Notas sobre Epistemología. Consolidación de la física moderna: Isaac Newton.
FUENTE: PSIQUIATRIA.COM. 2004; 8(1)
Fernando Ruiz Rey.
Psiquiatra
Wake County Human Services
Raleigh, NC. USA
E-mail: F5R7R0@aol.com
Galileo muere el mismo año que nace Isaac Newton (1642-1727) (1). Se ha dicho que Newton es uno de los más
grandes hombres de ciencia de la humanidad. Gran matemático, desarrolló el cálculo integral y diferencial
(paralelamente con Leibniz), hizo estudios en óptica sobre el espectro de la luz, propuso la teoría corpuscular de
ella, y construyó el primer telescopio de reflexión. Pero por lo que es más conocido, definió las leyes del
movimiento y de la gravitación universal con lo que podía predecir el curso de los planetas alrededor del sol; así
Newton solidificó el fundamento de la ciencia moderna y una concepción del universo -sencilla, consistente e
intuitiva- que perdurará por muchos años. Su obra fundamental es "Principios matemáticos de la filosofía natural",
también conocida como, simplemente, "Los Principios", publicados en 1687, después de haber sido convencido
con mucha dificultad a hacerlo por el astrónomo Halley.
Newton estableció cuatro reglas metodológicas para sus estudios (2; 3, pág 214-216):
-"Regla I. No admitiremos más causas de las cosas naturales que las que son verdaderas y suficientes para
explicar sus apariencias".
-"Regla II. Por lo tanto debemos asignar, en cuanto posible, a los mismos efectos las mismas causas".
-"Regla III. Las cualidades de los cuerpos que no admiten ni intensificación ni remisión de grados, y que se
encuentra que pertenecen a todos los cuerpos dentro del alcance de nuestros experimentos, deben ser
consideradas cualidades universales de todos los cuerpos."
-"Regla IV. En la filosofía experimental debemos encontrar proposiciones recogidas por inducción general de los
fenómenos lo más preciso posible o lo más cercano a la verdad, a pesar de cualquier hipótesis contraria que
pueda imaginarse, hasta el momento que aparezca otro fenómeno, por el cual puedan hacerse más precisas o,
susceptibles de excepciones. De esta regla se desprende que el argumento por inducción no puede ser evadido
[invalidado] por hipótesis".
Este último principio deja bien en claro que es la experiencia -empirismo- la que otorga la última prueba de
validez a las leyes de la naturaleza, no hay garantía metafísica de que el mundo se comportará siempre de la
manera que se ha determinado (supera al principio de la regularidad de la naturaleza).
Para Newton la investigación de los problemas debe ser iniciado por el análisis, escribe: "Como en las
matemáticas, en la filosofía natural [ciencia física], la investigación de las cosas difíciles, el método de análisis
debe preceder al método de composición. Este análisis consiste en hacer experimentos y observaciones, y en
extraer conclusiones generales de ellas por inducción, sin admitir objeciones en contra sus conclusiones, sino tal
como son tomadas de los experimentos, u otras verdades ciertas. Las hipótesis no deben ser consideradas en la
filosofía natural. Y aunque argumentando de experimentos y observaciones por inducción no son demostraciones
de conclusiones generales; son sin embargo, el mejor método de argumentar que admite la naturaleza de las
cosas, y debe ser considerado como el más fuerte, ya que la inducción es lo más general. Y si no excepción ocurre
del fenómeno, la conclusión puede generalmente pronunciarse.
Pero, si en un momento posterior ocurriera una excepción derivada de experimentos, puede entonces
pronunciarse con las excepciones ocurridas. Con este modo de análisis podemos proceder de los compuestos a los
ingredientes, y de los movimientos a las fuerzas que los producen; y en general, de los efectos a sus causas, y de
las causas particulares a las más generales, hasta que el argumento termina en lo más general. Este es el método
de análisis: y la síntesis consiste en asumir las causas descubiertas, y establecidas como principios, y de ellas
explicar el fenómeno como procedente de ellas, y proveer las explicaciones." (4; 5, pág.380).
Para Newton en la naturaleza no hay nada inútil, todo es simple y coherente, ésta no se da el lujo de causas
superfluas, "...[la naturaleza es] simple, y siempre consonante consigo misma" (2). De la misma manera, debe
ser nuestro modo de conocer las cosas, sencillo y coherente. Puesto que conocemos las propiedades de los
cuerpos por la experimentación "...mantendremos por universal todo lo que coincide universalmente con los
experimentos" (2). Pero esta afirmación de Newton debe matizarse con la Regla IV, ya mencionada, que otorga
primacía al empirismo sobre la regularidad metafísica del universo.
