Newton, el hombre que lo supo todo

Entre los hombres de conocimiento hay eruditos, sabios, genios y Newton. Si el genio es un hombre que asombra a los sabios, Newton fue el hombre que asombró a los genios. Obsérvese que los que tienen un lugar en la historia de las ciencias lo alcanzaron por algún aporte notable a una de ellas. ¡El inglés creó dos ciencias: la física y el cálculo! Fue capaz de reunir en una teoría orgánica los dispersos aportes de Arquímedes, Galileo, Copérnico, Kepler, Hooke, Snell, Pascal y Picard, y los enriqueció hasta cubrir buena parte del pénsum de la física clásica. (Lea: PACE, la misión climática de la Nasa para estudiar el océano y la atmósfera)

Entre los hombres de conocimiento hay eruditos, sabios, genios y Newton. Si el genio es un hombre que asombra a los sabios, Newton fue el hombre que asombró a los genios. Obsérvese que los que tienen un lugar en la historia de las ciencias lo alcanzaron por algún aporte notable a una de ellas. ¡El inglés creó dos ciencias: la física y el cálculo! Fue capaz de reunir en una teoría orgánica los dispersos aportes de Arquímedes, Galileo, Copérnico, Kepler, Hooke, Snell, Pascal y Picard, y los enriqueció hasta cubrir buena parte del pénsum de la física clásica. (Lea: PACE, la misión climática de la Nasa para estudiar el océano y la atmósfera)

Cuando trabajaba en la formulación de la teoría de la gravitación universal encontró que la matemática de su tiempo (álgebra y geometría analítica) era insuficiente para abordar el problema. Entonces suspendió sus experimentos, tomó pluma y papel, descubrió el cálculo, volvió al laboratorio y estampó la fórmula que rige la caída de los cuerpos graves, las trayectorias de los proyectiles, la circunvolución de la Luna y el equilibrio de los sistemas planetarios: F = G Mm / r².

Este ensayo pretende repasar su obra tocando apenas su tenue vida. Newton fue un científico sin amor, sin amigos, y los únicos rasgos humanos que dejó entrever —el orgullo, las alegrías, los celos y la mezquindad— fueron también de carácter profesional.

En dos siglos, el XVI y el XVII, la física avanzó más que en toda su historia anterior. El fenómeno obedeció a una inusual conjunción de talentos: Copérnico, Galileo, Kepler, Snell, Boyle, Hooke, Descartes, Pascal, Leibniz y Huygens vivieron y velaron en este período. Y quiso el azar o los astros que las dos figuras más importantes de este alto grupo se relevaran con precisión matemática. Newton nació en 1642, año de la muerte de Galileo.

No fue un niño prodigio, ni Mozart ni Galois, aunque sí reflexivo, ingenioso en las tareas manuales y amante de los libros, en especial Los misterios del arte y la naturaleza, de J. Bate, un texto rico en ilustraciones e indicaciones prácticas sobre la preparación de tinturas, fuegos artificiales, jabón para pompas, carnada para peces y artículos sobre el gusano de seda, las armas de fuego, el imán, los rayos, los barcos, las cometas...

Su tiempo

Le tocó un buen siglo. En el XVII Inglaterra era una monarquía parlamentaria y su Iglesia había roto con Roma. Los artistas y los hombres de ciencia no tenían que lidiar con reyes omnipotentes ni con el celo de la Inquisición romana, e Inglaterra vivió una época de fecundidad científica y artística sin precedentes. Los científicos Boyle, Hooke, John Wilkins, William Harvey, William Gilbert, Bacon y Locke, y los artistas Shakespeare, Marlowe, Dryden, Hogarth, Samuel Johnson y Turner son nombres del período.

Quizá nada refleje mejor el espíritu de la época que la fundación de la Royal Society en 1662. En su escudo de armas se leía Nullius in verba (al dictado de nadie), para significar que no estaba al servicio de intereses políticos ni religiosos. Su propósito era agrupar los hombres de ciencia y proporcionar el foro para discutir teorías y problemas técnicos y atesorar la información resultante. Fenómenos naturales, teratología, artes, metalurgia, manufacturas, cronología, inventos, teorías, todo era de interés para la Sociedad. Los maestros y sus oficiales (armeros, fundidores, constructores, vinicultores, joyeros, boticarios, vitralistas) también fueron convocados.

