Newton y sus leyes universales

Newton y sus leyes universales

Isaac Newton, regalo de Navidad para el mundo, nació en una granja de un pueblecito inglés, el 25 de diciembre de 1642. Debió haber parecido, sin embargo, un regalo muy pequeñito, ya que su madre solía asegurar que, al nacer, podría haber cabido muy bien en un jarro de un litro. Este niño de dimensiones infranormales, nacido prematuramente de una madre que acababa de enviudar y del que no se esperaba que sobreviviera, crecería y llegaría a ser uno de los más grandes genios de la humanidad.
Las realizaciones efectuadas por Newton en matemáticas, mecánica, gravitación y óptica, fueron tan grandes y fundamentales, que cada una de ellas le habría valido fama imperecedera aun cuando no hubiese hecho nada más.
Al volver a casarse su madre (tenía el niño entonces unos dos años de edad), Isaac fue enviado a vivir con su abuela. Poco de lo conocido sobre él en esta época hubiese anticipado un genio excepcional. Demostró gran interés por los trabajos manuales: construyó un modelo de molino de viento (que funcionó), algunos relojes de agua y un reloj de sol en piedra (que ahora tiene en su poder la Sociedad Real de Londres). Era aficionado a la lectura y a la copia de dibujos y coleccionaba flores e hierbas.
A los catorce años fue llevado a vivir nuevamente con su madre, que acababa de enviudar por segunda vez (…), para ayudarla en las tareas de la granja. El joven Newton demostró carecer por completo de aptitudes para granjero. En vez de atender a sus obligaciones, leía, soñaba despierto o construía modelos de madera. Finalmente, su madre acordó que se preparara para ingresar en una escuela. Así, pues, a los dieciocho años, Newton salió para la Universidad de Cambridge, en cuyo famoso Trinity College fue aceptado.
Pasó cuatro años en Cambridge y, en 1665, obtuvo su título de Bachiller en Artes. En Cambridge fue protegido por Isaac Barrow, su profesor de matemáticas. Barrow reconoció que su alumno superaba el nivel común y lo animó a desarrollar su capacidad matemática.