La importancia del experimento en Newton es resumida por Burtt (3, pág. 218): "Así para Newton, la
experimentación cuidadosa debe ocurrir al comienzo y al final [después de inducir una ley general] de cualquier
paso científico importante, porque son los datos sensibles los que estamos tratando de comprender; pero la
comprensión en tanto exacta, debe ser expresada en lenguaje matemático." Newton fue un consumado
matemático, pero no identificó las verdades matemáticas con las verdades físicas como algunos de sus
predecesores. Para Newton no existen verdades a priori, como para Descartes, principios matemáticos de los
cuales se pueden desprender verdades acerca de la naturaleza sin ser sometidos a la comprobación empírica.
La matemática debe ser constantemente modelada por la experiencia, es un instrumento para entender el mundo
natural. Incluso, Newton piensa que hay problemas físicos que no pueden traducirse adecuadamente al lenguaje
matemático; esta afirmación no hubiera sido aprobada por Galileo, y hubiera escandalizado a Descartes, y mucho
más todavía, la concepción de la geometría de Newton, que la consideraba secundaria a la aritmética y al álgebra
y cuyos problemas debían ser básicamente resueltos por la mecánica: la geometría una parte de la mecánica
universal. (3)
Newton rechaza las hipótesis como especulativas, aunque en sus estudios de óptica las utiliza, pero
conscientemente las excluye del cuerpo mayor de sus trabajos, proponiéndolas solo como guías para la
investigación experimental. Newton escribe: "Lo que no sea deducido de los fenómenos se debe llamar hipótesis;
y todas las hipótesis, sean metafísicas o físicas, sean de cualidades ocultas o mecánicas, no tienen lugar en la
filosofía experimental. En esta filosofía, las proposiciones particulares son inferidas de los fenómenos, y luego
generalizadas por inducción." (6, II, pág. 314; 7, pág. 161).
Solo por nuestros sentidos conocemos la extensión de los cuerpos, pero éstos no logran alcanzar a todos, "...pero
porque percibimos la extensión en todo lo que es sensible, por lo tanto, lo adscribimos universalmente a todos los
otros" (2). Del mismo modo, razona Newton, en lo referente a otras propiedades de los cuerpos como, la dureza,
la impenetrabilidad y la capacidad de movimiento, pueden ser adscritas a todos los cuerpos universalmente. "Que
todos los cuerpos son movibles y provistos de ciertos poderes (los que llamaremos vires inertiae [fuerzas de
inercia]) de preservar su movimiento o su reposo, lo inferimos, como las propiedades observadas en los cuerpos
que hemos visto". (2). La extensión, la dureza, la impenetrabilidad, la movilidad y las fuerzas de inercia de la
totalidad de lo corpóreo, resultan de la observación de los cuerpos a nuestro alcance. Y así mismo, concluye
Newton, esas mismas propiedades, se encontrarán también en las partículas más pequeñas, no visibles, por las
que están constituidos todos los cuerpos: "Y esto es el fundamento de toda filosofía" (2). En cuanto a la división
de estas partículas constitutivas que permanecen sin separarse, es incierto si se pueden dividir por fuerza de la
naturaleza, pero bastaría una experiencia que mostrara que se rompen por el efecto de una fuerza, para poder
imaginar que se pueden seguir dividiendo hasta el infinito.
Con la aplicación de su método, Newton puede formular las leyes universales del movimiento y de gravitación:
Ley I (inercia): "Todo cuerpo persiste en su estado de reposo o de movimiento uniforme en línea recta, salvo en
cuanto es compelido por fuerzas impresas a cambiar su estado" (7, pág. 153);
Ley II: "El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y tiene lugar siguiendo la línea recta
en que esa fuerza se imprime" (7, pág. 153);
Ley III: "A toda acción se opone siempre una reacción igual y contraria; esto es, las acciones recíprocas que dos
cuerpos ejercen el uno sobre el otro son siempre iguales y se dirigen en sentidos contrarios" (7, pág. 154).