El provinciano Isaac Newton llegó al Trinity College de la U. de Cambridge, en Londres, una mañana de junio de 1661. La mera fachada debió abrumarlo. Además de su prestigio intelectual, el Colegio era la más majestuosa de las facultades de la cristiandad. Fue admitido como becario, un estudiante que pagaba sus estudios haciendo oficios domésticos para el Colegio. Tenía 18 años, tres o cuatro de retraso con relación a los noveles. Era de baja estatura, tímido, poco agraciado y de posición social inferior a la de sus compañeros. También era inferior su formación académica.

Para acortar distancias compró los Elementos de Euclides y la Geometría analítica de Descartes y los estudió en las noches por su cuenta. En 1664 ganó la beca que el Trinity otorgaba por concurso a sus mejores estudiantes. Obtuvo así una pequeña asignación para gastos personales y pudo renunciar a las obligaciones de los becarios.

La peste

En abril de 1665 se registraron en Londres las primeras víctimas de la peste bubónica. Las casas de los enfermos eran marcadas con una cruz roja, clausuradas con todos sus moradores dentro, declaradas en cuarentena y vigiladas día y noche. La municipalidad o los vecinos les suministraban alimentos a sus moradores por las ventanas. Sin embargo, al cabo de un año, habían muerto cien mil personas en Londres, la quinta parte de la población, a consecuencia del mal.

Entonces Newton viajó a Woolsthorpe, su pueblo natal, donde pasó dos años cruciales para la física.

En el período comprendido entre junio del 65 y abril del 67 Newton descubrió el cálculo y la teoría del color, y tuvo la intuición, al ver caer una manzana, que desembocaría años después en la teoría de la gravitación universal. Pues fue en ese instante cuando se le ocurrió pensar que “la manzana que cae y la Luna, que no cae” podían obedecer a la misma fuerza (la frase es de Sábato).

Fue también en Woolsthorpe donde descubrió la teoría del color: el rayo de sol que hizo pasar a través de una pequeña pirámide de cristal se abrió como un abanico con los colores del arco iris. Explicó el fenómeno postulando el diferente grado de desviación para cada color (refrangibilidad). También es de esta época la teoría corpuscular: “La luz está compuesta de pequeñas partículas luminosas que se desplazan a altas velocidades en línea recta”.

En 1666 descubrió el método de las fluxiones, poderosa herramienta del cálculo diferencial. En los años siguientes resolvió problemas de cuadraturas, velocidades, introdujo los diferenciales y encontró la relación entre el cálculo diferencial y el integral. (Puede leer: Europa aprobó el lanzamiento de una misión a Venus en 2031)

Newton en la Royal Society

En 1671 fue nombrado miembro de la Royal Society, uno de los tres más selectos círculos científicos de Europa, junto con las Academias de Ciencias de París y de Berlín.

En 1672 envió a la Royal su teoría del color y la naturaleza de la luz, trabajo que consideraba “el más importante descubrimiento sobre las operaciones de la naturaleza”. Y tenía razón, porque lo único que podía superar a su óptica era la teoría de la gravitación, que aún no estaba a punto. El documento ampliaba los resultados obtenidos durante los años de la peste en Woolsthorpe.

En abril de 1676 se realizaron con éxito en la Royal los “experimentos prismáticos” que confirmaron la teoría del color. La noticia lo animó tanto que anunció la publicación de todos sus estudios sobre óptica, noticia que produjo gran expectativa en la comunidad científica. La obra estaba muy adelantada cuando fue consumida por el fuego. Una vela, que había dejado encendida por olvido sobre su mesa de trabajo mientras salía a cenar, se consumió sobre los papeles y el fuego se extendió a toda la habitación. El hecho estuvo a punto de enloquecerlo.

