dimarts, 6 octubre de 2009

"La Naturaleza está escrita en lenguaje matemático". La revolución científica del s. XVII

Fuente:http://www.artehistoria.jcyl.es/historia/contextos/1891.htm

Época: Barroco
Inicio: Año 1600
Fin: Año 1660



Filósofo Pascal, grabado de Desprez Filósofo



En su "Saggiatore" (1623) Galileo escribía lo siguiente: "La Naturaleza está escrita en lenguaje matemático". La fórmula es realmente revolucionaria, pues el concepto antiguo de Naturaleza como organización de sustancia, de formas y de cualidades, es sustituido por uno nuevo: la Naturaleza como conjunto coordenado de fenómenos cuantitativos. Y no sólo se modifica el concepto acerca de la Naturaleza, sino también el de investigación científica de la misma

En efecto, uno de los cambios de actitud más característicos de la nueva investigación científica fue el de buscar la comprensión de la Naturaleza no por la observación inmediata, sino por las subyacentes estructuras matemáticas y mecánicas, tratando de descubrir, mediante análisis teóricos sistemáticos y cuantitativos, la auténtica estructura del mundo real. 

Para Galileo y sus coetáneos, la física aristotélica, todavía dominante en los círculos universitarios a principios del siglo XVII, no sólo era inexacta sino errónea. Y por ello tomaron la decisión de rechazarla. Las palabras de Galileo podrían ser propiedad de cualquiera de aquellos científicos: "la ciencia está escrita en el más grande de los libros, abierto permanentemente ante nuestros ojos, el Universo, pero no puede ser comprendido a menos de aprender a entender el lenguaje y a conocer los caracteres con que está escrito. Está escrito en lenguaje matemático y los caracteres son triángulos, círculos y otras figuras geométricas, sin las que es humanamente imposible entender una sola palabra; sin ellas uno vaga desesperadamente por un oscuro laberinto...".
 
Una vez que se aceptó esta propuesta de Galileo nació la nueva física, como el estudio de las propiedades primarias y reales, matemáticas y mecánicas, en profundo contraste con la física aristotélica. 


Al formular explícitamente el programa metodológico de la nueva física, entendida como búsqueda de leyes primarias de la Naturaleza y de los procesos subyacentes que producen las apariencias de las cosas, la nueva filosofía científica introducía un cambio sistemático en los interrogantes planteados a la Naturaleza y en los criterios para aceptar las conclusiones. 

La novedad, por consiguiente, de la nueva filosofía radicaba en el intento de utilizar los éxitos del análisis experimental, matemático y cuantitativo, como el único criterio para decidir sobre las conclusiones acerca de la naturaleza de las cosas. Esto cambió la imagen, no sólo del Universo, sino de sus partes. 

En lugar del modelo orgánico del cosmos aristotélico, con partes relacionadas con el todo, el Universo era contemplado como una gran máquina automática. 


"Lo que yo pretendo -escribía Kepler- es demostrar que la máquina celeste no debe compararse a ningún ser viviente de carácter divino, sino a un aparato de relojería... porque casi todos sus movimientos tienen lugar merced a una simple fuerza magnética, del mismo modo que en un reloj todo depende de un simple peso. Además, yo demuestro que estos conceptos físicos pueden expresarse a través del cálculo y de la geometría". 

Las "Dioptrice" de Kepler (1611), los "Discorsi" de Galileo (1638), el "Horologium oscilatorium" de Huygens (1673) y los "Principia matemática" de Newton (1687), son ejemplos sobresalientes de tratados presentados en estilo geométrico que, partiendo de una serie de primeros principios -axiomas, definiciones, postulados e hipótesis-, abordaban resultados eficientes. 


El problema residía en descubrir estos principios en las relaciones causales de las propiedades primarias y en que las especulaciones a priori no se contradijesen con los datos de la experiencia

Los autores de la época vieron en este proceso de investigación (por el que el Universo observado era primero anatomizado y después racionalmente reconstruido de acuerdo con los principios descubiertos) una estructura definida, a la que Galileo y Castelli llamaron método resolutivo y compositivo, que derivaba de la lógica que se enseñaba en Pisa y en Padua en el siglo XVI. 


Descartes, después, aplicó los términos de análisis y síntesis. Dicho de otra manera, se partía del análisis del problema objeto de estudio antes de abordarlo experimentalmente.  

