Física (Galileo Galilei)
El Movimiento como Estado
Galileo Galilei, considerado el padre de la física moderna, en su libro Discurso sobre el nacimiento de una nueva ciencia, aborda el antiguo problema del movimiento desde una perspectiva innovadora: las matemáticas. Galileo afirma que el lenguaje del universo está escrito en caracteres matemáticos y que el físico debe comprenderlo a través de ellas. Esta nueva ciencia no se preocupa por el porqué del movimiento, sino por el cómo.
Diálogo sobre los Dos Máximos Sistemas del Universo
En su obra más popular, Diálogo sobre los dos máximos sistemas del universo, Galileo confronta dos visiones del mundo a través de un diálogo entre tres personajes:
- Salviati: Representa la tesis de Galileo (heliocentrismo).
- Simplicio: Defiende la tesis de Aristóteles, Ptolomeo y el cristianismo (geocentrismo).
- Sagredo: Busca aprender y comprender.
A través del ejemplo de una piedra que cae desde el mástil de un barco, tanto en reposo como en movimiento uniforme, Salviati explica que la piedra cae en el mismo lugar porque comparte el movimiento del barco. Introduce los conceptos de movimiento absoluto y relativo, argumentando que las nubes y los pájaros se mueven junto a la Tierra debido a un movimiento absoluto e inercial.
Para Galileo, el movimiento no es un proceso, sino un estado. Al ser un estado, no es una cualidad y, por lo tanto, se puede describir matemáticamente. La física de Galileo resuelve el problema del movimiento al considerarlo un estado que no necesita una causa, eliminando la necesidad de explicarlo.
Método Científico
El Método Hipotético-Deductivo
El método científico de Galileo, hoy conocido como hipotético-deductivo, se observa en su forma de trabajar y se compone de tres partes:
- Suposición o conjetura: Se observa un problema en la naturaleza y se propone una suposición (hipótesis).
- Definición: Se intenta formular una definición matemática y, a partir de ella, se deducen consecuencias.
- Resolución: Se llega a la resolución del problema. Si la hipótesis es correcta, se llega a una teoría.
Galileo critica a Aristóteles por afirmar que la ciencia comienza en la experiencia, argumentando que la ciencia comienza en la teoría.
El Juicio de Galileo
Enfrentamiento entre Ciencia y Religión
El juicio a Galileo por defender la teoría heliocéntrica se puede entender en dos niveles:
- Un enfrentamiento entre el poder establecido (la Iglesia) y la nueva burguesía laica, donde la ciencia representa un nuevo poder emergente que rivaliza con el clero.
- Una confrontación entre la visión científica de Galileo y la visión dogmática de la Iglesia, un choque de paradigmas.
Galileo no puede aceptar la visión geocéntrica de la Iglesia por varias razones:
- Tiene una concepción esencialista de las teorías científicas.
- Sus observaciones con el telescopio confirman que el mundo es homogéneo, no dividido en dos esferas como proponía la cosmología aristotélica.
- Su física resuelve los problemas fundamentales planteados a la teoría heliocéntrica.
La Teoría del Doble Lenguaje
Para defenderse, Galileo utiliza la teoría del doble lenguaje, inspirada en la teoría de la doble verdad de Averroes. Averroes postulaba dos verdades: la verdad del Corán y la verdad de la ciencia (razón).
La famosa frase de Galileo, «La Biblia nos enseña cómo ir al cielo, la astronomía nos enseña cómo van los cielos«, ilustra esta idea. Existen dos lenguajes: el lenguaje de la salvación (Biblia) y el lenguaje de la ciencia (matemático y empírico). Al haber dos lenguajes, Galileo argumenta que no hay conflicto real con la Iglesia, ya que son dos formas de hablar. La Biblia utiliza un lenguaje simbólico, mientras que el lenguaje matemático es descriptivo y explicativo de la realidad.
