Cómo la revolución científica redirigió el pensamiento humano

Los siglos XVI y XVII no sólo añadieron algunos hechos nuevos. Rompieron el viejo libro de reglas y lo arrojaron al fuego. Esta fue una revolución científica, un cambio sísmico en la forma en que la gente entendía la realidad. Durante casi dos milenios, el mundo estuvo filtrado a través de la filosofía griega, especialmente Aristóteles. Esta visión era cualitativa. Se trataba de un propósito. Preguntó por qué sucedieron las cosas en un sentido cósmico, casi moral.

Entonces algo se rompió.

A mediados del siglo XVII, la ciencia se había convertido en una disciplina independiente. Ya no era filosofía. No se trataba sólo de tecnología práctica. Tenía objetivos utilitarios. Quería resultados. De hecho, se podría argumentar que al final de esta era, la ciencia había usurpado discretamente al cristianismo como principio organizador central de la civilización europea. El Renacimiento y la Reforma proporcionaron el combustible, pero la Revolución Científica proporcionó el motor.

¿Qué ha cambiado realmente?

• Se reeducó el sentido común. El pensamiento abstracto venció a la intuición. Si no tenía sentido lógico sobre el papel, a menudo tus ojos estaban equivocados.
• Lo cualitativo fue reemplazado por lo cuantitativo. La naturaleza no era “caliente” ni “seca”. Todo era cuestión de números. Medidas. Datos.
• Prevaleció la metáfora de la máquina. El universo no era un organismo vivo con alma. Era un reloj.
• Nació el método experimental. Los científicos dejaron de buscar “causas finales” últimas. Comenzaron a preguntarse cómo funcionan ciertos sistemas dentro de marcos teóricos definidos.

Esto no fue sólo gimnasia intelectual. Fue una reorientación fundamental en el enfoque del cerebro humano hacia la verdad.

Explosión institucional

Las nuevas ideas no existen en el vacío. Necesitas infraestructura.

La avalancha de nuevos conocimientos amenazó con abrumar al antiguo sistema académico. Ya no bastaba con publicar un libro caro. No podías simplemente susurrar secretos en una jerga oscura en un estudio privado u ocultar tus ideas en anagramas para evitar robos. Esa era había terminado.

Información necesaria para la distribución. Rápidamente. Y había que comprobarlo.

Esto ejerció una enorme presión sobre las viejas instituciones. Los filósofos naturales necesitaban una confirmación independiente. Necesitaban colegas que examinaran su trabajo ante el público. Entonces construyeron nuevas estructuras.

Las comunidades científicas surgieron en Italia a principios del siglo XVII. Pero lo más destacado provino de dos potencias nacionales:

1. La Royal Society de Londres: Fundada por el Rey en 1662.
2. La Académie des Sciences: fue fundada en París en 1666.

Estos no eran sólo clubes sociales. Eran centros de control de calidad. Aquí, los pensadores se reunieron para estudiar, discutir y criticar tanto nuevos descubrimientos como viejas teorías. Para apoyar estas discusiones, comenzaron a publicar artículos académicos.

El objetivo era la comprensibilidad universal. No había ningún escondite detrás de la oscuridad latina. Tenías que escribir para que alguien más pudiera repetir tu experimento. La precisión del lenguaje se volvió obligatoria. Si no pudo reproducir sus resultados, su informe original era sospechoso. No poder replicarla fue la sentencia de muerte de la teoría.

Este sistema creó las herramientas para un ataque masivo y coordinado a los secretos de la naturaleza.

Astronomía

La transición copernicana: de la geometría a la realidad física

Las revoluciones científicas no comenzaron en el laboratorio. Las cosas empiezan con las estrellas.

El astrónomo polaco Nicolás Copérnico fue el primero en proponer una teoría totalmente heliocéntrica. Que la Tierra pueda moverse no es sólo una idea vaga. Este es el sistema. Esto es consistente con el poder predictivo del antiguo modelo geocéntrico propuesto por Ptolomeo. Pero cambia el guión.

¿Por qué hizo esto? Quería seguir las reglas de Platón. Más precisamente, es la ley del movimiento circular uniforme. El antiguo sistema era confuso. Carece de sentido de unidad. Se sintió discordante. Copérnico quería comprender el mundo con mayor claridad.

Por tanto, utilizó los mismos datos que Ptolomeo. Luego puso el universo patas arriba.

El sol ha llegado al centro. La tierra comienza a girar a su alrededor.

Este libro, publicado en 1543, parece simple en la superficie. Calidad sencilla. Comparado con eso, el viejo sistema geocéntrico parecía pesado. Pero hay un problema. Para acertar con los números, es decir, para que coincidieran con la precisión del antiguo sistema, los nuevos cálculos eran igualmente complicados. La elegancia sólo está en la disposición, no en el cálculo.

La verdadera revolución no está en las matemáticas. Esta es la creencia detrás de esto.

Los seguidores de Platón vieron estos modelos como herramientas. instrumentación. Es útil para los cálculos, pero no siempre es correcto. Copérnico se opuso a esto. Sostuvo que la astronomía debe describir sistemas físicos “reales”. No es un mapa. El territorio.