A la luz de este análisis teórico antecedente, podían ser individualizadas posibles situaciones experimentales en las que, modificando uno a uno los factores causales considerados esenciales, se forzaba a la Naturaleza a responder a preguntas que la simple observación no habría podido resolver. El objetivo común de los científicos era, en consecuencia, demostrar cómo podían determinarse relaciones causales irrefutables entre los distintos fenómenos, considerando que las causas eran la estructura abstracta subyacente bajo las propiedades primarias.


De ese modo, Bacon hizo una importante contribución a la lógica de la investigación con la sistemática exposición de su método de eliminación en el "Novum Organum" (1620). 


La verdadera inducción de Bacon se basaba en reunir ejemplos de un determinado fenómeno (en su caso, el calor), que clasificaba en tablas (de ausencia y presencia, de desviación o ausencia en la proximidad y de grados de comparación). La inducción consistía en el rechazo de una relación causal entre fenómenos que no estuviesen a la vez ausentes o presentes.

Por su parte, la contribución hecha por Descartes difirió bastante de la realizada por Galileo o Bacon. El pensamiento de Descartes representó un gran impacto para sus coetáneos, de influencia duradera gracias a la publicación de su "Principia philosophiae", en los que intentó una reducción completa de todas las formas del cambio físico a una sola: el movimiento. 

La base de la reducción de Descartes estribaba en la división del mundo creado en dos esencias o naturalezas simples mutuamente excluyentes: la extensión y el pensamiento. Puesto que el mundo material no es más que extensión, de la que el movimiento es un modo de ser que se presenta en diversos estados de complejidad, las leyes de la Naturaleza se identifican con las leyes del movimiento. 

La nueva filosofía de Galileo, Kepler, Bacon y Descartes liberó a las ciencias naturales de sus antiguas ligaduras y las sometió a los hechos y a un mayor rigor en la apreciación de la exactitud matemática como algo distinto de la argumentación teórica. 


Esto condujo a poner cada vez más énfasis en a precisión, tanto en el cálculo como en la observación, y a enriquecer los sentidos con instrumentos u órganos artificiales. 

A este respecto, la primera mitad del siglo XVII estaba destinada a revelar el latente poder de tales instrumentos más que a aplicarlos. Así, en 1610 se usaba una especie de microscopio; en 1603 Galileo ideó un termómetro de aire y perfeccionó el telescopio; hacia 1640 el barómetro tuvo una notable importancia y el péndulo fue incorporado hacia 1656 por Huygens.


El Geógrafo Alquimista La lección de anatomía del doctor Nicolaes Tulp



Tras el rico período del Renacimiento, durante el cual Europa entró en contacto con la ciencia de la Antigüedad, la primera mitad del siglo XVII es de una importancia capital en la historia del pensamiento científico pues ve nacer una nueva ciencia, moderna, experimental y cuantitativa, que se desarrollará en los siglos siguientes. Los progresos realizados en las matemáticas son importantísimos: nacen o se renuevan el álgebra, la teoría de los números, el cálculo de probabilidades, la geometría proyectiva y el cálculo infinitesimal. Las matemáticas se aplicarán a las diversas ramas de las ciencias físicas: a la dinámica, constituida en ciencia autónoma desde Galileo a Newton; a lamecánica celeste, cuyos principios fundamentales formularon Kepler y Newton con los precedentes copernicanos, y a la óptica. En el campo experimental se produjeron también enormes progresos gracias a la invención de las lentes y del microscopio, al descubrimiento de las leyes de la óptica geométrica y al estudio de fenómenos magnéticos y eléctricos. En medicina se descubre la circulación mayor de la sangre y se desarrolla la anatomía microscópica. Durante el siglo XVII se sustituyó la física de las cualidades por la física cuantitativa, el cosmos jerarquizado y cerrado por un Universo indefinido y el mundo sentido de la percepción inmediata por el mundo pensado del matemático. Todo eso era nuevo entonces y para descubrirlo era necesario que se produjera una verdadera revolución, mirar el mundo con ojos nuevos. En efecto, estos progresos no se entenderían sin la profunda transformación de las mentalidades y los métodos científicos y sin la participación de investigadores audaces, todos ellos creadores de la ciencia moderna: Kepler, Galileo, Malebranche, Fermat, Leibniz, Newton, Bacon, Harvey, Napier, Pascal,Descartes, Gassendi, Torricelli y otros. 