La Iglesia rechaza la teoría del doble lenguaje y mantiene la subordinación de la ciencia a la teología. Cualquier verdad científica que contradiga la Biblia es considerada falsa. Galileo es condenado y se le ofrece la oportunidad de retractarse para evitar la muerte en la hoguera. Aunque deja de escribir sobre astronomía, continúa trabajando en física, demostrando la verosimilidad del movimiento de la Tierra y la universalidad de las leyes que rigen el movimiento de los cuerpos celestes y terrestres.
Johannes Kepler
Las Leyes del Movimiento Planetario
Johannes Kepler descubre las leyes matemáticas que rigen el movimiento de los cuerpos celestes. Al igual que Galileo, Kepler creía que la esencia del mundo es matemática y que la armonía del universo se revela a través de ella. Inicialmente, Kepler intentó construir un modelo del universo basado en la teoría de los cinco sólidos perfectos de Pitágoras, pero fracasó al descubrirse nuevos planetas.
A partir de las precisas observaciones de Tycho Brahe, Kepler se dedicó a resolver el problema del movimiento de Mercurio, que se desplazaba 8 minutos en su órbita. Finalmente, Kepler rompe con el dogma del movimiento circular y propone que la órbita de Mercurio es elíptica. Formula las tres leyes del movimiento planetario:
- Las órbitas de los planetas son elípticas y el Sol se encuentra en uno de los focos.
- El área barrida por el vector que une al Sol con un planeta es la misma en tiempos iguales.
- El cuadrado del período de revolución de un planeta es proporcional al cubo del semieje mayor de su órbita.
Isaac Newton
Síntesis de la Física y la Astronomía
Isaac Newton resuelve los problemas planteados por Galileo en física y Kepler en astronomía. Realiza una síntesis entre ambas disciplinas, logrando la unificación y universalización de las leyes de la ciencia. Descubre que las leyes que gobiernan el movimiento de los cuerpos celestes y terrestres son las mismas. A partir de este principio, construye un modelo del universo con un lenguaje matemático, plasmado en su obra Principios matemáticos de la filosofía natural.
Principios Fundamentales de la Física Newtoniana
La física de Newton se basa en tres principios fundamentales:
- El espacio: Un espacio matemático, geométrico, homogéneo e infinito.
- El tiempo: Un tiempo matemático, homogéneo, continuo y eterno.
- La materia: Partículas elementales que se mueven en el espacio a través del tiempo, sujetas a las leyes fundamentales de la física.
Leyes de la Dinámica
Newton formula las tres leyes de la dinámica:
- 1ª Ley (Principio de inercia): Todo cuerpo permanece en estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que una fuerza externa actúe sobre él.
- 2ª Ley (Principio fundamental de la dinámica): La fuerza que actúa sobre un cuerpo es igual a la masa del cuerpo multiplicada por su aceleración (F = m*a).
- 3ª Ley (Principio de acción y reacción): Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este último ejerce una fuerza igual y opuesta sobre el primero.
Estas leyes se unifican en la Ley de la Gravitación Universal, que describe la fuerza de atracción entre dos cuerpos con masa.
Cosmovisión de la Física Clásica
El Universo Mecánico y Determinista
Según Copérnico, la imagen que subyace a la física moderna es la imagen cinética corpuscular del universo: un espacio vacío e infinito donde las partículas materiales se encuentran en constante movimiento. Este universo funciona de forma mecánica y determinista, sometido a leyes necesarias que determinan el movimiento de la materia.
El Determinismo Científico y el Ateísmo Científico
Pierre-Simon Laplace formula la imagen materialista y determinista del universo. Propone que si una mente científica conociera el estado del universo en un momento dado, podría predecir con certeza absoluta su futuro y describir su pasado, ya que el pasado determina el presente y el presente determina el futuro. Una vez que se conozcan todas las leyes que gobiernan el universo, se tendrá una imagen completa y definitiva del mismo.
Esta visión determinista lleva al ateísmo científico de los siglos XVIII y XIX, que sostiene que la ciencia puede explicar el universo por sí sola, haciendo de Dios un invento de la mentalidad no científica para cubrir la ignorancia humana. El determinismo científico implica que si no se sabe cómo son las cosas, es porque aún no se conocen las leyes que las gobiernan.