Años después el trabajo fue reescrito y se publicó en 1704. Fueron treinta años de oscuridad para la óptica. (Lea también: En la luna Mimas de Saturno encuentran un océano subterráneo)

La alquimia fue otra de sus pasiones. Consagró a su estudio años y mucho dinero con el mismo resultado de todos sus desafortunados colegas: convirtió oro en escoria.

Trabajó en la cronología de los sucesos antiguos y dejó uno de los cuatro sistemas en que se apoyaron los historiadores hasta el siglo XIX (los otros eran los sistemas de Scaligero, Petavio y Marsham), compulsando sucesos astronómicos y documentos literarios: los Vedas, el Zen Avesta, la Ilíada, el Antiguo Testamento. No fueron menos los años dedicado al estudio de la teología y las lenguas muertas, asunto que ningún erudito que se respetara podía descuidar.

En 1679 su madre enfermó gravemente y murió. Newton veló junto a su lecho los últimos días, y heredó las tierras y los varios centenares de libras que le había dejado a la señora su segundo esposo, un pastor anglicano. Ahora era un hombre adinerado.

Las fechas del cálculo

En 1684 Leibniz descubrió el cálculo por métodos geométricos. Ese mismo año Newton lo estaba descubriendo por métodos algebraicos. Hacia 1686 el método de Leibniz fue conocido por la élite matemática europea, que recibió perpleja el poderoso instrumento y ovacionó a su creador. Desde la isla, Newton escuchó las ovaciones y rabió de celos. ¡Él era el único descubridor del cálculo! Publicó entonces los Principia mathematica philosophiæ naturalis (1686), un tratado de física en el que insertó apresuradamente un apéndice sobre su cálculo “algebraico”.

La polémica sobre la paternidad del cálculo polarizó a Europa y enfrentó a los dos genios. Atrás quedaron los tiempos en que Newton y Leibniz intercambiaban cartas llenas de primicias científicas. Estaban en el punto más alto de la historia de la matemática. Los métodos que estaban descubriendo resolvían milenarios problemas de la matemática, la física y hasta de la filosofía. Ahora se podían realizar sumas infinitas o calcular la velocidad de un proyectil en cualquier instante de su vuelo. La cuadratura del círculo, la braquistocrona (el camino más rápido entre dos puntos), la mecánica celeste y las aporías de Zenón de Elea estaban resueltas.

Lo cierto es que eran dos matemáticos muy agudos y la historia les ha hecho justicia. Los historiadores de la matemática coinciden en que Leibniz y Newton descubrieron el cálculo en forma independiente, simultánea y original.

La teoría de la gravitación universal

Newton leyó sus Principia mathematica philosopiæ naturalis, suma de la física, en la Royal en 1684. La obra se componía de tres libros. El primero establecía una dinámica general con base en tres leyes:

1. Ley de la inercia: los cuerpos persisten en conservar su estado cinético (de reposo o movimiento rectilíneo uniforme) mientras no obren fuerzas externas que lo alteren.

2. F = ma (la fuerza es el producto de la masa por la aceleración).

3. Ley de acción y reacción: un cuerpo responde a la fuerza que se le aplica con una fuerza de igual magnitud y dirección contraria.

El segundo libro se ocupaba de la fricción y del movimiento de los fluidos. El tercero contenía la teoría de la gravitación. “Aquí derivo —escribió en el prefacio— del movimiento de los astros las fuerzas de gravedad por las cuales los cuerpos interactúan. Luego, de estas fuerzas, también mediante proposiciones matemáticas, deduzco los movimientos de los planetas, los cometas, la Luna y el mar”. Y no exageraba. Era un cuerpo teórico que daba cuenta de la dinámica del universo y de la fuerza que rige los movimientos de los astros, las hojas y los ríos, y que mantiene lacias y heladas las colas de los cometas.

“El espíritu del hombre —escribe Thomas Mann en un ensayo sobre Schopenhauer— ha soñado siempre con una teoría total del universo. De aquí la emoción estética que nos suscitan las grandes síntesis del pensamiento”. (Le puede interesar: Misión china entrega nuevas pistas de la Luna: hallaron un nuevo mineral)

La teoría de la gravitación solo alcanzaría amplia difusión en 1734 en la voz de Voltaire (Lettres philosophiques). Para entonces Newton era la primera autoridad científica del mundo, e inspiraba tanto respeto que los catedráticos de Cambridge daban rodeos para no pisar los diagramas y los cálculos que trazaba con su bastón en la arena del patio.