Newton proveyó la definición de todos los conceptos fundamentales necesarios para someter el movimiento a
leyes matemáticas. Así, por ejemplo, definió y redujo a una ecuación matemática la fuerza de gravedad, y
estableció la ley de la Gravitación Universal; escribe Newton: "...aparece universalmente, por experimentación y
observaciones astronómicas, que todos los cuerpos alrededor de la tierra gravitan hacia la tierra en proporción a
la cantidad de materia que distintamente contienen" (2). La luna gravita hacia la Tierra y por otro lado
"...nuestros mares gravitan hacia la luna; y todos los planetas mutuamente unos hacia otros; y los cometas de
manera similar hacia el sol; debemos, como consecuencia de esta regla, permitir universalmente que todos los
cuerpos están provistos con un principio de gravitación mutua." (2) La causa de esta fuerza gravitacional que
penetra hasta el interior del sol y de los planetas sin perder su vigor, no es clara para Newton.
Esta actúa "...en razón de la cantidad de materia sólida; y cuya [su] acción se extiende a inmensas distancias en
toda dirección, decreciendo siempre en proporción al cuadrado de la distancia"......"Pero todavía no he podido
deducir de los fenómenos la razón de estas propiedades de la gravedad, y no forjo hipótesis" (7, pág. 160-61).
También escribe: "Estos principios (masa, gravedad, cohesión, etc.) no las considero como cualidades ocultas,
supuestamente resultado de las formas específicas de las cosas, sino como leyes generales de la naturaleza, por
las que las cosas mismas están formadas; su verdad nos aparece a nosotros por los fenómenos, aunque sus
causas no estén aún descubiertas.........Decir que cada especie de cosa está dotada de una cualidad oculta, por la
que actúa y produce los efectos manifiestos, es decir nada: Pero derivar de los fenómenos dos o tres principios
del movimiento, y luego decirnos como las propiedades y acciones de todas las cosas corpóreas se siguen de
estos principios manifiestos, sería un gran paso en la filosofía, aunque las causas de esos principios no se hayan
todavía descubierto " (6, Vol., III, pág. 3)
Con la formulación de la ley de la gravitación universal, Newton unificó la mecánica y la astronomía como una
ciencia matemática de la materia en movimiento. (6)
Newton piensa que Dios creó las partículas básicas de materia, de cuya combinación surgen todos los cuerpos
existentes, estas partículas son, impenetrables, de distintas formas y tamaños provistos de la fuerza de la inercia
y acompañadas de las leyes pasivas del movimiento que resultan naturalmente de esa fuerza. Estas partículas
también están movidas por "principios activos" como la "gravedad", y los que causan la "fermentación" y la
"cohesión" de los cuerpos. Como se ha señalado, para Newton estos principios no son efectos de "cualidades
ocultas" (vocabulario aristotélico) escondidas en las formas íntimas de las cosas, sino que "leyes de la
naturaleza", esto es, principios generales derivados de los fenómenos observables que Newton proyecta a los
átomos. Newton subscribe a la teoría de sus predecesores acerca de las propiedades primarias u objetivas y
propiedades secundarias o subjetivas. En los átomos se encuentran solo las propiedades objetivas, las
propiedades subjetivas son producto de nuestra mente.
Los átomos con sus movimientos excitan los nervios sensoriales y estos lo conducen a una región del cerebro,
"sensorium", en donde se traduce a propiedades secundarias: colores, olores, etc.
En la mecánica de Newton son fundamentales los conceptos de masa, fuerza y espacio y tiempo. Alejándose de su
empirismo Newton precisa las diferencias del tiempo y del espacio absoluto, y del tiempo y del espacio relativo de
la siguiente manera (6, v I, pág. 6 y siguientes):
"El tiempo absoluto, verdadero y matemático, en si mismo y por su naturaleza, fluye parejamente sin relación con
nada externo; se lo llama también duración. El tiempo relativo, aparente y vulgar es una medida (exacta o
desigual) sensible y externa de la duración por medio del movimiento, la cual es empleada comúnmente en lugar
del tiempo verdadero; así como una hora, un día, un mes, un año" (7, pág. 145).