“Para que la astronomía sea satisfactoria, debe describir los sistemas físicos reales del mundo.”

La transición del instrumentalismo al realismo lo cambia todo. Predecir la posición de un planeta no basta. Tienes que explicar por qué está ahí.

La victoria heliocéntrica no fue una victoria abrumadora. Fue una toma de posesión silenciosa y sigilosa.

A medida que los movimientos de resistencia organizados finalmente se fusionaron dentro de la iglesia y la sociedad en general, las bases intelectuales fueron cambiando. La mayoría de los principales astrónomos profesionales han decidido en secreto que algunos componentes del nuevo sistema son demasiado útiles para desecharlos. Puede que no acepten el panorama completo, pero quieren partes.

De revolutionibus orbium coelestium libri VI de Nicolás Copérnico cambió el juego tan pronto como se publicó en 1543. El título se traduce como “Seis libros sobre los movimientos de los cuerpos celestes”. Este libro fue elegido como referencia para la resolución de problemas astronómicos avanzados principalmente por su precisión matemática.

La hipótesis cosmológica central del libro -que el sol, no la Tierra, está en el centro- ha sido ignorada en gran medida por los astrónomos. Lo ven como una verdad geométrica más que física. Sin embargo, los cálculos fueron tan precisos que no se pudieron ignorar los resultados. Aunque este artículo fue ampliamente leído por los astrónomos matemáticos, pasaron por alto sus implicaciones revolucionarias.

La precisión impulsa la adopción más rápidamente que la ideología.

En 1551, el astrónomo alemán Erasmus Reinhold publicó Tabulae prutenicae o “Tablas Pruténicas”. Estas no son sólo actualizaciones. Todos estos se calculan utilizando el método copernicano. El resultado es un conjunto de datos más preciso y actualizado que las tablas anteriores del siglo XIII.

Estas mesas se han vuelto indispensables. Tanto los astrónomos como los astrólogos los utilizan para realizar predicciones. No podemos trabajar sin ellos.

Esto crea una paradoja. La Iglesia puede condenar la teoría, pero no puede detener su práctica. Los profesionales utilizan estas herramientas independientemente de las cuestiones filosóficas involucradas. El sistema ganó no convenciendo a todos de su fiabilidad, sino demostrando su utilidad.

¿Quién puede discutir con mejores datos? Las mesas funcionaron. Los viejos no. En la ciencia, la practicidad a menudo triunfa sobre la fe.

La precisión que rompió el cielo antiguo

Tycho Brahe hizo algo más que observar las estrellas. Los midió.

En el siglo XVI, el espacio era controvertido. Por otro lado, está el modelo heliocéntrico de Ptolomeo. Por otro lado, la teoría heliocéntrica de Copérnico. Tycho rechazó ambos. No intentó elegir un ganador. Intentó corregir los datos confusos e inexactos que habían mantenido a los astrónomos en duda durante siglos.

Su solución no fue una teoría nueva. Era mejor hardware.

Antes de Tycho, las observaciones eran sólo conjeturas. Los instrumentos temblaban. Las calibraciones estaban flojas. Tycho creó herramientas más grandes y estables. Los calibró hasta que fueron confiables. Luego miró. Durante décadas. Noche tras otra. Un planeta tras otro.

Los resultados cambiaron todo.

Sus datos eran precisos dentro de un minuto de arco. Eso suena pequeño. Esto es revolucionario. Es muchas veces más preciso que cualquier cosa jamás registrada. Esto no es sólo una pequeña mejora. Este es un salto cualitativo en calidad.

Esta precisión revela grietas en la antigua cosmovisión.

Por ejemplo, en la “nova” de 1572, apareció en el cielo una nueva estrella brillante. En la física de Aristóteles, se decía que el cielo no cambia. La perfección nunca se desvanece ni cambia. Por tanto, es imposible que nazcan nuevas estrellas. Pero Tycho lo midió. No hay paralaje. El destino está muy lejos. Mucho más allá de la luna. El cielo no es estático. han cambiado.

Luego estaban los cometas.

Aristóteles enseñó que el cielo está lleno de bolas de cristal sólidas. Los planetas están incrustados en él como perlas en un marco rígido. El cometa debería ser bloqueado. Al menos debería moverse dentro del alcance de la luna. Las observaciones de Tycho mostraron que el cometa pasó por una región donde existiría una esfera sólida. moverse libremente. Estas bolas no deben ser sólidas. no existen.

Tycho había destrozado el viejo modelo con datos.

Sin embargo, no la reemplazó con la teoría heliocéntrica de Copérnico. Nunca regresó a Ptolomeo. Necesitaba una tercera opción. Este es el compromiso que preserva las matemáticas y mantiene a la Tierra en su lugar.

Adaptó una idea anterior de Heraclides. En su propio sistema mundial, la Tierra permaneció en el centro. El sol y la luna giran alrededor de la tierra. Pero los otros planetas, Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno, orbitan alrededor del Sol.

Es una mezcla. Un término medio desordenado. Esto evita la influencia extrema de las dos grandes teorías. Seguimos anclando la tierra de una manera que nos haga sentir cómodos teológica y físicamente. Reconoce la influencia del sol sobre las estrellas errantes.

