban el razonamiento deductivo, un método sancionado por Aristóteles, en el que se extraen conclusiones generales de la observación, para deducir las leyes científicas sin hacer experimentos posteriores que las confirmen.”
Newton afirmó que no hacía o fingía hipótesis, esta frase ha dado pie a diversos debates. Desde luego que las hacía, al parecer Newton se refería a que no inventaba propuestas que no pudieran ser sometidas a contrastación. Decíamos que desde sus primeras notas ya pensaba en experimentos que pudieran servir para refutar o contrastar ideas. Las hipótesis que no fingía eran del tipo que no puede someterse a prueba. Para Newton no era válida la forma en que los cartesianos planteaban los vórtices, no hacían predicciones de fenómenos no observados, no se preguntaban “¿qué debería observarse si los vórtices fueran reales?”; así, los cartesianos sólo fingían hipótesis. Para el protagonista de las Sizigias, los vórtices cartesianos eran el resultado de un rapto de imaginación extravagante. De hecho, la frase de Dutalon podría ser una buena traducción de Hypotheses non fingo: mis hipótesis no son el resultado de un rapto de imaginación extravagante.
Podemos concluir esta entrada diciendo que Dutalon es un científico newtoniano.
REFERENCIAS
Trujillo Muñoz Gabriel (Comp). El futuro en llamas (cuentos clásicos de la ciencia ficción mexicana). Editorial Vid. México. 1997.
Fernández Miguel Ángel. La Odisea mexicana. Reforma. México. Domingo 22 de octubre de 2000.
Fernández Miguel Ángel. El primer cuento de ciencia ficción mexicano. Asimov, ciencia ficción en español (versión mexicana). Editorial El fisgón del universo. México. 1997.
Varios Autores. Newton. Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología. México. 1982.
Westfall Richard. Isaac Newton: una vida. Cambridge University Press. Madrid. 2000.
Marquina José. Philosophiae Naturalis Principia Matemática: consideraciones en torno a su estructura matemática. Revista Mexicana de Física, No. 6, México, 1996.
Strathern Paul. Newton y la gravedad. Siglo Veintiuno de España Editores. Colección Los científicos y sus descubrimientos. Madrid. 1999.
Muñoz Santonja José. Newton. El umbral de la ciencia moderna. Nivola Libros y Ediciones. Colección La matemática y sus personajes. Madrid. 1999.
Jakeman Jane. Newton. Guía para jóvenes. Editorial Lóguez.