"El espacio absoluto por su naturaleza permanece siempre similar e inmóvil sin relación con nada externo. El
espacio relativo es una medida o dimensión móvil del absoluto, definida en nuestros sentidos según su posición
respecto a cuerpos, y que ordinariamente se emplea como si fuera un espacio inmóvil; por ejemplo, la dimensión
de un espacio subterráneo, aéreo o celeste, definida según su posición respecto a la tierra." (7, pág. 145)
"Un lugar es una parte del espacio que un cuerpo ocupa, y es, de acuerdo al espacio, absoluto, o
relativo".........."Así como el orden de las partes del tiempo son inmutables, así también es el orden de las partes
del espacio"......."Todas las cosas están colocadas en el tiempo como orden de sucesión; y en el espacio como
orden de situación." (6, v I, pág. 6 y siguientes)
La inmovilidad del espacio absoluto es parte de su esencia o naturaleza, Burtt lo describe: "el orden de sus partes
no puede ser cambiado. Si ellas pudieran ser cambiadas sería como moverlas fuera de si mismas; así, considerar
las partes del espacio absoluto como movibles, es absurdo". (3, pág. 247)
De estas definiciones resulta que "el movimiento absoluto es la traslación de un cuerpo de un lugar absoluto a
otro lugar absoluto; y el relativo, la traslación de un lugar relativo a otro" (7, pág. 146). Newton ejemplifica con
un velero que navega, y por lo tanto, se mueve relativamente con respecto a la Tierra. Si la tierra estuviera
detenida, se movería con respecto al espacio absoluto, pero si la tierra se mueve con respecto al espacio
absoluto, el movimiento verdadero y absoluto de la nave resultará en parte del movimiento verdadero de la tierra
en el espacio absoluto, e inmóvil, y en parte del movimiento relativo de la nave con respecto a la tierra.
Newton explica que como las partes del espacio absoluto son invisibles, el movimiento y el espacio [relativo] se
calculan ordinariamente en base a la posición y distancia de las cosas de un cuerpo que se considera inmóvil, pero
"en las disquisiciones filosóficas debemos abstraernos de nuestros sentidos y considerar las cosas en si mismas,
distintas de lo que son solo medidas sensibles de ellas. Porque puede ser que no haya nada en verdadero reposo
a lo cual referir los lugares y movimientos de otras". (6, v I, pág. 6 y siguientes)
El cálculo del espacio absoluto es difícil, ya que según Newton, una propiedad del movimiento es el envolver a
todos los cuerpos que se encuentran en relación al que se mueve, así un cuerpo rotando alrededor de otro que se
`ve' o se supone `fijo', no es tal, éste entra en la ecuación del movimiento del que rota, así mismo, los cuerpos
vecinos, o externos, al conjunto del que rota alrededor del cuerpo `fijo'. Esto significa que no es posible
determinar un cuerpo en `reposo absoluto', puesto que todo el universo es un sistema en movimiento. Por estas
dificultades el cálculo del espacio absoluto se debe hacer por otras propiedades del movimiento: sus causas
(fuerzas) y sus efectos (otros movimientos).
En cuanto al tiempo absoluto, se infiere de la "ecuación del tiempo aparente" (relativo) que se calcula en
astronomía, midiendo los movimientos de los cuerpos celestes, pero como estos movimientos y ciclos son
desiguales, los astrónomos deben corregirlos para inferir el tiempo más verdadero y absoluto. "Todos los
movimientos pueden ser acelerados y retardados [en el universo], pero el progreso del tiempo verdadero,
uniforme, no es susceptible a cambio. La duración o perseverancia de la existencia de las cosas permanece la
misma". (6, V, I, pág. 6)
Burtt resume la concepción newtoniana del espacio y del tiempo: "El espacio y el tiempo son considerados
ordinariamente como distancias entre objetos o sucesos sensibles. En realidad, además de este espacio y tiempo
relativos, hay un espacio y un tiempo absoluto, verdadero y matemático. Estos son infinitos, homogéneos,
entidades continuas, enteramente independientes de cualquier objeto sensible o movimiento por el cual tratemos
de medirlos; el tiempo fluye uniformemente de eternidad a eternidad; el espacio existe en su totalidad en infinita
inmovilidad". (3, pág. 246)
La cosmovisión mecánica del universo de Newton es elegante, sencilla y fructífera, pero en ella incluyen claros
supuestos, lejanos al empirismo, como la concepción del tiempo y del espacio absoluto, ya que éstos no son el
producto de la experiencia a través de los sentidos, sino que se calculan matemáticamente en base a
observaciones y experimentos realizados en cuerpos en movimiento en el espacio y tiempo relativos, se trata de
un acercamiento aproximado a lo absoluto.