Tycho no intentó demostrar que el sol era el centro. Se propuso ver con claridad.

Su instrumento es la clave. Su perseverancia es su motor.

La información que reunió no sólo contradecía a Aristóteles; Proporcionó la evidencia que finalmente obligó a la comunidad científica a aceptar la nueva astronomía. Su sucesor, Johannes Kepler, utilizó los datos de Tycho para derivar órbitas elípticas. Sin embargo, sin las constantes y precisas observaciones de Tycho, Kepler no habría podido obtener sus valores numéricos.

El sistema de Tycho finalmente estaba equivocado. El Sol no es sólo un planeta compañero. Es el centro. Pero su legado no es un modelo. Hazlo así.

Ella nos enseñó de lo que es capaz el cielo. Nos enseñó de lo que el cielo es capaz.

Las matemáticas desordenadas de #Kepler y la muerte del círculo perfecto

Johannes Kepler no empezó como un rebelde. Comenzó como creyente.

A principios del siglo XVII, tomó el modelo copernicano de la Tierra orbitando alrededor del Sol y trató de hacerlo funcionar. No se trata sólo de hacerlo funcionar. Hagámoslo hermoso.

Lo impulsaba un tipo específico de obsesión. Una picazón neopitagórica. Creía que Dios construyó el universo a partir de números armónicos simples. Si pudiera encontrar la ecuación correcta, podría probar el orden divino del universo.

Esto parece una receta para el éxito.

El resultado fueron 30 años de frustración.

Kepler revisó los datos. Calculó órbitas hasta que le ardieron los ojos. Buscaba la forma geométrica perfecta. Los sólidos platónicos. Movimiento circular uniforme. La idea de que los planetas se mueven en bucles limpios e ininterrumpidos.

Pero los números no mienten.

nunca lo hacen.

Más concretamente, los datos procedentes de Marte, concretamente, se negaron a encajar en un círculo. Estaba fuera de lugar por un pequeño margen. Un pequeño error. Para la mayoría de los astrónomos, esto es ruido. Ignorado. Explicado.

Kepler no pudo ignorarlo.

Se dio cuenta de que el círculo era una mentira.

inspiración. Consuelo filosófico. Sin embargo, este no es el caso.

Este fue el momento en que murió la astronomía antigua. Kepler tuvo que abandonar la geometría sagrada de los antiguos. Debe admitir que el movimiento de los planetas no es perfecto. Todo esto es cuestión de física. Esta es una historia sobre el poder.

Encontró una relación diferente. Una elipse.

No fue tan armonioso como esperaba. No es sencillo. Pero es verdad.

Al verdadero orden del universo no le importan nuestras preferencias estéticas.

La terquedad de Kepler le obligó a ver sólo lo que había allí, no lo que quería que estuviera allí. Cambió la belleza matemática por la precisión física.

Al hacerlo, sentó las bases de Newton.

Por primera vez, el cielo ya no es sólo una perfecta bola de relojería. Son sistemas gobernados por leyes mensurables, aunque confusas.

Pasó su vida buscando la armonía.

En cambio, encontró fricción.

Quizás la mayoría de los descubrimientos reales comiencen aquí. No es una epifanía. Pero hay un problema que no se puede resolver.

# Cómo las leyes de Kepler conectan el movimiento planetario y la física

Durante siglos, la gente creyó que el cielo estaba regido por un círculo perfecto. Esta ilusión se hizo añicos en 1609. Johannes Kepler publicó dos leyes revolucionarias, basadas en las observaciones precisas dejadas por su predecesor Tycho Brahe, que redefinieron nuestra comprensión del sistema solar.

La primera ley fue un shock visual. Los planetas no trazan círculos perfectos alrededor del sol. Se mueven en elipses. El sol no está en el centro, sino en uno de los dos puntos focales de ese camino ovalado.

“Con estas dos leyes, Kepler abandonó el movimiento circular uniforme de los planetas en una esfera y planteó así la cuestión física fundamental de qué mantiene a los planetas en órbita.”

La segunda ley trataba de la velocidad. Los planetas no se mueven a una velocidad constante. Cuando está más cerca del Sol, se acelera. Cuando está más lejos, se ralentiza. Kepler explicó esto con un truco geométrico. Si trazas una línea desde el planeta hasta el sol, la línea recorrerá la misma área en la misma cantidad de tiempo. Ésta es una descripción del movimiento no uniforme que de alguna manera mantiene un cierto equilibrio matemático.

Este cambio es más que un simple cambio de geometría. Forzó una colisión entre dos disciplinas previamente separadas. La astronomía son las posiciones de seguimiento. La física trata sobre fuerzas y materia. Las leyes de Kepler requieren una explicación no sólo de “cómo” se mueven los planetas, sino también de “por qué” se mueven de la manera en que lo hacen.

Se basó en el trabajo del médico inglés William Gilbert, quien publicó su De Magnete en 1600. Gilbert describió en detalle las propiedades cualitativas del magnetismo y explicó cómo los imanes se atraen y se repelen. Kepler sospechaba que algo similar ocurría en el espacio. Propuso que una fuerza análoga al magnetismo empujaba a los planetas a lo largo de sus trayectorias elípticas.