El gran mérito de esos científicos fue que descubrieron y establecieron los principios y las bases de la ciencia moderna. En el terreno de los descubrimientos su aportación fue impresionante: las leyes de Kepler, la mecánica de Galileo, el sistema circulatorio de Harvey, la geometría de Descartes, la geología de Stenon, la óptica astronómica de Newton, etc. ¿Cómo se lograron esos resultados? La solución consistía en derrocar la idea de investigación y de ciencia que reinaba desde 
Aristóteles, atacar directamente su doctrina, sustituir el milagro griego por una nueva forma de contemplar la Naturaleza.


La nueva ciencia fue instaurada al margen de la enseñanza oficial. Esto puede apreciarse, en primer lugar, en la diversidad de ocupaciones y en el origen social de los científicos y, en segundo lugar, en las 
condiciones en que llevaron a cabo su labor científica


Los críticos de la situación en que se encontraba la enseñanza científica a principios del siglo XVII coinciden en gran medida en el diagnóstico de sus dolencias. El crítico más sistemático fue Francis Bacon. 

En su obra "Advancement of learning" (1605) y más tarde en su "Novum organum" (1620), así como en el prefacio de la "Instauratio magna" (1620), ofrecía un diagnóstico mediante la interpretación de la historia del movimiento científico. En su opinión, sólo habían existido tres sociedades en las cuales, durante un corto espacio de tiempo, las ciencias progresasen: Grecia, Roma y la Europa de su tiempo. Pero aún en esos períodos favorables los avances habían sido vacilantes. Propugnaba como método de investigación una indagación de la naturaleza de tipo experimental. El fracaso de las ciencias teóricas para acrecentar sus conocimientos mediante la investigación lo comparaba Bacon al fracaso del sistema universitario de su época. 

Científicos como Descartes y Torricelli urgían, por su parte, a que se procediese a una mayor extensión de los estudios científicos en las universidades y a una mayor dotación económica a los investigadores. Sin embargo, y pese a los críticos del sistema educativo universitario, los grandes hombres de ciencia fueron, sin excepción, graduados universitarios. Fueron las instituciones educativas tradicionales las que formaban a los hombres. De los estudios obligatorios de la lógica de Aristóteles y su física aprendieron los elementos de un sistema teórico científico, adquirieron una experiencia técnica y desembocaron en una nueva filosofía. Si es verdad que los graduados universitarios adquirieron una formación técnica fuera de la universidad, fue la formación universitaria recibida la que les hizo comprender la importancia de crear no sólo una tecnología científica, sino una nueva filosofía experimental.


La ciencia teórica mantenía aún su estructura tradicional en el "quadrivium" (aritmética, música, geometría y astronomía) para formar a la juventud en la virtud por medio de las humanidades, que se enriquecían con algo de óptica. Se estudiaba también medicina y física. La enseñanza tradicional de estos contenidos se reducía a la lectura y comentario de las obras de 
Euclides,Tolomeo, Aristóteles, Galeno y, cuando las circunstancias eran propicias, de autores más recientes. 


En 1650 ninguna universidad se había reorganizado conforme a los deseos de los innovadores. Las aportaciones oficiales se redujeron a la creación de nuevas cátedras y de algún material (físico, astronómico o botánico).

LA ASTRONOMÍA 

El siglo XVII fue una época de extraordinaria renovación de la astronomía, la edad de oro de los observadores del cielo, en la que serán confirmadas y completadas las concepciones que Copérnico había defendido durante el siglo XVI. Las supervivencias escolásticas serán eliminadas poco a poco. Por otra parte, se descubrirán instrumentos de observación nuevos. La geografía, el arte de la navegación, la geodesia, la física se beneficiarán de los progresos de la astronomía y de sus novedades instrumentales.

La figuras que abren el umbral de la revolución astronómica del siglo XVII fueron Kepler y Galileo. 


