Segunda ley o principio fundamental de la dinámica. La fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional a su aceleración.

Tercera ley o principio de acción-reacción. Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, éste ejerce sobre el primero una fuerza igual y de sentido opuesto.

Existen muy buenos documentos bibliográficos sobre Newton, por ejemplo, c.f.
http://www.youtube.com/watch?v=jJL2AUSXMrM.

En estas líneas buscaremos presentar la importancia de su contribución en el desarrollo del pensamiento humano. Newton nos mostró las profundas estructuras que rigen el Universo, la universalidad de sus leyes y ubicó al hombre como parte integrante del Universo.

Habrá que moverse un poco, debemos observar el cielo estrellado en una noche despejada, unos binoculares y una guía astronómica serán buenos compañeros en esta aventura. Apreciaremos multitud de estrellas, unas más brillantes que otras. También observaremos que la disposición de los astros no es anárquica, aparentemente se agrupan formando figuras más o menos regulares que conocemos bajo el nombre de constelaciones: Osa Mayor, Osa Menor, Orión, Cisne, Auriga, etc. En el cielo destacan también unos objetos mucho mayores que las estrellas y bastante más brillantes, los planetas. Venus y Júpiter son particularmente llamativos por su brillo y Marte destaca por su apariencia rojiza. Una observación prolongada del cielo nocturno, nos permitiría establecer que:

Los cuerpos celestes salen por el este y se ponen por el oeste.
Todas las constelaciones parecen girar alrededor de una estrella, no muy brillante, que se encuentra situada en la Osa Menor, la llamamos la Estrella Polar.
El movimiento de los planetas es complejo, se mueven en relación al fondo de estrellas siguiendo trayectorias extrañas, son una especie de "rizo" sin razón aparente (de hecho ello les valió el nombre de planeta que en griego significa "vagabundo" o "errante").

Figura 2. Trayectoria del planeta Marte en 2007. Observada desde la Tierra, la trayectoria de Marte describe un "rizo". El movimiento de avance se va haciendo cada vez más lento hasta que se detiene el 11 de noviembre. A partir de allí, Marte se mueve en sentido contrario, este es el comportamiento dominante al inicio de 2008, acelerando primero y frenando después, hasta que se detiene para luego retomar el movimiento que tenía en el mes de septiembre de 2007.

Newton fue el primero en demostrar que las leyes naturales que gobiernan el movimiento en la Tierra y las que gobiernan el movimiento de los cuerpos celestes son las mismas. Con ello descartó definitivamente la teoría geocéntrica del universo y promovió una revolución científica que nos llevo al concepto de ciencia que hoy tenemos. Así las ideas de Newton confrontaron la herencia griega, la filosofía aristotélica, que propone que las leyes operantes en la tierra son muy distintas a las que operan en los cielos. Esta idea aristotélica que hoy nos parece absurda, fue una verdad inobjetable durante toda la Edad Media. Según la física medieval, el universo está claramente dividido en dos zonas:
El mundo sublunar. Es donde vivimos. Aquí las cosas tiene inicio y final. Esta situado por debajo de la esfera de la Luna y se encuentra formado por cuatro elementos (tierra, agua, aire y fuego). En este mundo la tierra y el agua tienden a caer, mientras que el fuego y el aire tienden a ascender. Es un mundo cambiante e imperfecto.

Por encima de la esfera sublunar, se extiende un mundo diferente y eterno, un mundo perfecto e inmutable formado exclusivamente por el quinto elemento, la quinta esencia o el éter (que significa eterno). El éter es el constituyente de los cuerpos celestes, en consecuencia, ni cambian, ni comparten las tendencias al movimiento vertical de los cuerpos terrestres.

Es pertinente mencionar que Aristóteles (384 – 322 a.C.) fue considerado como el padre de la ciencia en los siglos posteriores a su muerte, e incluso con el advenimiento de la Iglesia Católica como estructura de poder en Europa, los métodos de Aristóteles para el estudio de la naturaleza sirvieron a filósofos como Santo Tomás de Aquino para llegar a la conclusión de que Dios existe, basándose, por ejemplo, en que todo cuerpo en movimiento es movido por otro anteriormente, llegando así hasta un primer motor inmóvil capaz de moverse a sí mismo que sería la divinidad. Las ideas de Aristóteles fuero asimiladas y protegidas por la Iglesia. Con el establecimiento de una Iglesia que respondía a todas las grandes preguntas con la fe, debieron transcurrir unos dos milenios antes de que la ciencia volviese a progresar como lo hizo en los tiempos del mismo Aristóteles. Durante este largo periodo, Claudio Ptolomeo (100 – 170 d.C.), un heredero de la concepción aristotélica del Universo, construyó un modelo geocéntrico del Universo que perduró hasta el siglo XVI.
La historia nos muestra que siempre hay un discurso "intelectual" para llegar a una tontería y que todo discurso intelectual debe ser normado por la evidencia experimental. Las observaciones de diversos estudiosos fueron minando la credibilidad del modelo geocéntrico de Ptolomeo. Recordemos algunos de ellos:

Nicolás Copérnico (1473-1543), basado en sus observaciones, propuso una teoría heliocéntrica en la que el Sol era el centro del Universo y todos los planetas (incluido el nuestro) giran en torno suyo describiendo órbitas circulares. Al dar una opción al modelo geocéntrico aceptado por la Iglesia Católica, Copérnico fue acusado de blasfemia. Los estudios de Copérnico sobre su modelo heliocéntrico no fueron aceptados hasta muchos años después de su muerte, cuando una nueva generación retomo el pensamiento científico y concibió un Universo donde alrededor del Sol giraban todos los planetas conocidos, pero del que aún se desconocían muchas cosas, entre ellas uno de los grandes misterios de la física moderna, que es la gravedad.

Tycho Brahe (1546-1601), astrónomo danés, rico e influyente. Con el apoyo del rey danés montó el mejor observatorio astronómico de su tiempo que bautizó con el nombre de Uraniborg (que quiere decir "Castillo de Urania", musa de la astronomía) en el que disponía de un equipo de más de 40 astrónomos y de los más refinados aparatos de observación de la época. Allí se desarrolló un intenso estudio cuantitativo (i.e. medición de distancias, velocidades, etc.) de los cielos que generó una gran masa de datos que resultó ser clave para discernir entre los diferentes modelos del Universo. Tycho dio golpes terribles a concepción aristotélica, particularmente al carácter eterno e inmutable del mundo por encima de la esfera sublunar: i) contempló la aparición de una nueva estrella en la constelación de Casiopea (observó lo que hoy llamamos una supernova, c.f. la Figura 3), y ii) en 1577, un brillante cometa cruzó los cielos de Dinamarca. Según Aristóteles los cometas eran fenómenos que tenían lugar dentro de la atmósfera terrestre, i.e. dentro del cambiante mundo sublunar. Tycho midió la distancia a la que el cometa se encontraba y concluyó que su órbita se situaba mucho más allá de la de la Luna. Tycho consideraba que la única manera de poder discernir entre el modelo de Copérnico y el de Ptolomeo era el contraste de estos modelos con datos astronómicos precisos. Sin embargo nunca realizó tal comparación. En cambio, a partir del análisis de la base de datos recopilados en Uraniborg para las posiciones de las estrellas y los planetas, elaboró un modelo propio que buscaba quedar bien con todos, en este modelo el Sol giraba alrededor de la Tierra y los demás planetas lo hacían alrededor del Sol. El modelo de Tycho fue rápidamente olvidado.

Johannes Kepler (1571-1630), matemático y astrónomo que en su juventud fue empleado por Tycho Brahe. Aprovechando la base de datos generada en Uraniaborg, Kepler centró sus estudios en organizar la estructura de los movimientos de los astros, todavía indeterminados en su época, después de ocho años tal estudio desembocó en las leyes del movimiento planetario, que pueden considerarse como el principio del fin del modelo cosmológico medieval. Kepler establece que los planetas no orbitan alrededor del Sol con movimiento circular uniforme, sino en elipses, y su velocidad es variable, máxima en el punto más próximo al Sol (perihelio) y mínima en el punto más alejado del Sol (afelio).
Galileo Galilei (1564-1642), contemporáneo de Kepler, que en 1609 construyó un novedoso instrumento de observación, un telescopio con el que se dedicó a observar el cielo nocturno. El resultado de sus observaciones resultó demoledor para el modelo geocéntrico: i) la Luna no posee una superficies lisa y pulida, lejos de eso, su superficie se haya cubierta por huellas de impactos con otros cuerpos celestes, ¿cómo explicar los cráteres de la Luna en un Universo perfecto e inmutable?, ii) las estrellas no parecen situarse en la superficie de una esfera, como lo señala la teoría geocéntrica, el Universo parece tener una enorme profundidad, detrás de las estrellas visibles a simple vista, se aprecian muchas otras, en número muy superior, y iii) girando alrededor de Júpiter, observó con claridad a cuatro lunas.

Figura 3. El Universo no es inmutable, dependiendo de su masa las estrellas tienen un destino. Algunas terminan en una luminosa explosión, que miles de años después de ocurrida (cuando la luz liberada ha recorrido una enormes distancia para llegar a nuestro planeta), marca el cielo nocturno durante meses, es lo que llamamos una supernova. Nuestro sistema solar se formó de los residuos generados por una supernova que explotó hace unos 5,000 millones de años.