Esto es sólo una suposición. Según los estándares actuales, uno tosco, según los estándares modernos. Sin embargo, éste fue el primer intento serio de proporcionar una base física para la mecánica celeste. Se anunció la unión de la astronomía y la física.

Cinco años más tarde, en 1618, Kepler añadió una tercera pieza al rompecabezas. Esta ley no tiene nada que ver con la forma de la órbita y los ritmos del sistema solar. Resuelva el problema de armonización del movimiento planetario.

La regla era simple, pero profunda: el cuadrado del tiempo que tarda un planeta en orbitar alrededor del sol es proporcional al cubo de su distancia promedio al sol.

Esta relación conecta el tiempo y el espacio de una manera que se aplica a todos los planetas. No se trataba sólo de Marte o la Tierra. Ésta es una regla universal. Cuanto más distante está el planeta, más largo es su año, y esta relación sigue una curva matemática precisa.

Kepler trasladó la discusión de la descripción al mecanismo. Muestra que el cielo no es divino e inmutable, sino que se rige por reglas que pueden explicarse mediante medidas, cálculos y, en última instancia, fuerza. El escenario está preparado. El escenario estaba preparado para que alguien descubriera cuál era realmente esa fuerza.

El telescopio destroza el cielo antiguo.

El viejo orden cósmico no sólo se ha derrumbado; Se derrumbó bajo el peso del invento del pulidor de lentes holandés. A principios del siglo XVII, Galileo Galilei señaló hacia esta nueva herramienta, pero lo que vio no coincidía con la escritura aristotélica. En 1610, abandonó observaciones que parecían menos científicas y más heréticas para el pensamiento establecido.

La luna no es la esfera perfecta y suave que los filósofos han afirmado durante siglos. Es irregular. Montañoso. Genuino. La forma en que el brillo de la tierra iluminó el lado oscuro de la luna revela una verdad simple pero devastadora. La Tierra, como otros planetas, brilla por la luz reflejada, no por su brillo innato.

Luego vino Júpiter. Tenía satélites.

Este hecho supone un duro golpe para el modelo geocéntrico. Si Júpiter puede contener lunas mientras se mueven por el espacio, ¿por qué no la Tierra? La Tierra ya no es el único ancla fija en el espacio. Es sólo otro planeta. Las fases de Venus determinan esto. Venus orbita alrededor del sol, no de la tierra. El sistema ptolemaico se construyó sobre la base de siglos de cuidadosa observación y comodidad filosófica, y no quedaba nada a qué aferrarse.

La batalla entre la mecánica y el copernicanismo

La batalla por el modelo copernicano va más allá de la astronomía. Esta es una lucha por las reglas del movimiento. El sistema ptolemaico-aristotélico era enorme. Se mantuvo o cayó como uno solo. Su fundamento era simple. La Tierra está fija en el medio.

Si quitamos eso, toda la doctrina del “movimiento natural” se evapora.

En la antigua visión, los objetos se mueven para encontrar su “lugar”. Como la Tierra es el centro, los objetos pesados ​​caen. Las cosas ligeras se elevan para buscar el reino de la luna. El movimiento circular está reservado para el cielo, donde las cosas son perfectas y eternas.

Pero ¿qué pasa si la Tierra se mueve? ¿Si gira y orbita? Entonces las reglas cambian. El movimiento circular de la Tierra no es compatible con la física aristotélica. Rompe la lógica que se había mantenido… durante más de un milenio de pensamiento occidental. Hay más en esta batalla que lo que se ve a través de una lente. ¿El mundo realmente funciona como debería o todo el mapa está equivocado?

El avance de Galileo en mecánica no fue sólo un ejercicio académico. son armas. Los necesitaba para defender su modelo copernicano del universo.

El joven Galileo empezó con las viejas reglas. Creía en la física tradicional de la propulsión. La idea es sencilla. El empujador aplica una fuerza al objeto y esta fuerza mueve el objeto hasta que se agota. Sin embargo, Galileo tenía otras preferencias. Quería matematizar la naturaleza como Arquímedes. No podía aferrarse a las viejas costumbres. Necesitaba un nuevo físico. Una persona que sabe hacer matemáticas. Un modelo para comprender el universo basado en el movimiento de la Tierra.

Matemáticas de objetos que caen

Se preguntó con qué rapidez las cosas iban cuesta abajo. No se trata sólo de “rápido”, sino de “cómo” se acelera. Esta es la aceleración natural de un objeto que cae.

lo resolvió. La distancia que cae un objeto s es proporcional al cuadrado del tiempo t². Una ecuación sencilla. Su significado es profundo. Las cosas simplemente no caen. Acelera en un ritmo geométrico predecible.

Municiones y movimientos

Esta ecuación no está sola. Combinó esto con la versión básica del principio de inercia. ¿resultado? Ruta del movimiento parabólico.

Hasta ahora, no había una explicación real de por qué las conchas marinas forman tales arcos. Galileo mostró las matemáticas detrás del arco. Esto no es magia. Esta no es la voluntad de Dios. Esta es la geometría en movimiento.

¿Por qué el movimiento de la tierra se siente como movimiento?

Esto nos trajo mucha oposición. Si la tierra gira, ¿por qué no podemos sentirlo? ¿Por qué no podemos dejarlo ir?

