Disputa Newton y Hooke Las Orbitas Elípticas de los Planetas



HISTORIA DE LA PUBLICACIÓN DE LOS “PRINCIPIAS” – CONFLICTO NEWTON-HOOKE

ANTECEDENTES DE LA ÉPOCA. El incipiente desarrollo científico que se inició en el siglo XVII,  comenzó cuestionando el primitivo y anacrónico aristotelismo (Conjunto de las doctrinas del filósofo griego Aristóteles que explicaban los fenómenos naturales ), como teoría sintetizadora general que da cuenta del conjunto del cosmos, es decir,  fue vulnerado seriamente por los nuevos descubrimientos científicos, pero éstos no bastaron, hasta Newton, para dar ocasión a una teoría que ordenara y diera sentido a la acumulación de descubrimientos parciales. Ello explica que en los más altos científicos de la época, las nociones matemáticas y astronómicas de la mayor exactitud se dieran junto a ideas místicas y religiosas tradicionales, tal como en el caso de Kepler.

En el campo de la astronomía se continuó la labor de Copérnico, especialmente por obra de Kepler, y los perfeccionamientos del telescopio que llevó a cabo Galileo permitieron comprender mejor la estructura del sistema solar.

La. investigación de la realidad física ensayó con éxito una metodología y una conceptuación nuevas cuando Galileo formuló las leyes del movimiento de los cuerpos, en 1638. El descubrimiento de la circulación de la sangre por William Harvey (1578-1657), significó un extraordinario avance para la fisiología.

En la segunda mitad del siglo, el mundo científico, tal como aconteciera con el mundo filosófico, estaba dominado por la polémica en torno del cartesianismo. La explicación dada por Harvey a los movimientos del corazón se impuso a la observación empírica, pese a la oposición de Descartes. Leibniz refutó las ideas cartesianas acerca del movimiento, y Pascal estableció la teoría de la probabilidad de las hipótesis.

Pero la culminación científica del siglo XVII fue la obra de Isaac Newton (1642-1727), quien había de resumir en sí y superar todas las tendencias intelectuales de la época. Descubrió el cálculo infinitesimal y formuló la ley de la gravitación universal, que pasó a ser la nueva concepción totalizadora del universo y desplazó definitivamente al aristotelismo.

Newton y Hooke

Robert Hooke (1635-1703), científico inglés, conocido por su estudio de la elasticidad. Hooke aportó también otros conocimientos en varios campos de la ciencia.Nació en la isla de Wight y estudió en la Universidad de Oxford. Fue ayudante del físico británico Robert Boyle, a quien ayudó en la construcción de la bomba de aire. En 1662 fue nombrado director de experimentación en la Real Sociedad de Londres, cargo que desempeñó hasta su muerte. Fue elegido miembro de la Real Sociedad en 1663 y recibió la cátedra Gresham de geometría en la Universidad de Oxford en 1665.

LA HISTORIA Y DESCRIPCIÓN DE LOS “PRINCIPIA”: Hacia 1680 el problema del sistema planetario, en el sentido de dar una explicación racional a las leyes, que Kepler había dado empíricamente, estaba, por así decir, en el aire entre los astrónomos ingleses. Se sabía, en virtud de las leyes de la fuerza centrífuga, que en un movimiento circular uniforme de un punto, que obedeciera a la tercera ley de Kepler, la fuerza era inversamente proporcional al cuadrado del radio.

¿Sería válida esta ley en el movimiento de los planetas, cuya órbita no era circular sino elíptica, y los cuerpos en cuestión no siempre podían asimilarse a puntos? Es a esta pregunta que Newton contesta afirmativamente en su célebre libro, en latín, Principios matemáticos de la filosofía natural (es decir de la física), conocido, abreviadamente como los Principia.

La obra se compone de tres libros, el Libro I de los cuales expone los fundamentos de la mecánica a la manera euclideana con definiciones, axiomas, teoremas y corolarios, introduciendo en los sistemas, además de la ley de inercia, el concepto de masa y el principio de acción y reacción. Este libro se ocupa del movimiento en el vacío, comprobándose las leyes de Kepler en el caso de un movimiento central en el cual la fuerza que actúa sobre el punto móvil es inversámente proporcional al cuadrado de ia distancia al centro fijo, foco de la órbita elíptica del móvil.



El Libro II se ocupa, en cambio, del movimiento en un medio resistente, y entre las distintas cuestiones que trata aparece la primera fórmula teórica que expresa la velocidad del  sonido.

