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El desarrollo de la mecánica como ciencia (continuación)

Isaac Newton (1642-1727)

otable físico y matemático inglés. Uno de los más grandes científicos que ha producido la humanidad. Newton nació en el año en que murió Galileo. Estudió en Cambridge en el Trinity College y se graduó de bachiller en artes en 1665. Ese mismo año, la Universidad fue cerrada por la persistencia de una plaga de peste bubónica, y él se retiró durante dos años a la granja de su madre en Woolsthorpe, lugar donde nació. Durante ese periodo realizó notables descubrimientos en óptica que le dieron gran fama y concibió la Ley de la Gravitación Universal. Se cuenta que, al ver caer una manzana, pensó que la ley que rige ese fenómeno debía ser la misma ley que mantiene a la Luna girando alrededor de la Tierra y a los planetas alrededor del Sol.

Refiriéndose a esos dos años, Newton dice:

... y en el mismo año comencé a pensar en la gravedad, extendiéndose a la órbita de la Luna... y habiendo comparado la fuerza necesaria para mantener la Luna en su órbita con la fuerza de la gravedad en la superficie de la Tierra, encontré que ellas concuerdan bastante bien.

Newton había encontrado que la fuerza de gravedad disminuía (inversamente proporcional) con el cuadrado de la distancia al centro de la Tierra. Regresó a Cambridge, donde fue nombrado profesor de matemáticas. En 1687 publicó el libro científico más famoso que existe: Philosophiae naturalis principia mathematica, que se conoce con el nombre de Principia. Fue escrito en latín y se divide en tres libros: el primero trata del movimiento de los cuerpos (en el vacío); el segundo, del movimiento de los cuerpos (en medios resistentes) y el tercero de la mecánica celeste y se titula "Sistema del mundo" (con tratamiento matemático). En el primer libro postula sus tres leyes del movimiento de la forma siguiente:

Primera ley. Todo cuerpo en estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme continuará en ese estado, a menos que sea obligado a cambiar de estado por fuerzas que actúen sobre él.

Esta ley fue estudiada por Galileo, quien consideró que esto sucedería si se eliminaba la fricción. Como se vio en el primer capítulo, también era postulada por el griego Epicuro.

Segunda ley. El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza aplicada y es producido en la dirección de la línea recta en que la fuerza actúa.

Esta ley en realidad contiene a la primera pues si no hay fuerza, no hay cambio en el movimiento rectilíneo uniforme. Al estudiar Galileo el movimiento de los cuerpos en diferentes planos inclinados, lo que hacía era cambiar el tamaño de la componente del peso que producía el cambio de movimiento (aceleración) y encontró que la aceleración producida era proporcional a la fuerza aplicada.

Tercera ley. A toda acción siempre se opone una reacción igual: o las acciones mutuas entre dos cuerpos son siempre iguales y dirigidas a la parte contraria.

Empleando esta ley, Newton diseñó un automóvil que nunca se construyó. Al lanzar vapor en una dirección, obra sobre el coche una fuerza en dirección opuesta, como en la máquina de vapor del griego Herón o en los cohetes chinos.

Esta ley es exclusiva de Newton, lo mismo que la ley de la gravitación que, si bien no la enunció como la conocemos, sí dice que las atracciones gravitacionales entre los cuerpos actúan ".... de acuerdo con la cantidad de materia sólida que contienen y se propagan en todas direcciones a inmensas distancias decreciendo siempre como el inverso del cuadro de las distancias".

Con estas leyes demostró que las leyes de Kepler pasan a ser teoremas de su mecánica. Encontró que en un campo gravitacional central, los cuerpos se mueven en un plano que puede ser un círculo, una elipse, una parábola o una hipérbola, o sea una cónica (curvas que se obtienen al hacer un corte en una superficie cónica).

En la tercera ley se basa el movimiento de los cohetes chinos y también el movimiento de los grandes cohetes modernos que se han enviado a estudiar la Tierra, la Luna y los planetas.

Newton desarrolló el cálculo diferencial para facilitar sus demostraciones, pero no dio a conocer los resultados matemáticos que encontró. Simultáneamente, el cálculo fue desarrollado por el alemán Godofredo Leibniz, quien lo dio a conocer en forma de libro en 1648, empleando una terminología superior a la de Newton.

Dos frases famosas de Newton, que revelan su modestia y grandeza, son bien conocidas: "Si he visto más lejos que otros hombres, es por que gigantes me cargaron sobre sus espaldas." Evidentemente, algunos de estos gigantes fueron Galileo, Kepler, Huygens, Copérnico y Arquímedes. Y también: "No sé que pueda yo parecerle al mundo, pero para mí mismo, he sido como un muchacho jugando en una playa y divirtiéndome ahora y entonces al encontrar una piedra pulida o una concha más bella que las demás, mientras un océano de verdades se encuentra sin descubrir frente a mí."

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