La respuesta de Galileo se basó en el mismo principio de inercia. Un cuerpo en movimiento tiende a permanecer en movimiento. Los objetos en la superficie de la tierra se han movido con la tierra. Compartían tienda.

Los objetos en movimiento tienden a permanecer en movimiento, por lo que los proyectiles y otros objetos en el suelo comparten el movimiento de la Tierra y, por lo tanto, son imperceptibles para una persona que se encuentra en la Tierra.

No sientes que la tierra gira porque eres parte del sistema. El aire se mueve contigo. La tierra se mueve contigo. Los objetos que te rodean también se mueven contigo. Es perfecto. O así es, hasta que alguien intenta demostrar lo contrario.

Por qué Descartes rechazó el espacio vacío

René Descartes no estaba ocupado resolviendo problemas técnicos. Su trabajo mecánico en el siglo XVII no consistía en construir mejores máquinas, sino en reconstruir los cimientos de la ciencia misma. Quería explicar todos los fenómenos naturales a través de la lente de la materia y el movimiento. Este enfoque llegó a ser conocido como “Filosofía Mecanicista” y pronto dominó el pensamiento científico en el siglo siguiente.

Su lógica es estricta. No creía que un objeto pudiera afectar a otro a través del vacío. ¿Acción a distancia? Imposible. En cambio, la fuerza debe transmitirse a través de un medio físico. Lo llamó “éter”. Llena cada centímetro de espacio y no deja ningún vacío real.

El problema de las líneas rectas

Esto es algo extraño en física. Descartes aceptó una versión de la inercia. La materia quiere moverse en línea recta. Es bastante simple. Pero hay un problema. Ninguna sustancia puede ocupar un espacio que ya está ocupado por otra sustancia.

Entonces, ¿qué sucede si todo está lleno de éter y las partículas quieren ir en línea recta pero no pueden atravesarse unas a otras?

En un universo completamente poblado, el movimiento lineal es imposible. En cambio, las partículas se ven obligadas a girar. Se mueven en forma de anillo. Cada partícula del anillo se mueve al mismo tiempo que las demás partículas. El único movimiento posible en el pleno es un vórtice.

El predominio de la filosofía mecánica

Esto es más que una ligera variación de la idea de Newton. Este fue el tema principal de la ciencia en el siglo XVII. Descartes alejó a la ciencia de las explicaciones místicas o místicas al insistir en que todo puede explicarse en términos de “materia y movimiento”. Quería un modelo mecánico del cosmos.

Sin embargo, este modelo tiene un costo. El universo que describió era un sistema de densos vórtices. La gravedad no es una fuerza que atrae objetos a través del espacio. Este es el resultado de un movimiento circular que empuja al objetivo hacia el centro. Este es un sistema completo. Es elegante. Resultó ser un error.

Sin embargo, este cambio es importante. Se pasa de un sentido teleológico de “por qué” suceden las cosas a una discusión de “cómo” suceden mecánicamente. Incluso si su mecanismo particular fallara, la necesidad de una explicación material de las fuerzas preparó el escenario para todo lo que siguió.

Resolviendo el misterio de la colisión.

Christiaan Huygens no sólo siguió los pasos de René Descartes. Reparó los cimientos. Descartes creía que todo en la naturaleza ocurre mediante colisiones de partículas diminutas. Si esto es cierto, se trata de comprender las consecuencias. Sin conocimiento de las matemáticas de las colisiones, es imposible entender el funcionamiento del universo.

Descartes intentó resolver esto. Estaba fuera. Sus reglas de choque son confusas e inconsistentes. Un físico holandés reveló este hecho. Este físico era Huygens.

Huygens volvió al principio. Observó objetos que se movían antes y después de la colisión. Encontró un patrón. Patrón genuino. No es una suposición.

Identificó dos cantidades que permanecen sin cambios en el caos de la colisión: Momento y Energía cinética.

Aquí está el truco. El impulso siempre se mantiene. No importa si el impacto es suave o duro. Simplemente aguanta.

¿Energía cinética? Eso es diferente. Sólo se conserva en colisiones elásticas. Considere el billar. Perfectamente rígido. Sin pérdida de calor. No hay sonido. Rebota perfectamente. La energía permanece en el juego.

Deja caer un trozo de arcilla. Cayó al suelo. No habrá rebotes. Se pierde energía cinética. Produce calor, sonido y deformación. El impulso todavía existe. La tierra retrocede un poco. Pero ¿qué pasa con la energía? Salido del sistema mecánico.

Huygens descubrió esto en la década de 1660. Mucho antes de que la palabra “energía” se convirtiera en estándar. Descubrió que en estos rebotes perfectos, la suma de la masa por la velocidad al cuadrado permanece constante.

Esta distinción es importante. Separa el mundo real del ideal. Las colisiones reales rara vez son elásticas. Fricción. Deformación. Calor. Estos absorben energía cinética. Pero el impulso nunca desaparece. Se transfiere. Cambia.

Descartes creía que todas las colisiones seguían reglas aritméticas simples. Huygens demostró que la física requiere más matices. Necesita saber con qué tipo de colisión está lidiando. ¿Elástico? La energía se queda. ¿Elástico? Fuga de energía.