Los dos primeros libros sientan los principios matemáticos, es decir teóricos, de la ciencia del movimiento; el Libro III estudiará el movimiento “filosóficamente”, es decir físicamente, tomando como ejemplo el “sistema del mundo”. Antepone para ello las “Reglas del razonamiento en filosofía”, es decir las normas que desde entonces constituyen las bases del método científico en la investigación de los fenómenos naturales; pasando luego al enunciado del grupo de fenómenos celestes que debe explicar, demostrando que la ley: “Dos cuerpos gravitan mutuamente en proporción directa de sus masas y en proporción inversa del cuadrado de sus distancias”, es de validez universal, dando así por primera vez una demostración matemática que elimina la milenaria distinción entre el mundo celeste y el mundo sublunar.

A continuación comprueba las leyes de Kepler y de la caída libre, demuestra el achatamiento de la Tierra, explica por vez primera las mareas y la precisión de los equinoccios, incluye los cometas en el sistema planetario…

En las ediciones sucesivas de los Principia que Newton publicó en vida, introdujo modificaciones y agregados entre los cuales el célebre “Escolio general”, en el cual el científico da paso al metafísico o, mejor, al creyente, expresando que “Este muy hermoso sistema del Sol, los planetas y cometas sólo puede proceder del consejo y dominio de un Ser inteligente y poderoso… discurrir de Él a partir de las apariencias de las cosas, eso pertenece, sin duda, a la filosofía natural”.

EL ORIGEN DEL CONFLICTO: LA LEY DE LA INVERSA DEL CUADRADO
EL ODIO ENTRE NEWTON Y HOOKE

A principios del siglo XVIII, el matemático y astrónomo alemán Johannes Kepplee había propuesto tres leyes del movimiento planetario, que describían con precisión como se mueven los planetas respecto al Sol, pero no conseguía explicar por qué los planetas  se movían como se movían, es decir en órbitas elípticas.

orbita elpitica de un planeta

1° Ley de Kepler: Los planetas recorren órbitas elípticas y el Sol ocupa uno de sus focos

Newton se propuso descubrir la causa de que las órbitas de los planetas fueran elípticas. Aplicando su propia ley de la fuerza centrífuga a la tercera ley de Kepler del movimiento planetario (la ley de las armonías) dedujo la ley del inverso de los cuadrados, que  establece que la fuerza de la gravedad entre dos objetos cualesquiera es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los centros de los objetos. Newton reconocía así que la gravitación es universal que una sola fuerza, la misma fuerza, hace que  una manzana caiga al suelo y que la Luna gire alrededor de la Tierra. Entonces se propuso contrastar la relación del inverso de los cuadrados con los datos conocidos.

Aceptó la estimación de Galileo de que la Luna dista de la Tierra unos sesenta radios terrestres,  pero la imprecisión de su propia estimación del diámetro de la Tierra le impidió completar esta prueba satisfactoriamente. Irónicamente, fue un intercambio epistolar en 1679  con su antiguo adversario Hooke lo que renovó su interés en este problema. Esta vez dedicó su atención a la segunda ley de Kepler, la ley de la igualdad de las áreas, Newton pudo demostrar a partir de la fuerza centrífuga.



Hooke, sin embargo, desde 1674 estaba intentando explicar las órbitas planetarias, y había logrado dar con el problema del movimiento orbital. En un tratado que se publicó aquel mismo año, descartó la idea de un equilibrio entre las fuerzas que empujaban hacia dentro las que empujaban hacia afuera para mantener a un objeto como la Luna en su órbita. Constató que el movimiento orbital resultaba de suma: por una parte, la tendencia de la Luna a moverse en línea recta y, por otra, una fuerza «única» que la atraía hacia la Tierra.

Mientras tanto el propio Newton, Huygens y todos los demás seguían hablando de «una tendencia a alejarse del centro», y Newton había llegado al extremo de aceptar vórtices cartesianos (una vieja teoría de Descartes) como responsables de empujar a los objetos para que volvieran a situarse en sus órbitas, a pesar de su tendencia desplazarse hacia el exterior.

También se sabe que  algunas de las cartas enviadas a Newton sobre este tema resultaron de particular interés para el científico, pues había despertado una gran idea para aplicar como teoría en sus investigaciones.  En una de sus cartas Hooke escribió a Newton para pedirle su opinión sobre estas teorías (que ya se habían publicado). Le habló de la ley del cuadrado inverso, que Newton ya tenía, de la acción a distancia, y de la idea a la que había llegado: no había fuerza centrífuga ninguna, sino solamente una fuerza centrípeta que apartaba a los planetas de una trayectoria rectilínea y la curvaba mediante la gravedad.

