Pioneros de la Física Clásica: Descubrimientos de Brahe, Kepler y Newton

La revolución científica marcó un antes y un después en la comprensión del universo, sentando las bases de la física moderna. Este periodo crucial vio a figuras como Tycho Brahe, Johannes Kepler e Isaac Newton transformar nuestra visión del movimiento, la gravitación y la naturaleza de la luz, abordando conceptos como la equivalencia de los estados de reposo y movimiento uniforme, la trayectoria parabólica de los proyectiles y el principio del péndulo.

Tycho Brahe: El Observador Incansable

Tycho Brahe (1546-1601) fue el primer científico profesional en el sentido moderno. Construyó un centro de observación astronómica de vanguardia, Uraniborg, en la isla de Hven. Se hizo famoso por dedicar toda su vida a la observación meticulosa de los planetas, estableciendo tablas muy precisas de sus posiciones a lo largo de los años. Destacan especialmente los datos obtenidos sobre el planeta Marte, que serían fundamentales para futuros descubrimientos.

Johannes Kepler: Las Leyes del Movimiento Planetario

Johannes Kepler (1571-1630) fue contratado por Tycho Brahe. Realizó un profundo análisis de los datos de las trayectorias planetarias sobre la esfera celeste recopiladas por Brahe, especialmente los referidos al planeta Marte. Este análisis puso en evidencia que la trayectoria real de los planetas se ajustaba perfectamente a una elipse con el Sol en uno de los focos. También descubrió una regla simple que determinaba el tiempo exacto que tardaba cada planeta en completar su órbita. Sus descubrimientos se resumen en las tres leyes de Kepler:

• Primera Ley de Kepler: Órbitas Elípticas

  Todos los planetas se mueven alrededor del Sol siguiendo órbitas elípticas. El Sol está en uno de los focos de la elipse.

• Segunda Ley de Kepler: Velocidad Areolar Constante

  Los planetas se mueven con velocidad areolar constante. Esto significa que en la parte de la elipse más cercana al Sol (el Perihelio), el planeta se mueve más rápido, y en el Afelio (la parte más distante), se mueve más lento.

• Tercera Ley de Kepler: Periodos y Distancias

  Cuanto más cercano esté un planeta al Sol, menos tiempo tarda en completar su órbita. Matemáticamente, el cuadrado del periodo orbital de un planeta es directamente proporcional al cubo del semieje mayor de su órbita.

Isaac Newton: La Gravitación Universal y la Física Clásica

Isaac Newton (1642-1727) se adhirió a la idea de la "naturalidad aristotélica" del movimiento, pero la llevó a nuevas conclusiones. Famosamente, concibió que ¡la Luna está cayendo hacia la Tierra! Sin embargo, posee una velocidad tan grande perpendicular al radio planetario que su trayectoria curva es paralela a la propia curvatura de la Tierra. Newton comprendió que cuanto más masivo sea un cuerpo, más fuerza se requiere para acelerarlo. A partir de esto, dedujo su famosa "ley universal del movimiento": F = M·a, que engloba su ley del movimiento y la de la fuerza de la gravedad.

Contribuciones Clave de Newton

• La Óptica y los Principia Mathematica

  Sus trabajos fundamentales incluyen la formulación de la teoría de la luz y el color (óptica) y la publicación de los Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Principios Matemáticos de la Filosofía Natural), donde expuso sus leyes del movimiento y la ley de la gravitación universal.

• Ley de Gravitación Universal

  Descubrió que entre todos los cuerpos formados por materia en el Universo se produce una fuerza de gravitación. Esta fuerza es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. A partir de esta fórmula, se pudo deducir y explicar la tercera ley de Kepler.

• El Cálculo Diferencial

  Inventó el cálculo diferencial e integral, una herramienta matemática esencial para describir el cambio y el movimiento.

El Legado Newtoniano: La Física Clásica

El legado de Newton hoy se conoce como la Física Clásica: un cuerpo de conocimientos sobre el movimiento de los cuerpos, las fuerzas que actúan en la naturaleza y la naturaleza de la luz. Cinco derivaciones newtonianas dominaron el pensamiento científico hasta la llegada de la mecánica cuántica:

• Determinismo: Sostiene que todo acontecimiento físico, incluyendo el pensamiento y acciones humanas, está causalmente determinado por una irrompible cadena de causa-consecuencia.
• Materialismo: Postula que la materia es lo primario y la conciencia y el pensamiento son consecuencia de esta, a partir de un estado altamente organizado.
• Reduccionismo: La reducción es necesaria y suficiente para resolver diversos problemas de conocimiento, descomponiendo sistemas complejos en sus partes más simples.
• Separabilidad: La idea de que los sistemas físicos pueden ser analizados como colecciones de partes separadas e independientes.
• Predictibilidad: La capacidad de anunciar, por ciencia o conjetura, algo que ha de suceder, basándose en las leyes físicas.