Esto no es sólo una cuestión académica. Cambió la forma en que calculamos las fuerzas. Cambió la forma en que se construyeron los motores. Cómo diseñamos las características de seguridad. ¿Cómo entendemos el movimiento de los planetas?

Las leyes de Huygens no se limitaron a describir el colapso. Predijeron las consecuencias. Y lo hicieron con precisión.

Sir Isaac Newton no sólo participó en la revolución científica. efectivamente lo terminó. A finales del siglo XVII, el misterio del funcionamiento del universo todavía estaba fragmentado. Los Principia Mathematica de Newton, publicados en 1687, unieron esas piezas. Esto es más que un simple libro. Fue una solución.

Los Principia resolvieron un problema desconcertante de mecánica y cosmología que había desconcertado a los científicos durante décadas. Da peso físico a las leyes de Kepler. Combina la física del cielo con la física de la tierra sobre la que caminamos. Durante más de un siglo, este marco ha definido cómo los astrónomos y físicos llevan a cabo sus investigaciones. Newton logró esto combinando dos ideas opuestas: la filosofía mecánica, que veía el universo como un reloj, y la matematización de la naturaleza, que creía que la realidad podía describirse mediante números y ecuaciones.

Tres leyes del movimiento.

Newton sacó estas conclusiones de gran alcance a partir de tres afirmaciones sencillas sobre el movimiento. Parecen básicos ahora. Eran revolucionarios entonces.

1. Inercia : Un objeto permanece en reposo o continúa moviéndose en línea recta a menos que una fuerza lo empuje o tire.
2. Fuerza y ​​aceleración : El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza aplicada y ocurre en la dirección de esta fuerza.
3. Acciones y reacciones : Cada acción tiene una reacción igual y opuesta. Dos cuerpos se empujan entre sí con igual fuerza.

Vale la pena señalar que el propio Newton no escribió la segunda ley en la forma F = ma. El matemático suizo Leonhard Euler lo refinó hasta su forma moderna en 1750. Sin embargo, la idea central sigue siendo la misma. La tasa de cambio de velocidad es directamente proporcional a la fuerza con la que empujas e inversamente proporcional al peso del objeto. Más masa significa que se necesita más fuerza para moverlo.

La gravedad y el universo infinito.

Aplicar estas leyes a las estrellas requiere un acto de fe. Newton tuvo que ampliar su filosofía mecanicista más allá de los límites marcados por René Descartes. Descartes creía en el poder del tacto. Es decir, las cosas sólo interactúan si están conectadas. Newton se opuso a esto. Sostuvo que la gravedad actúa sobre “cualquier cosa” entre dos objetos en el universo.

No sabía cómo funcionaba este poder. No existe ningún mecanismo que explique cómo se mueve la gravedad a través del espacio sin un medio. Es el misterio del comportamiento remoto lo que mantiene despiertos a los filósofos por las noches. Pero las matemáticas funcionan.

Utilizando las leyes del movimiento y el debilitamiento de la gravedad como el inverso del cuadrado de la distancia entre dos objetos, Newton derivó las leyes del movimiento planetario de Kepler. También demostró que la ley de caída libre de Galileo era totalmente compatible con su sistema. La misma fuerza que atrae la manzana hacia el suelo mantiene a la luna en órbita alrededor de la Tierra y a los planetas en órbita alrededor del sol. Era una fuerza. Una regla.

Aplanando el mundo

La física newtoniana hace predicciones precisas y comprobables sobre la forma de nuestro planeta. Creía que la Tierra no era una esfera perfecta. Dado que gira, debería sobresalir en el ecuador. Debe quedar ligeramente aplanado en los polos.

Esto no es sólo una teoría. Este es un desafío. A mediados del siglo XVIII, se enviaron expediciones francesas para medir su longitud en latitudes cercanas al ecuador y alrededor del Círculo Polar Ártico. Los resultados confirmaron la predicción de Newton. Los datos eran innegables. La mayoría de los científicos europeos acabaron rechazando el modelo cartesiano. Recurrieron a la física newtoniana.

Newton utilizó esta forma achatada para explicar otro fenómeno: la precesión de los equinoccios. La Luna y el Sol ejercen una fuerza gravitacional diferente sobre el abultamiento ecuatorial de la Tierra. Este efecto diferencial hace que el eje de la Tierra se tambalee lentamente y cambie de dirección con el tiempo. Se trata de una compleja danza de gravedad y rotación, resuelta mediante las mismas ecuaciones que rigen la caída de una manzana.

Óptica

Si bien Principia se centró en la mecánica, el trabajo de Newton en óptica fue igualmente disruptivo. A lo largo de los años, ha experimentado con la luz, por ejemplo utilizando un prisma para dividir la luz blanca en diferentes colores.

En el siglo XVII ocurrió algo más que una simple revolución científica. Lo vivió a través del lente de la óptica. Esto no es filosofía por la filosofía. Es una combinación caótica y maravillosa de experimentos prácticos y números fríos y concretos.

Las raíces son profundas. Alrededor del 300 a.C. Euclides escribió los fundamentos de la óptica geométrica. Clavó la ley de la reflexión. El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión. Simple. elegante. Sin embargo, no fue hasta el siglo XIII que la práctica de reEverythingy comenzó a extenderse en Europa.