 Johannes Kepler (1571-1630) estudió astronomía en Tubinga donde entró en contacto con el copernicanismo, que sería en adelante la idea rectora de toda su obra. Precisamente, en su "Prodromus dissertationum cosmographicarum" (1596), explicó las razones para rechazar el sistema de Ptolomeo, aunque lo más importante de esta obra es la formulación de su primer descubrimiento: los planos de las órbitas de los planetas, próximos entre sí, pero sin confundirse, pasan por el Sol, cuyo papel en los movimientos planetarios es fundamental. En 1601 sucedió como astrónomo imperial a Tycho Brahe, y en 1604 publicó su "Optica", en la que definió el rayo luminoso, explicó la reflexión de la luz y mostró que la refracción atmosférica desvía la luz de todos los astros indistintamente hasta el cenit. Pocos años más tarde publicó su "Dioptrice" (1611), que presenta una teoría de las lentes y las ideas fundamentales del telescopio astronómico. Pero lo más importante de la investigación de Kepler fue el enunciado de sus tres leyes experimentales del movimiento de los planetas alrededor del Sol, que desempeñaron un papel decisivo en la elaboración de la síntesis de Newton. La primera establece que cada planeta describe en sentido directo una órbita elíptica, uno de cuyos focos está ocupado por el Sol. La segunda dice que las áreas descritas por el radio vector que une el centro del planeta con el centro del Sol son proporcionales a los tiempos empleados en barrerlas. Y la tercera, formulada en su "Harmonices, Mundi, Libri" (1619), propone que los cuadrados de los tiempos de las revoluciones siderales de los planetas son proporcionales a los cubos de los semiejes mayores de sus órbitas.

Como Kepler, 
Galileo estaba convencido de la exactitud del sistema deCopérnico. Su fama como astrónomo data de sus observaciones de la "Nova" de 1604, que había aparecido en la constelación de Ofiuco. Lejos de ser una mera observación, Galileo dedujo que si la "Nova" era un fenómeno celeste, un astro lejano, la opinión de Aristóteles sobre la inmutabilidad del cielo era falsa. En 1609 construyó una lente de aproximación y observó con ella el cielo. Los descubrimientos que hace gracias a ella y que publicó en su "Siderus nuncius magna" (1610) son enormes: describe el relieve de la Luna, halla la confirmación de que la Tierra brilla como los demás planetas, descubre estrellas desconocidas en la constelación de Orión y en las Pléyades. La Vía Láctea se le presentó como un compacto conjunto de estrellas y no como una nebulosidad que reflejara el brillo del Sol o de la Luna, ni como un meteoro, de tal manera que corregía con ello las ideas del propio Aristóteles. Igualmente, anunció en el "Siderus" el descubrimiento de los satélites de Júpiter y concluyó, observándolos, que no eran astros fijos sino errantes en revolución alrededor de aquel planeta. También calculó las fases de Venus y de Marte y descubrió en sus observaciones el anillo de Saturno y las manchas solares. Tales descubrimientos aportaban pruebas incontestables en favor del sistema de Copérnico. Él mismo escribía que "estas novedades serán el funeral o más bien el final y el juicio último de la seudofilosofía; han aparecido ya signos en la Luna y el Sol. Y espero oír sobre este punto grandes cosas proclamadas por los peripatéticos para mantener la inmutabilidad de los cielos; no sé ya cómo podrán salvarla y mantenerla". (1612).


El fin de los anticopernicanos que anunciaba el propio Galileo era inmediato, pero las resistencias, aunque durarían poco, se volvieron contra él mismo. En 1616 la Inquisición declaró absurda, falsa, impía y herética la opinión que coloca al Sol en el centro del mundo,... puesto "que es contraria al testimonio de la. Sagrada Escritura. Es también absurdo y falso decir que la Tierra no está inmóvil en el centro del mundo...". Galileo contestó en su "Il Saggiatore" (1623) y en el "Diálogo" (1632) explicando su oposición a Aristóteles. Precisamente, tras la publicación de esta obra fue juzgado y encarcelado y obligado a firmar la fórmula de abjuración.
La culminación de la revolución astronómica del siglo XVII estuvo representada por los trabajos de 
Newton. La originalidad del pensamiento newtoniano reside en que desarrolló plenamente el cálculo de las fuerzas centrífugas, dedujo del movimiento de los planetas la intensidad de las fuerzas centrípetas, que contrapesan las centrífugas para que los astros se mantengan permanentemente en su órbita. De ese modo, halló que el Sol atrae a los planetas en razón inversa del cuadrado de la distancia de los mismos respecto a aquél y, finalmente, aportó a la astronomía un nuevo instrumento de observación: el telescopio de reflexión.
El astrónomo