Así para cuando Isaac Newton nació en 1642, año de la muerte de Galileo, ya se tenía considerable evidencia experimental de que no todo gira alrededor de la Tierra, tampoco los cuerpos celestes parecían formados de una materia distinta a la de nuestro planeta. Además tanto Tycho (en 1572) como Kepler (en 1604) contemplaron sendas supernovas que fueron visibles durante meses. También se había demostrado que los cometas que Aristóteles consideraba como fenómenos de la atmosfera terrestre, en realidad se hayan ubicados mucho más lejos que la Luna. De esta manera los cielos perdían su perfección e inmutabilidad. Las evidencias se acumulaban en contra del modelo de un Universo geocéntrico. Este era el escenario en donde apareció la Ley de la Gravitación Universal enunciada por Isaac Newton en sus Principia en 1687. Esta ley establecía que la misma fuerza que mantiene los planetas orbitando alrededor del Sol es la que hace caer la manzana del árbol. Las mismas leyes gobiernan en todo el Universo. No hay distinción alguna entre el mundo sublunar y el situado más allá de la Luna. Y la gravedad es la fuerza que mantiene unido a todo el Cosmos. Todos los objetos con una masa determinada se atraen entre ellos, y esta atracción depende de la masa del objeto en cuestión; mientras mayor sea la masa, mayor será la fuerza de atracción. Las leyes de Newton permitieron explicar casi todo, desde el vuelo parabólico de las balas de cañón hasta la disposición de los cuerpos celestes en el cielo nocturno, sólo se escaparon los extremos del conocimiento humano, lo infinitamente grande y lo infinitamente pequeño, campos de conocimiento que aún hoy establecen las fronteras de la física y que sólo pudieron ser abordados en el siglo XX con el arribo de la Mecánica Cuántica y de la Teoría de la Relatividad. Después de Newton los cielos no fueron lo mismo, la herencia griega había sido superada y la universalidad de las leyes que rigen del Universo se había establecido.

Newton realizó otros descubrimientos científicos de gran valía, entre los que destacan los trabajos sobre la naturaleza de la luz y la óptica, así como el desarrollo del Cálculo Diferencial que hoy se enseña en nuestras Universidades. Es a menudo calificado como el científico más grande de todos los tiempos, y su obra como la culminación de la llamada "Revolución Científica" que dio lugar a la ciencia como la concebimos actualmente. El matemático y físico francés Joseph Louis Lagrange (1736-1813), dijo que: "Newton fue el más grande genio que ha existido y también el más afortunado dado que sólo se puede encontrar una vez un sistema que rija el mundo."

No se debe imaginar a Isaac Newton como un científico prácticamente idéntico a los científicos actuales. Newton también nos lego diversos escritos sobre alquimia y religión que muestran aspectos no cartesianos de esa mente tan brillante. Uno de los estudiosos de la obra de Newton, Maynard Keynes, en su artículo "Newton the man", escribió: "Newton no fue el primero de la Edad de la Razón. Fue el último de los magos, el último de los babilonios y los sumerios, la última de las grandes mentes que contempló al mundo visible e intelectual con los mismos ojos que aquellos que empezaron a construir nuestra heredad intelectual, hace diez mil años …" ¿Por qué lo llamo mago? Porque para asombro de la comunidad científica de nuestro tiempo, Newton contemplaba el universo y todo lo que en él se contiene como un enigma, como un secreto que podía leerse aplicando el pensamiento puro a cierta evidencia, a ciertos indicios místicos que Dios había diseminado por el mundo para permitir una especie de búsqueda del tesoro filosófico. Newton creía que una parte de dichos indicios debía encontrarse en la evidencia de los cielos y en la constitución de los elementos, y la otra, en ciertos escritos y tradiciones transmitidos por los miembros de una hermandad, en una cadena ininterrumpida desde la original revelación críptica, en Babilonia. Consideraba al universo como un criptograma trazado por el Todopoderoso y creía que el enigma sería revelado al iniciado por el pensamiento puro.

Para el lector interesado sugerimos la lectura del libro LA TRADICIÓN DE INVESTIGACIÓN NEWTONIANA de José E. Marquina, publicado por la UAM-Iztapalapa, México, 2006.

 

Para terminar presentamos algunas citas de Isaac Newton:

Lo que sabemos es una gota de agua; lo que ignoramos es el océano.

• Los hombres construimos demasiados muros y no suficientes puentes.
• Si he realizado descubrimientos invaluables ha sido más por tener paciencia que cualquier otro talento.
• Si consigo ver más lejos es porque he conseguido pararme en los hombros de gigantes.
• He sido un niño pequeño que, jugando en la playa, encontraba de tarde en tarde un guijarro más fino o una concha más bonita de lo normal. El océano de la verdad se extendía, inexplorado, delante de mí.

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