Roger Bacon. Robert Grosseteste. Juan Pecham. Estudiaron las obras del erudito árabe Ibn al-Haytham, que murió alrededor de 1040. Ibn al-Haytham fue un verdadero maestro que abordó todo, desde el arco iris hasta lo que realmente vemos. Los europeos construyeron sobre sus hombros.

El siguiente fue Johannes Kepler.

Leyó documentos del siglo XIII. Vio un camino a seguir. Kepler cambió las cosas descomponiéndolas. Punto por punto. Traza rayos desde cada punto del objeto hasta un punto específico de la imagen. Este es un cambio fundamental.

Así como la filosofía mecánica dividió el mundo en partes atómicas, Kepler estudió la óptica descomponiendo la realidad orgánica en unidades, en última instancia, reales.

Trata la luz como una máquina. Desarrolló una teoría geométrica de las lentes. En el proceso, proporcionó la primera explicación verdaderamente matemática del telescopio de Galileo. No se limitó a describirlo. lo resolvió.

Pero la historia no se trata sólo de geometría.

René Descartes quería más. Quería integrar la óptica en una nueva filosofía mecánica. Para Descartes la luz era más que un simple rayo o un ángulo. Esto es materia en movimiento. Todo.

Usó analogías mecánicas para demostrarlo. Matemáticamente, todo derivó la ley de la reflexión. También abordó la refracción. Ésta es una propiedad de la luz recién descubierta y Descartes descifró su código. Demostró que el comportamiento de la luz puede explicarse plenamente mediante las leyes de la materia y el movimiento.

No hay magia. No hay características misteriosas. Sólo mecánica.

Este cambio fue importante. Cambia la óptica de una ciencia descriptiva a una ciencia predictiva. Puede calcular los efectos de luz incluso antes de configurar la lente. Allanó el camino para los instrumentos que definirían el próximo siglo.

La tensión entre geometría y mecánica no se resolvió de inmediato. Los rayos de Kepler y las partículas cartesianas son correctos hasta cierto punto. Pero apuntan a un tipo diferente de futuro. Uno hacia la precisión de los instrumentos. El otro hacia la física de la energía.

Todavía estamos desenredando ese nudo.

Experimento del prisma de Newton

Durante siglos, se creía comúnmente que la luz blanca era pura y tenía color añadido. Pensadores como Descartes creían que el color se crea por la rotación de partículas de luz. Newton destruyó esta idea con un experimento que aún hoy es válido.

Demuestra que la luz blanca no es sencilla. Es una mezcla de todos los colores. Cuando pasas luz blanca a través de un prisma, no se convierte simplemente en un “color”. Se partió.

La luz blanca es una mezcla de luces de diferentes colores que se pueden separar.

Newton asoció ciertos colores con un cierto grado de refrangibilidad. Esto explica por qué los prismas producen espectros. Diferentes rayos se curvan en diferentes ángulos. El azul se dobla más que el rojo. El espectro no lo crea el cristal. Fue revelado por ello.

Esto refuta la teoría tradicional. El color no es una variante de la luz blanca. Ya estaban allí esperando en el blanco.

Newton no se limitó a mirar. él midió.

Su enfoque experimental se define por un enfoque constante en datos cuantitativos. Necesita variables que puedas evaluar. Debe trazar una línea clara entre lo que ve y la historia mecánica que cuenta de “por qué” lo ve. Esta diferencia era su marca registrada.

Pero su otra gran contribución a la óptica fue más allá de las simples mediciones. Implica interferencia.

Ya conoces el fenómeno. Un arco iris gira en un charco de petróleo. Las pompas de jabón brillan con los colores del arcoíris. Estos son anillos de Newton.

Antes de Newton, la gente percibía los colores a través de películas finas. Todos lo hicieron. Pero nadie ha intentado nunca medir esta magia. Newton cambió eso. Supervisó la relación entre el espesor de la membrana y el diámetro de los anillos. Encontró un patrón. Hay regularidades.

Intentó explicar esto con las teorías “ataques de fácil transmisión” y “ataques de fácil reflexión”.

Aquí es donde se vuelve extraño.

Newton creía en general que la luz estaba formada por partículas. Corpúsculos. Pero su descripción de estos anillos requería regularidad. Debe vibrar. Más precisamente, es la vibración del éter.

éter. Un fluido hipotético impregna cada espacio.

Por lo tanto, los teóricos de las partículas utilizaron medios basados ​​en ondas para explicar sus descubrimientos. ¿Te estás contradiciendo? tal vez. O simplemente alguien que intenta alcanzar los números a cualquier precio.

Huygens y el pulso

Christiaan Huygens fue otro gigante de la óptica del siglo XVII.

Criticó a Descartes. Analizó en detalle el sistema de Descartes. Sin embargo, Huygens siguió la tradición cartesiana. Quería una explicación mecánica. Muy mecánico.

Vio la luz como pulsos. Una perturbación que viaja a través de un medio.

Pero él trazó la línea. Negó claramente que los pulsos de luz fueran regulares. No hay olas. No hay bucles. Simplemente pulsa.