La epidemia y los estudios
Inglaterra sufría una epidemia de peste bubónica que había eliminado a la décima parte de su población. Cambridge fue clausurado y los estudiantes volvieron a sus hogares. Newton volvió a la pequeña granja en la que había nacido y allí pasó la mayoría del tiempo, hasta que la universidad abrió nuevamente sus puertas, un año y medio después.
Los dieciocho meses que pasó junto a su madre fueron, probablemente, los más fructíferos que recuerda la historia de la ciencia. Newton esbozó las leyes básicas de la mecánica y las aplicó a los cuerpos celestes, descubrió la ley fundamental de la gravitación, inventó los métodos del cálculo diferencial e integral y echó las bases de sus grandes descubrimientos de óptica. Pasaría el resto de su vida científica explicando, difundiendo y aplicando estos descubrimientos, pero la creación tuvo lugar en aquellos dieciocho meses transcurridos entre el vigésimo tercero y vigésimo cuarto año de su vida.
Newton no dio a conocer al mundo sus maravillosos descubrimientos. Esta reserva suya habría de complicarlo en controversias y disputas a lo largo de toda su carrera.
Newton regresó para hacerse cargo de la ayudantía de una cátedra en Cambridge, cuando la universidad volvió a funcionar en 1667. Escaló posiciones rápidamente y, a los veintiséis años, sucedió a su profesor y patrocinador Isaac Barrow, en la cátedra de matemáticas.
Newton y los secretos de la luz
Por aquel entonces, había llevado a cabo considerable trabajo experimental en el estudio de la luz. Le molestaba que sus telescopios, como todos los de su época, produjeran imágenes festoneadas de color y por lo tanto borrosas. Intentando remediar este inconveniente, realizó un estudio detallado de la luz, para lo cual utilizó un prisma triangular de cristal. La experiencia básica consistía en hacer que un rayo de luz atravesara el prisma. Trabajaba en un cuarto oscurecido y obtenía el rayo de luz de un orificio practicado en la persiana. Observó que el rayo de luz blanco se descomponía en forma de franja con los colores del arco iris, que él denominó espectro. Los colores estaban dispuestos en este orden: rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, índigo y violeta.
A continuación obstruyó el paso de todos los colores menos uno, el violeta, por ejemplo. Hizo pasar este rayo de luz violeta por otro prisma, y notó que se desviaba, pero el color permanecía invariable, el violeta seguía siendo violeta. Repitió el experimento con cada uno de los restantes colores. Estos no se descomponían como lo había hecho la luz blanca, pero todos ellos se desviaban en distinta medida al atravesar el segundo prisma. Newton sacó una conclusión sencilla pero sorprendente: ¡la luz blanca del Sol era una mezcla de todos los colores del espectro! El cristal del prisma desviaba cada color en distinta medida y de este modo los separaba.
De este experimento extrajo Newton la certeza de que era imposible construir lentes que no produjeran orlas de color. Abandonó el telescopio de refracción y diseñó un telescopio reflector, que emplea un espejo cóncavo de metal para enfocar la luz de las estrellas. Dado que la luz no atraviesa cristal alguno en este tipo de telescopio, no existe desviación despareja de la luz ni orlas de color. Es interesante señalar que cerca de cien años después se comenzaron a producir lentes que no descomponen la luz. Estos lentes, que reciben el nombre de “acromáticos”, se construyen mediante la combinación de diferentes tipos de cristales ópticos.
Newton hizo por sí solo la construcción de la parte mecánica de su telescopio. El espejo medía alrededor de una pulgada de diámetro. El observatorio Monte Palomar (Instituto de Tecnología de la Universidad de California) cuenta con un telescopio cuyo espejo mide más de cinco metros de diámetro (!!).
Su trabajo en óptica, tema de su primera publicación científica, fue recibido tanto con críticas como con aplausos. Newton se vio obligado a defender sus teorías contra los sabios más capaces de sus días: Huygens, Hook y otros. En medio de estas controversias, tuvo ocasión de formular una de las claves del método científico: “La manera mejor y más segura de realizar trabajos científicos parece consistir en: primero, averiguar diligentemente y establecer por medio de la experimentación las propiedades de las cosas; y luego, desarrollar lentamente la teoría para explicar estas propiedades”.
La formulación de las leyes fundamentales de la mecánica clásica
A los treinta años o poco más, Newton era conocido en el mundo de la ciencia como un gran experimentador y teórico. Harto ya de tener que contestar críticas, decidió no publicar más descubrimientos. Continuó, no obstante, trabajando en torno de sus teorías y con esto y todo halló tiempo para desempeñarse en el Parlamento como representante de la Universidad.
En 1684, el famoso astrónomo Edmund Halley visitó a Newton con el propósito de cambiar ideas acerca de las teorías de Kepler sobre el movimiento de los planetas. De este cambio de ideas surgió para Halley la evidencia de que Newton había desarrollado en detalle una de las leyes más fundamentales, la de la gravitación universal. Halley logró convencer a Newton de que sus ideas debían ser publicadas y, para evitarle inconvenientes, ofreció hacerse cargo de todos los detalles y pagar los gastos de impresión, pese a no ser un hombre rico.
El resultado, que llevó por título Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, constaba de tres secciones denominadas “libros” y estaba escrito totalmente en latín, idioma científico de la época. Una traducción aproximada sería: Principios Matemáticos de la Ciencia. Los Principia, que marcan una etapa en la historia de la humanidad, demuestran que todos los movimientos, terrestres o extraterrestres, obedecen a las mismas reglas.
Todas las leyes del movimiento de Newton están desarrolladas en su libro. La primera de estas leyes dice: Todo cuerpo en reposo permanece en reposo a menos que sea forzado a cambiar; todo cuerpo en movimiento seguirá moviéndose a la misma velocidad y en la misma dirección, a menos que sea forzado a cambiar.
Newton se dio cuenta que, para hacer que un objeto se mueva, ya se trate de una manzana que cae de un árbol o de las mareas que se producen en el mar, es necesaria la presencia de una fuerza. Observe Ud. lo que pasa cuando el automóvil en que viajamos se detiene súbitamente: nosotros continuamos moviéndonos hacia adelante; o sea que continuamos en movimiento hasta que somos forzados a detenernos, tal vez por el choque contra el asiento delantero. Estos fenómenos habían sido advertidos antes de Newton, pero fue él quien los explicitó matemáticamente.
La segunda ley enseña que la fuerza aplicada puede ser medida en comparación con el grado de variación del movimiento. Grado de variación del movimiento es lo que se llama aceleración y se refiere a la rapidez con que aumenta o disminuye la velocidad.
La tercera ley dice que toda acción provoca una reacción de igual intensidad y de sentido contrario. Esto tiene numerosas aplicaciones, de las cuales la más espectacular es el vuelo de los cohetes. Observe Ud. un regador de césped: mientras el agua abandona la boquilla, la boquilla retrocede.
La ley de la gravitación universal es la más sorprendente. En ella, Newton afirma y prueba que cada partícula de materia atrae a toda otra partícula de materia. No solo la Tierra atrae a la manzana, sino que, además, la manzana atrae a la Tierra. Esto se aplica a todos los planetas. El Sol atrae a la Tierra, la Tierra atrae a la Luna y la Luna atrae a la Tierra. Mostró que la atracción entre los cuerpos depende de la masa de esos cuerpos y de la distancia que los separa, y enseñó a calcular estas fuerzas.
El segundo libro de Principia desarrolla las ideas del primero, pero incluye algunas de las causas que se oponen al movimiento. Expone, por ejemplo, las formas que debe tener un barco para originar menor resistencia al avance. En este libro, además, da una explicación matemática del movimiento ondulatorio que tan importante ha resultado en la física moderna.
El tercer libro es reconocido como un sobresaliente triunfo de la inteligencia humana. Newton toma en él los principios de movimientos y de la gravitación tal como los dedujo de sus observaciones de los objetos terrestres, y extiende estos conceptos a la Tierra y a los planetas que giran en torno del Sol. Calculó la masa del Sol y de la Tierra. Mostró a qué se debe atribuir, matemáticamente, el hecho de que la Tierra sea un cuerpo aplanado en los polos y abultado en el Ecuador. Analizó las principales perturbaciones que se producen en la órbita que la Luna sigue alrededor de la Tierra y demostró exactamente cómo son producidas por la atracción solar. Explicó la atracción que el Sol y la Luna ejercen sobre las aguas de los mares y elaboró así la teoría matemática acerca de las mareas.
Los últimos años
En 1699 fue designado director de la Casa de la Moneda y dirigió la reforma del diseño de las monedas, las que hizo a fuerza de falsificaciones. En 1703 fue elegido presidente de la Sociedad Real y en este cargo lo sorprendió la muerte. Había sido elevado a la nobleza por la reina Ana, en 1705.
En 1727, a los ochenta y cinco años, murió y fue inhumado en la Abadía de Westminster. Sabio sobresaliente de su época, reconoció su deuda para con quienes le habían precedido, con las siguientes palabras: 

Si he llegado a ver más lejos, ha sido gracias a que he subido a los hombros de gigantes”…

Tomado de: espacial.org

 
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