Este espacio y tiempo absoluto al que no se puede acceder directamente tiene, en Newton, un sentido teológico,
son la eternidad e infinitud de Dios Todopoderoso: "El no es eternidad ni infinitud; él no es duración ni espacio,
pero él perdura y está presente. Él perdura por siempre y está en todas partes presente; y por existir siempre y
en todas partes, él constituye la duración y el espacio...Él es omnipresente, no solamente virtualmente, sino que
también substancialmente, porque la virtud no puede subsistir sin sustancia". (6, V, II, pág. 311) El movimiento
de los cuerpos ocurre entonces, en Dios. (3, pág. 257)
Newton también adscribe a la creencia en el éter universal, de características similares a las del aire, pero más
sutil, rarificado, elástico y disperso en todos los rincones del universo. El éter ayuda a explicar muchas
propiedades de los cuerpos que no son susceptibles de explicaciones mecánicas como, el magnetismo, la cohesión
y, para Newton, la acción a la distancia de la fuerza de gravedad. (3)
Como ya se ha señalado, Dios está presente en el trasfondo de las teorías newtonianas, para éste, Dios crea y da
dirección al mundo, corrigiendo sus irregularidades y manteniendo su armonía.
La concepción del universo y del origen del mundo se deben, según Newton, a la intervención de una inteligencia
y voluntad divina, un Dios que si se concibe..."sin señorío, providencia, ni causas finales, no es más que Fatalidad
y Naturaleza". Y agrega Newton..."De una necesidad metafísica ciega, que por cierto es la misma siempre y en
todas partes, no puede surgir ninguna diferencia en las cosas" (7, pág. 160).
Newton específicamente define y sistematiza el uso de la experimentación y matematiza las ciencias físicas,
reduciendo su estudio a un método riguroso, universal y racional. Newton da un nuevo significado a las antiguas
nociones de espacio, tiempo, masa, fuerza y movimiento, y los convierte en categorías fundamentales del
pensamiento de toda una época. Con Newton el conocimiento de la naturaleza se reduce putativamente a lo
observable, de esto se extraen las leyes universales por inducción; la sustancia y las causas primeras no interesan
al científico, eso es materia de la metafísica, pero ésta indefectiblemente se filtra en las teorías.
Con el desarrollo de la ciencia moderna, se pierden las consideraciones teológicas de Newton, y el mundo aparece
como un gran sistema matemático de cuerpos en movimiento independiente, independiente, extendido en el
infinito del tiempo y del espacio. Todo el colorido, el propósito y el agrado de la vida de la humanidad queda
reducido a la mente del hombre, en un insignificante y desconocido lugar del cerebro y, el mismo, a un accidente
en la gran máquina universal.
Los éxitos de la mecánica universal de Newton fortalecieron el prestigio de la física y contribuyeron
considerablemente a impulsar la nueva religión del racionalismo y de la ciencia. (8)
Bibliografía
1) Historic Figures. Isaac Newton (1642-1727). BBC. www.bbc.co.uk/history/ historic_figures/newton_isaac.shtml
2) Newton, Isaac 1687). Principia. Rules of Reasoning in Philosophy. Tranducido al inglés: Andrew Motte, 1720.
Hosted by Tripod (Internet).
3) Burtt, Edwin Arthur (1924); The metaphysical fundations of modern physical science: A historical and critical
essay. pág.64. Londres Routledge, 1959 (Tra. ed. 1924)
4) Newton, Isaac. Optics or Treatise of the Reflections, Refractions, Inflections and Colours of Light. 4th ed
London 1630. Internet Modern History Sourcebook.
6) Newton, Isaac. The Mathematical Principles of Natural Philosophy. Trans. Motte. 3 vols., London, 1803.
7) Newton, Isaac. Principios matemáticos de la filiosofía natural (1689). (selecciones) (Horsey, II, I-14; III, 2-4,
171-174). Transcrito en: Torreti, Roberto (1971). Filosofía de la naturaleza: pág. 139-161. Editorial Universitaria,
S.A. Universidad de Chile, Chile.
8) Newton Isaac (1642-1727). Internet: Science World, Wolfram Reseach.
8) Newton, Isaac. Opticks: or, a Treatise of the Reflections, Refractions, Inflections, and Colours of Light. trd ed.,
corrected. London, 1721.
IMPORTANTE: Algunos textos de esta ficha pueden haber sido generados partir de PDf original, puede sufrir variaciones de maquetación/interlineado, y omitir imágenes/tablas.