Huygens hizo cosas impresionantes con el concepto frente de onda. Derivó las leyes de reflexión y refracción de la teoría del pulso. No se limitó a describirlos. Los calculó.

También resolvió el problema de la birrefringencia. Un fenómeno observado recientemente está confundiendo a todos. Huygens utilizó un modelo para explicarlo.

El escenario está preparado. Dos mentes. Dos maneras. Uno está obsesionado con la medición y el ajuste, el otro con los impulsos y los frentes de onda. La discusión sobre la naturaleza de la luz está lejos de terminar.

química

La química no es nueva. Encontró su camino en la filosofía, la alquimia, la metalurgia y la medicina. A lo largo de los siglos, estos campos se han ido penetrando unos en otros. No fue hasta el siglo XVII cuando nació la filosofía mecánica y la química finalmente estableció su posición como ciencia independiente.

Antes de la ruptura, todo estaba conectado. Aristóteles descubrió que la tierra, el agua, el aire y el fuego son los componentes básicos de la realidad. No son estáticos. Puedes convertir uno en otro. Cada sustancia contiene una mezcla de las cuatro sustancias. Ese pensamiento se quedó.

Luego vino la alquimia. Nació en dos regiones al mismo tiempo: Egipto y Medio Oriente. En realidad, es la transmutación o la fabricación de oro a partir de plomo y otros metales básicos. En teoría, es un espejo del universo. Los alquimistas creían que el cuerpo humano era un reflejo del universo. Trate el microcosmos de la misma manera que el macromundo.

Esta naturaleza dual proporciona a la química una amplia caja de herramientas. Los alquimistas trabajan con sustancias que no están disponibles para otros. Prueban, queman y destilan. Dejaron atrás una larga y confusa tradición de experiencia.

Paracelso complicó aún más las cosas. Este filósofo natural suizo del siglo XVI hizo más que estudiar química. Lo combina con todo lo demás. Adoptó la teoría de la materia de Aristóteles. Estaba mezclando correspondencia alquímica. Añadió conocimientos ocultos y medicina química. El resultado fue denso. Muy difícil de leer. Pero tiene un efecto. Sus ideas influyeron en generaciones de pensadores posteriores a él.

A principios del siglo XVII la situación era caótica. No hay doctrinas compartidas. Ningún marco común. Los químicos no podían desarrollar las investigaciones de los demás porque no hablaban el mismo idioma. El crecimiento estaba estancado.

En lugar de colaboración, construyeron “filosofías químicas”. Estos sistemas detallados están destinados a describir el universo entero utilizando únicamente términos químicos. La mayoría se apegó a la vieja guardia. Aceptaron los cuatro elementos de Aristóteles. O los Tres Principios de Paracelso: Sal, Azufre y Mercurio. Algunas personas aceptan ambos. Éstas son las “cualidades reales” de la materia.

Pero hay otro atractivo. El más oscuro. Muchos químicos de esta época mostraron claramente una tendencia hacia lo oculto. ¿Por qué están haciendo esto? Esto puede deberse a que el mundo visible por sí solo no es suficiente. Quizás sea porque todavía están persiguiendo sus sueños alquímicos de verdades ocultas.

Control mecánico en química.

Hasta esta revolución, la química era una colección de observaciones dispares sin un marco de referencia unificado. La filosofía mecánica ofrece algo raro: un lenguaje común. Esto no es sólo una teoría. Es un puente. Al considerar la materia como objetos físicos que se comportan según leyes, los químicos finalmente hablan con los físicos.

¿Por qué es esto importante? Porque hace que la química sea respetable.

En el pasado, la alquimia y la química temprana a menudo se consideraban profesiones místicas o puramente prácticas. El enfoque mecánico eliminó el misterio. Esto muestra que si pudieras describir la reacción en términos de movimiento y colisión, entonces la hemos explicado. Esta combinación con el empirismo experimental le da al campo importancia intelectual. Transformó el confuso mundo de las drogas y las pinturas en los términos claros de una nueva revolución científica.

Robert Boyle está en el centro de este cambio.

Es más que un teórico. Está en el laboratorio. El trabajo de Boyle tiene una agenda clara de tres partes:
– Comprender las propiedades químicas de las sustancias mediante una observación precisa.
– Proporciona prueba experimental de la filosofía de las máquinas.
– Demuestra que todos los fenómenos químicos pueden reducirse a términos mecánicos.

Aunque fue un destacado químico experimental, a menudo se le pasa por alto en favor de sus escritos teóricos. Pero sus habilidades prácticas son la verdadera clave. Desarrolló técnicas críticas que siguen siendo fundamentales. Estos incluyen pruebas de reconocimiento de colores. Estos no son sólo trucos. Estos fueron los primeros intentos de crear criterios objetivos y reproducibles para identificar sustancias.

“El objetivo de su investigación era comprender las propiedades químicas de la materia y demostrar que todas las propiedades químicas pueden explicarse en términos mecánicos.”

El éxito de Boyle demostró que el modelo mecánico era más que una mera preferencia filosófica. Era una herramienta de trabajo. Esto permite a los químicos pasar de adivinar a medir. La puerta a la química moderna se abre mediante una observación precisa.