En el gran libro sobre la historia del pensmaiento científico, de Moledo y Olszevicki, conocido como:”Historia de las ideas científicas”, nos relata al respecto:

“Probablemente fue esta carta la que liberó a Newton del asunto de la fuerza centrífuga (que es una fuerza artificial, simplemente la reacción a la fuerza centrípeta —esta última sí real—) y lo estimuló para demostrar, en 1680, que una ley de la gravedad con cuadrados inversos a las distancias exige que los planetas se muevan recorriendo órbitas elípticae implica que los cometas deben seguir trayectorias elípticas o parabólicas alrededor del Sol. Ésta es la razón por la que ya tenía la respuesta preparada cuando, en 1684, Halley se apareció en la puerta de su casa.

Porque fue así: aprovechando un viaje, Halley, en agosto de 1684. visitó a Newton en Cambridge, donde debatieron sobre las órbitas de los planetas y la ley del cuadrado inverso. Según contó Newton después, cuando llevaban cierto tiempo reunidos, Halley le preguntó qué tipo de curva creía él que describirían los planetas, suponiendo que la fuerza de atracción hacia el Sol fuera inversa al cuadrado de las distancias respectivas de los planetas a dicho astro.

Newton dijo inmediatamente «una elipse», ante lo cual Halley le preguntó cómo lo sabía. «Porque la he calculado», respondió Newton de inmediato. Tras esto, Halley le pidió que le dejara ver los cálculos, pero Newton buscó entre sus papeles y no pudo encontrarlos. Se comprometió entonces a volver a hacerlos v a enviárselos apenas los tuviera listos.

Ese encuentro entre Halley y Newton y los cálculos que nunca encontro se convertirían en el puntapié inicial para que nuestro protagonis:: se pusiera a escribir los Principia.”

A petición de Halley, Newton pasó tres meses rehaciendo y mejorando la demostración. Entonces, en una explosión de energía sostenida durante dieciocho meses, durante los cuales se absorbía tanto en su trabajo que a menudo se olvidaba de comer, fue desarrollando estas ideas hasta que su presentación llenó tres volúmenes. Newton decidió titular su obra Philosophiae Naturalis Principia Mathemañca, en deliberado contraste con los Principia Philosophiae de Descartes.

Ya en 1684 Newton publicó un trabajo en el que explicaba la ley de cuadrado inverso, pero recién en 1687 vio la luz su gran obra épica.

Los tres libros de los Principia de Newton proporcionaron el nexo entre las leyes de Kepler y el mundo físico. Halley reaccionó con «estupefacción y entusiasmo» ante los descubrimientos de Newton. Para Halley, el profesor Lucasiano había triunfado donde todos los demás habían fracasado, y financió personalmente la publicación de la voluminosa obra como una obra maestra y un regalo a la humanidad.

“Los Principia fueron celebrados con moderación al ser publicados, en 1687, la primera edición sólo constó de unos quinientos ejemplares. Sin embargo, la némesis de  Newton, Robert Hooke, había amenazado con aguar la fiesta que Newton hubiera podido disfrutar.

Cuando apareció el libro segundo, Hooke afirmó públicamente que las cartas que había escrito en 1679 habían proporcionado las ideas científicas vitales para los descubrimientos de Newton. Sus pretensiones, aunque dignas de atención, parecieron abominables a Newton, que juró retrasar o incluso abandonar la publicación del tercero. Al final, cedió y publicó el último libro de los Principia, no sin antes eliminar cuidadosamente cualquier mención al nombre de Hooke.

El odio que Newton sentía por Hooke le consumió durante años. En 1693 todavía  sufrió otra crisis nerviosa y abandonó la investigación. Dejó de asistir a la Royal Society hasta la muerte de Hooke en 1703, y entonces fue elegido presidente y reelegido cacada año hasta su propia muerte en 1727.”

Fuente: “A Hombres de Gigantes”

Fuente Consultadas:
El Saber de la Historia de José Babini Edit. Biblioteca Fundamental del Hombre Moderno
Grandes Figuras de la Humanidad Edit. Cadyc Enciclopedia Temática Familiar
A Hombres de Gigantes Edit. CRÍTICA
Historia de las Ideas Científicas Leonardo Moledo y Nicolás Olszevicki Edit. PLANETA

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