Han pasado tres siglos desde la cuantificación de la fuerza de gravedad y sigue siendo la más misteriosa de las fuerzas naturales. El gravitón, el hipotético bosón que la transporta, no ha sido detectado.

En 1693 sufrió una crisis mental por exceso de trabajo. Dormía y comía mal. Escribió cartas incoherentes a Pepys y a Locke. En la carta a Pepys habla como si Jacobo aún fuera rey de Inglaterra. En la carta a Locke lo acusaba de querer implicarlo con mujeres. Aunque la obligación había desaparecido en la práctica, el reglamento de Cambridge seguía exigiendo a sus profesores el sacerdocio y el celibato. Newton fue de los pocos que siempre observó, hasta donde se sabe, la segunda condición.

Escribe Russell en La perspectiva científica, “en 1699 fue recompensado, con verdadero espíritu inglés, con un destino de gobierno que le robó tiempo precioso: director de La Casa de la Moneda”. Durante su administración aumentó la calidad y cantidad de acuñación, y se produjo la captura de más de un centenar de falsificadores.

Los bordes acanalados que vemos en las monedas hoy fueron un invento de Newton para evitar que los estafadores las limaran.

Presidente de la Royal Society

En 1703 fue elegido presidente de la Royal Society. La Sociedad estaba en franca decadencia. Había caído en manos de políticos que la usaban con intereses meramente curriculares. Era un trampolín para aspirar a una banca en el parlamento. La búsqueda de principios generales y síntesis teóricas se había descuidado ante la curiosidad por hechos aislados y espectaculares, como la curandería y la teratología, cuyos monstruos monopolizaban la agenda del importante centro científico. La presidencia de Newton puso fin a esta situación. Newton reorganizó la Sociedad, saneó sus finanzas, impuso normas disciplinarias a los miembros y le devolvió su antiguo prestigio reinstaurando en sus procedimientos el rigor científico y atrayendo a su seno las mentes más lúcidas de Inglaterra.

El fin

Este mismo año (1703) presentó su “Óptica” en la Royal. Era un estudio completo de la reflexión, la refracción, la descomposición espectral, el telescopio de reflexión, el fenómeno de la visión y las lentes; trabajos a los que no es mucho lo que hemos podido agregar en tres siglos. Al final del libro venía su teoría corpuscular de la luz.

Había también notas sueltas sobre gravitación, metabolismo, los sentidos, la circulación sanguínea, el diluvio, la creación, la ética, los sueños, el método inductivo, etc. La obra estaba escrita en inglés, no en latín, y contenía poca matemática, hechos que evidencian el interés del autor por lograr una amplia difusión de sus teorías. (Le puede interesar: Lanzarán nueva misión no tripulada a la Luna por el día de San Valentín)

En 1705 la reina Ana lo nombró caballero del Reino. En los años siguientes Newton delegó gradualmente sus obligaciones como presidente de la Royal y director de La Moneda. Y aunque disminuida la capacidad de trabajo, su espíritu polémico y soberbio permaneció intacto. Dedicaba la mayor parte del tiempo a ejercer la usura en pequeña escala, ajustar su cronología de los tiempos antiguos y recibir personajes del continente. Por su gabinete desfilaron Locke, Pedro el Grande (“un príncipe encantador que quiere llevarse nuestra ciencia para las estepas”) y la reina Ana. Franklin y Voltaire no lograron audiencia.

Murió el 20 de marzo de 1727 a consecuencia de una afección renal. Fue sepultado el 4 de abril en la abadía de Westminster con asistencia de las principales figuras de la ciencia y la política europeas. Entre sus manos cruzadas sobre el pecho la reina Sofía puso un diamante piramidal, un símbolo óptico y esotérico a la vez. En el epitafio Alexander Pope escribió: “Dios dijo sea la luz, y fue Newton”. La frase apenas comporta hipérbole.

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