Revolución Científica: De Copérnico a Newton y el Auge de la Nueva Ciencia

1. Aparición de una Nueva Astronomía: De Copérnico a Newton

¿Por qué Triunfó el Heliocentrismo?

Se suele hablar de los errores acumulados del sistema ptolemaico, cuya explicación se divide en tres vertientes:

• Infraestructura: Describe la evolución interna de la ciencia, donde las nuevas teorías solucionaban problemas existentes y generaban un marco explicativo superior.
• Social: Explica el cambio de paradigma como resultado de factores externos a la ciencia, donde el colapso del sistema aristotélico llevó a la elección de uno nuevo por cuestiones no científicas.
• Mixta: Combina ambas perspectivas, reconociendo el colapso del sistema anterior y la necesidad de una respuesta más adecuada que la precedente.

Condiciones de un Universo Copernicano

Copérnico, basándose en el aristotelismo, recuperó teorías rechazadas y les otorgó coherencia y rigor científico. Su trabajo coincidió con el fin de la censura eclesiástica, la creciente importancia de la experiencia y los instrumentos de observación, y la aceptación de fuerzas a distancia. Además, otorgó gran importancia a la matematización del conocimiento.

Su teoría, de carácter hipotético, otorgaba importancia a la eficacia predictiva como ideal científico. No se trató de un invento aislado, sino del desarrollo de ideas preexistentes. Copérnico, como matemático platónico, mantuvo el misticismo de las esferas y el sol, concibiendo un universo cerrado y conservador.

Las ventajas de su teoría radican en la simplificación del número de esferas, lo que concordaba con observaciones posteriores. Copérnico planteó su sistema como una descripción del universo. Andreas Osiander, al introducir un prólogo que presentaba la teoría como una hipótesis, permitió su estudio en las escuelas.

La Consolidación del Universo Copernicano

Galileo Galilei se convirtió en un ferviente defensor del modelo copernicano, buscando persuadir a la Iglesia de aceptar el heliocentrismo. Sus observaciones con el telescopio proporcionaron pruebas a favor de la teoría de Copérnico, las cuales publicó en dos grandes obras. Su mayor aportación a la física moderna provino de la mecánica, no de su obra divulgadora.

Johannes Kepler, otro matemático platónico, intentó conciliar las órbitas planetarias con los sólidos perfectos de Platón. Heredero de las observaciones de Tycho Brahe, el gran observador de su época, propuso un sistema mixto donde el Sol y la Luna giraban alrededor de la Tierra, mientras que los demás planetas lo hacían alrededor del Sol. La observación de un cometa lo llevó a descartar la idea de las esferas celestes.

Kepler se mantuvo fiel al copernicanismo, aunque fracasó en su ideal platónico. Propuso las órbitas elípticas y formuló tres leyes del movimiento planetario:

1. Los planetas se mueven en órbitas elípticas alrededor del Sol, estando este situado en uno de los focos de la elipse.
2. Las áreas barridas por los radios de los planetas son proporcionales al tiempo empleado por estos en recorrer el perímetro de dichas áreas.
3. El cuadrado de los periodos de la órbita de los planetas es proporcional al cubo de la distancia promedio al Sol.

La Síntesis de Newton

Influenciado por el filósofo y matemático René Descartes, Isaac Newton creó un modelo físico definitivo que combinaba matemática y astronomía. Abordó el problema del movimiento de los planetas y la gravedad, cuyas causas no habían sido explicadas satisfactoriamente. Mientras Copérnico aún creía en las esferas celestes y Kepler postuló una fuerza motriz del Sol, Newton formuló los principios de la dinámica clásica:

1. Ley de la inercia: Todo cuerpo preserva en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él.
2. Ley de la aceleración: El cambio de movimiento es directamente proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.
3. Ley de acción y reacción: Con toda acción siempre hay una reacción igual y contraria.

Newton también planteó la gravedad como una fuerza de atracción entre dos cuerpos y desarrolló su teoría de la gravitación universal. Estudió cómo matematizar las órbitas de los planetas alrededor del Sol y, para ello, desarrolló y aplicó el cálculo infinitesimal.

2. Diferencias entre el Modelo Astronómico de Ptolomeo y Copérnico

El modelo de Ptolomeo describía un universo:

• Cerrado y formado por esferas homocéntricas.
• Con movimiento por contacto.
• Con una estructura jerárquica.
• Que respondía a principios metafísicos.
• Eterno e inmutable.

En contraste, el modelo de Copérnico presentaba un universo:

• Abierto.
• Formado por elipses.
• Con existencia de fuerzas a distancia.
• Con una estructura basada en la observación.
• Que respondía a principios matemáticos.
• Con historia y cambios.

Además, Copérnico recuperó teorías rechazadas y les dotó de coherencia y rigor científico.

3. Relaciones entre Ciencia y Técnica en la Ilustración

La Ilustración fue un período de asentamiento y difusión de la nueva ciencia. Se caracterizó por:

• Importancia a la recopilación de conocimientos y la educación.
• Colaboraciones entre asociaciones científicas internacionales.
• Surgimiento del movimiento philosophe francés, defensor de la nueva ciencia.
• Inestabilidad política con el uso de la ciencia por parte de los déspotas ilustrados.
• Planificación científica de la política en Francia tras la Revolución.
• Aparición de la idea de progreso.
• Ruptura definitiva de la frontera entre saber culto y artesano.
• Aplicación del conocimiento a la producción.
• Mejora de la experimentación y observación gracias a aparatos técnicos.

Ciencia y Técnica: Ejemplos

• Descubrimiento de la electricidad: Esta fue la aportación científica más influyente en la técnica posterior. Se entendía la electricidad como una propiedad de los cuerpos que se liberaba por rozamiento. Benjamín Franklin postuló que la electricidad se transmite por relaciones de atracción y repulsión. Luigi Galvani, a través de experimentos con ancas de rana, contribuyó al descubrimiento de la corriente eléctrica. Finalmente, Alessandro Volta inventó la pila, comprendiendo la idea del transmisor al generar corriente oponiendo metales y situando un transmisor en medio.
• Invención de la máquina de vapor: Joseph Black descubrió el calor latente (energía requerida por una sustancia para cambiar de estado) y el calor específico (calor necesario para elevar la temperatura de una masa de sustancia en una unidad). James Watt, buscando mejorar la máquina de Newcomen, desarrolló una cámara de condensación separada que incrementó la eficiencia.

4. Nueva Química con Lavoisier

De la Alquimia a la Química

Hasta el siglo XVIII, la alquimia, basada en la teoría clásica de los elementos, dependía de principios filosóficos y metafísicos. La teoría del flogisto de Stahl, que explicaba la combustión y el cambio de peso en un material quemado, permitió el desarrollo de la química neumática. Esta teoría aceptaba la existencia de un estado gaseoso de las sustancias que interactuaba con ellas.

La Química de Lavoisier

Antoine Lavoisier es considerado el padre de la química moderna. Gracias al desarrollo de maquinaria para medir gases, descubrió el oxígeno. Comprendió que el aumento del peso de un material al quemarse se debía a la absorción de aire, y que las sustancias interactuaban sin depender de elementos básicos.

Influenciado por Robert Boyle y la teoría corpuscular, Lavoisier buscó redefinir la química, clasificar los elementos químicos y cambiar la nomenclatura. Su química se basaba en la experimentación, la cuantificación y descartaba los elementos metafísicos antiguos.