sábado, 10 de octubre de 2009

Galileo: El fin de la física aristotélica y el principio de la física clásica

Luis Hernando Palacio Palacio (Desde el municipio de La Estrella, Antioquia, Colombia. Especial para ARGENPRESS CULTURAL)

El desarrollo de la ciencias no ha sido, ni mucho menos, continuista ; es decir, pretender que una nueva teoría científica es una simple continuación de la anterior; que un nuevo descubrimiento científico se puede anexar a los anteriores sin que ello implique una serie de enfrentamientos entre la antigua y la nueva teoría, es creer que el desarrollo científico se ha dado sin crisis, sin momentos en que la ciencia y los científicos se han encontrado a la deriva y sin un horizonte claro por donde continuar las investigaciones. Y es esto, precisamente, por lo que se caracteriza el desarrollo de las ciencias.

Son estos momentos de crisis los que generan el surgimiento de una nueva teoría, más general y más poderosa, que reemplace la anterior y explique satisfactoriamente los nuevos fenómenos que produjeron la crisis.

Pero, ¿por qué se caracteriza un momento de crisis en las ciencias? ¿Cuáles son sus síntomas? La principal característica se presenta cuando la teoría vigente no es capaz de explicar satisfactoriamente nuevos fenómenos , los cuales han tomado una gran importancia para la comunidad científica y que, por lo tanto, se hace urgente una explicación satisfactoria. Pero por lo general, para poder explicar dichos fenómenos los científicos más brillantes tienen que crear un nuevo marco conceptual y reformar nuestro intelecto. Tarea nada fácil. Por lo tanto, el alto grado de desarrollo que muestra la ciencia de nuestros días no ha sido gratuito, ni mucho menos continuista, como lo pretende mostrar la historia de la ciencia tradicional.

Sería un error considerar, por ejemplo, que la Mecánica Cuántica es un desarrollo normal y lineal de la física clásica , cuando aquella se fundamenta en un principio que ésta no puede admitir. Tal principio dice que la luz puede ser absorbida o emitida en forma discreta, esto es, por paquetes o porciones de energía cuya cantidad depende únicamente de la frecuencia con que la luz es emitida o absorbida. A estos paquetes de energía los llamó Planck CUANTOS; principio que va en contra de la física clásica, la cual considera la luz como un continuo.

Pero la aceptación de tal principio implicaba un cambio radical en la forma de concebir la naturaleza de la luz y fue por ello que desde 1900, cuando Planck lo dio a conocer, hasta 1905 cuando A. Einstein dio una explicación satisfactoria del efecto fotoeléctrico , que la mecánica cuántica se empezó a desarrollar con toda su fuerza y la cual constituye, en la actualidad, la única teoría capaz de explicar los fenómenos del micromundo; para el macromundo, la teoría que proporciona la explicación de sus fenómenos es la Teoría General de la Relatividad.

Otro ejemplo que muestra el carácter discontinuo del desarrollo de las ciencias, lo constituye la física de Galileo Galilei (1564-1642).

La mente brillante de este hombre causó la revolución científica del siglo XVII, por su concepción del movimiento y de la física en general; concepción que era totalmente opuesta a la física de entonces: la física aristotélica. Pero la gran dificultad que experimentó Galileo para demostrar la validez de sus teorías y de su física, la constituyó el hecho de que los escolásticos, y la iglesia en general, consideraban tal física como única válida y en concordancia con las sagradas escrituras. Su tarea no fue nada fácil, en tanto que tenía que pasar por encima de la máxima autoridad de su tiempo: la Iglesia.

Fue gracias a su absoluto convencimiento en la validez de sus teorías y a su resuelta decisión de mostrar al mundo sus descubrimientos, lo que hizo posible el nacimiento de la física clásica.

Esta se fundamenta en la ley de inercia, y aunque Galileo no la expresa de una forma explícita en sus trabajos, ésta está presente de una forma implícita en ellos. Al respecto dice Koyré: “Realmente fue Descartes y no Galileo quien por primera vez comprendió totalmente su alcance y sentido. Y, sin embargo, Newton no se equivoca del todo al atribuir a Galileo el mérito de su descubrimiento. Efectivamente, aunque Galileo no formulara explícitamente el principio de inercia, su mecánica implícitamente está basada en éste” .

El principio de inercia, cuyo enunciado es sumamente simple, pero de una difícil comprensión, dice: “Todo cuerpo permanece en su estado de movimiento uniforme rectilíneo, en tanto no actúen fuerzas sobre él” . En otras palabras, el principio de inercia dice que un cuerpo sobre el cual no actúa fuerza alguna, éste permanecerá eternamente en su estado de movimiento, si está en movimiento; o en su estado de reposo, si está en reposo.

De este principio se concluye que la fuerza es el único agente causante del cambio de estado de movimiento de un cuerpo; por lo tanto, el movimiento o el reposo se pueden mantener sin la presencia de una fuerza. Lo anterior presupone: 1) la posibilidad de aislar un cuerpo totalmente de su entorno físico y considerarlo sólo en el espacio; 2) identificar el espacio como euclidiano ; y 3) considerar el movimiento y el reposo como estado. 

Todo lo anterior va en contra de la física aristotélica, la cual considera que el movimiento sólo es posible si hay una fuerza actuante y en forma continua sobre el cuerpo, lo cual implica que inmediatamente cesa la acción de la fuerza, el movimiento concluye instantáneamente y el cuerpo queda en reposo. Esto presupone: 1) que un cuerpo es imposible aislarlo de su entorno físico, por lo tanto, el cuerpo siempre está influido por fuerzas; 2) concebir el espacio como heterogéneo y anisotrópico; y 3) considerar el movimiento como un proceso de cambio, en oposición al reposo.

Es de anotar que un movimiento inercial jamás se ha visto y se verá. El principio de inercia es una extrapolación del pensamiento y un gran esfuerzo del intelecto humano.

El principio de inercia implica, además, considerar el movimiento y el reposo como estados, es decir, considerar el movimiento como una simple traslación geométrica de un lugar a otro sin que el cuerpo o el móvil que lo posee sufra cambio alguno.

Considerar el movimiento y el reposo como estados, es desligarse una vez más de la física aristotélica; pues ésta considera el movimiento como un proceso de cambio, el cual afecta al cuerpo que lo posee; y al reposo como algo totalmente opuesto al movimiento.

La física clásica iniciada por Galileo también se caracteriza por considerar la independencia de los movimientos, algo que la física aristotélica considera imposible; por ejemplo, dice la física aristotélica que una piedra dejada caer desde un mástil de un barco en movimiento y otra desde un puente, describen trayectorias diferentes.

Esta independencia del movimiento es posible para la física clásica ya que considera el movimiento, además de un estado, como relativo. Al respecto el principio de relatividad de Galileo dice: Es imposible descubrir el estado de movimiento de un sistema desde dentro del mismo, mediante experimentos mecánicos. Esto es, el movimiento de un sistema sólo es posible descubrirlo cuando dicho sistema es estudiado desde otro sistema. En la mecánica newtoniana, este último sistema se denomina Sistema Inercial de Referencia; o sea, es un sistema no acelerado.

Gracias a Galileo, la ciencia dio un gran paso hacia delante, por cuanto implicaba el total abandono de la física antigua, y por ende, de considerar los sentidos como la mejor fuente para adquirir los conocimientos y remitirse directamente a la naturaleza y mirar más allá de lo perceptible por nuestros sentidos.

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