martes, 6 de enero de 2009

Isaac Newton


Físico, matemático, astrónomo, químico, alquimista y teólogo ingles nacido en Woolthorpe (cerca de Grantham) el 25 de diciembre de 1642 y murió en Londres el 20 de marzo de 1727. Huérfano de padre, fue a la escuela hasta los 14 años de edad en que lo destinaron a las labores de granja. Viendo el escaso rendimiento de su trabajo manual y su entusiasmo por la matemática, su tío W. Ayscough logró que lo enviara a estudiar a Cambridge, donde se recibió en 1665. Apenas recibido, descubrió el teorema del binomio, que lleva su nombre; parece que pensó sus principales contribuciones teóricas entre 1665 y 1666.

Su carrera fue meteórica: en 1667 fue designado fellow del Trinity College; dos años después sucedió a su maestro Barrow en la cátedra de matemática. En 1695 fue nombrado funcionario y cuatro años después director de la casa de moneda (Mint); presidió la Royal Society desde 1703 basta su muerte. Llegó a ser el pensador más famoso de su tiempo, siendo respetado pese a dedicarse casi exclusivamente a especulaciones teóricas y a pesar de sus convicciones religiosas avanzadas (era unitario) en un país entonces intolerante.

El problema central de las ciencias en la Inglaterra de Newton era el desarrollo de la astronomía como auxiliar de la náutica, base, a su vez, del naciente imperio británico. Cuando Carlos II dispuso la creación del famoso Observatorio de Greenwich (1675), ordenó a su director: El astrónomo real aplicará de inmediata toda su atención y toda su actividad a rectificar las tablas de los movimientos celestes y las posiciones de las estrellas fijas, a fin de dar los medios para determinar las longitudes, con el objeto de perfeccionar el arte de la navegación. No es, pues, extraño que la física inglesa del siglo XVII estuviese bajo el signo de la astronomía, y que las principales contribuciones de Newton (así como las de Huygens en Holanda) estuviesen conectadas de alguna manera con esta ciencia.

La obra científica de Newton consistió en sintetizar el enorme material acumulado, ordenarlo en un sistema del mundo coherente, y someterlo al cálculo matemático, completando así el método inductivo con el deductivo. Como sus antecesores inmediatos, Newton fue un hombre multifacético y contradictorio: se ocupó de cuestiones teóricas y prácticas, científicas y técnicas, filosóficas, religiosas y políticas. Newton hizo un aporte decisivo al cálculo infinitesimal. Antes de él las leyes naturales conocidas se expresaban en forma de relaciones integrales. Newton fue el primero en formular leyes diferenciales, que vinculan variaciones infinitesimales, las que son más fáciles de establecer. Newton disputó con Leibniz por la prioridad en el descubrimiento del cálculo infinitesimal, pero lo cierto es que los aportes de uno y otro fueron complementarios, y que Newton fue el primero en hacer del cálculo infinitesimal el instrumento matemático por excelencia en la investigación física. Newton aplicó su cálculo de las fluxiones (que así llamó a las derivadas) a la dinámica. En particular, formuló su célebre segundo principio de la dinámica, en la forma m(d2s/dt2)=F (si bien con un simbolismo diferente). En palabras: la fuerza causa la aceleración, y ésta es inversamente proporcional a la masa. Ésta fue la primera actuación diferencial de la física teórica o matemática. Para poder conocer el proceso global, y para cotejar la ley matemática con los datos experimentales, es preciso integrar dicha ecuación. Con tal objeto, es preciso conocer la forma del segundo miembro, es decir, la expresión analítica de la fuerza.

Newton demostró, después de laboriosos tanteos, que si en el segundo miembro se escribe 1/r2 (la recíproca del cuadrado de la distancia), la órbita, o sea, la función s(t), es una cónica (elipse, hipérbola o parábola). Confirmó así, en forma rigurosa, la conjetura de Wren y fue capaz de deducir las leyes de Kepler del movimiento planetario. Con esto, Newton terminó la síntesis de la mecánica terrestre y de la mecánica celeste, iniciada por Galileo, y fundó una mecánica (llamada racional) que permite abordar, en principio, cualquier problema mecánico (es decir, relativo al cambio de lugar de y en un sistema material).

Newton fue, en el dominio de la óptica, digno continuador de Descartes, cuya mecánica había en cambio arruinado. También la óptica, tal como era cultivada en los imperios marítimos, era hija de la navegación, por la necesidad de perfeccionar los instrumentos astronómicos y náuticos. La obra óptica de Newton fue a la vez experimental y teórica; con ser muy variada, no forma un cuerpo homogéneo como su mecánica; en su época sólo Huygens posee una teoría unificada que da cuenta de casi todos los fenómenos luminosos conocidos (con excepción de la polarización). Newton propone la teoría corpuscular de la luz, que explica la propagación rectilínea, pero no los fenómenos de difracción, los que trató de explicar con ayuda de la hipótesis del éter.

Descubrió los anillos de interferencias que llevan su nombre, y que finalmente llevarán a Young y Fresnel, a principios del siglo XIX, a reivindicar la teoría ondulatoria de su rival Huygens. Newton conocía los fenómenos ondulatorios y estudió la teoría ondulatoria de la luz, pero ésta no era capaz, en aquella época, de explicar el fenómeno de la polarización (las ondas de Huygens eran longitudinales, en tanto que la polarización exige la consideración de ondas trasversales, es decir, perpendiculares a la dirección de propagación); tal fue, al parecer, el motivo fundamental por el cual Newton no pudo aceptar la teoría ondulatoria de su época.

Las tres leyes de la dinámica enunciadas por Newton en sus Principios Matemáticos de la Filosofía Natural son:

El principio de inercia, según el cual todo cuerpo abandonado a sí mismo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme.

La ley del movimiento, según el cual la variación del impulso mv es producida por la aplicación de una fuerza f: d(mv)/dt=f.

El principio de acción y reacción, de acuerdo al cual a toda fuerza le corresponde una fuerza igual y contraria.

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