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Si estuviéramos en los 70 y tuviera una banda  yeyé le pondría este nombre, ¿no me digas que no suena cool?.  Paracelso y los Iatroquímicos…Paracelso

¿Alguna vez has oído hablar de Theophrastus Philippus Aureolus Bombastus von Hohenheim? El amigo Bombastus, además de un gran nombre se consideraba a sí mismo con un gran talento,y no se le ocurrió otro alias para ponerse que Paracelso, literalmente superior a Celso.  El tal Celso era un compilador romano del siglo I del que se conservaban sus 8 libros de medicina. El tal Paracelso andaba por la primera mitad del siglo XVI. Paracelso era un personaje tan estrambótico como su nombre. Despreciaba el saber médico tradicional hasta el punto de empezar sus clases quemando libros de Avicena y Galeno en un brasero de azufre y nitro. Muy fan. Obviamente se ganó el odio acérrimo de la mayoría de médicos de la época que eran masivamente galenistas y se pasó gran parte de su vida errando por Europa…por sus tabernas para ser más precisos.

A pesar de esta carta de presentación, el amigo Paracelso era un buen cirujano y un médico experto en remedios metálicos para enfermedades como las propias de los mineros, las heridas de las novedosas armas de fuego y la sífilis, recién estrenada en Europa y a la que combatía con mercurio. Paracelso enseñaba y dictaba sus doctrinas, pero adolecía de maneras de mago. El secretismo formaba parte intrínseca de su personalidad por lo que nunca llegó a publicar nada. No perdáis de vista que estamos en una época donde magos, médicos y químicos formaban una extraña fauna difícilmente clasificable.

Innovador e iconoclasta, gran experimentador e investigador de nuevos remedios, se guíaba por la idea de que la enfermedad estaba provocada por los residuos venenosos de las reacciones químicas gracias a las que nuestros cuerpo funciona. De esta manera, las medicinas se orientaban a neutralizar esos residuos indeseables mediante arcana inorgánicos. La fisiología química de cada sistema orgánico estaba conectada con una realidad astral del macrocosmos, y mediante un espíritu independiente o archeus, controlaba la transformación de los alimentos en la digestión. Embebido de Platón, de la Biblia y de vino, interpretaba la creación del macrocosmos en el Génesis como una gran obra alquimista; las sustancias elaboradas eran una transformación creadora más que una mera combinación de materiales que se conservan en el compuesto.

La teoría paracelsiana de la materia trata más de principios abstractos que de corpúsculos materiales concretos. Se trata de una teoría de principios comunes a todas las sustancias, como los cuatro elementos clásicos, cuya unión da lugar a cuerpos con una nueva forma sustancial. La química medieval había complicado el esquema básico aristotélico con las emanaciones seca o húmeda de los Meteoros, responsables de la formación de minerales en las entrañas de la Tierra. Los árabes habían considerado el azufre y el mercurio principios que daban lugar a los metales según su proporción y calidad, que en el caso óptimo proporcionaba oro.

Sal azufre mercurioParacelso partió de estas ideas y añadió la sal al mercurio y al azufre para formar la Tria prima, principios no sólo de los metales sino de todas las suTria primastancias. La Tria prima es el trasunto microcósmico de la trinidad macrocósmica, siendo el cuerpo la sal, el alma el azufre y el espíritu el mercurio. Estos principios son arquetipos espirituales tan diversos como las sustancias que forman, por lo que no tenían mayor utilidad analítica, ya que cada cuerpo calcinado da una sal diferente y emite un espíritu distinto.

Los médicos seguidores de Paracelso conservaron un vago neoplatonismo y un gusto por las interacciones simpáticas entre macro y microcosmos, pero eso no quería decir que aceptaran necesariamente las doctrinas concretas de Paracelso, sino que hacían más bien hincapié en los aspectos prácticos e innovadores de su mensaje iconoclasta, frente al conservadurismo de los colegios de médicos y las universidades, apoyados por la Iglesia católica y sus jesuitas, opuestos a cuanto sonase a magia y religión no controlada. Por este motivo, el paracelsismo prosperó sobre todo en las zonas protestantes de Países Bajos y Alemanía y entre los hugonotes franceses.iatroquimica

Los iatroquímicos no eran ratas de taberna como el tarambana de su padre, Paracelso, sino dignos médicos profesionales que debían satisfacer a sus clientes con medicinas eficaces. Esto llevó a mitigar un tanto el misticismo y oscuridad del maestro para centrarse en los esquemas reformistas tendentes a promover la investigación farmacéutica y a producir recetas claras y precisas. Con ello desarrollaron un cierto eclecticismo tendente a dar la bienvenida a cualquier cosa aprovechable de Paracelso o Galeno. Paulatinamente los químicos empezaron a aparecer en las instituciones científicas e incluso en algunas universidades. Pero esa es otra historia que será contada en otra ocasión, porque Paracelso y los iatroquímicos no fueron una banda yeyé, fueron los padres de la Química.

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A pesar de la perfección matemática de los Principia, los científicos contemporáneos de Newton apostaban a que su obra no era correcta. Me refiero al Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, publicado en 1.687. El mecanicismo era la filosofía natural ilustrada predominante en la época. Los mecanicistas, filósofos y científicos, pensaban que todo fenómeno era explicable mediante materia en movimiento. Y eso de que para explicar la gravedad no diera Newton ni una sola explicación mecanicista era una auténtica barbaridad, fallo garrafal asegurado. Las apuestas estaban casi todas en contra de Newton.

Decía alguién por ahí que una vedad primero era despreciada, luego combatida y finalmente asumida.

La explicación que daba Newton sobre la gravedad, les hacía recordar a los mecanicistas antiguas fuerzas ocultas de las que llevábamos siglos intentando huir con la razón y la ciencia.

No iban desencaminados del todo. Porque Newton era un hombre de Dios, y eso condicionó significativamente la evolución de su pensamiento científico.

El joven Newton era mecanicista

Es curioso porque el jóven Newton aceptaba el mecanicismo, aceptaba la existencia de un éter más o menos cartesiano. Pero sus estudios teológicos y alquimistas lo pusieron en presencia de poderosas fuerzas ocultas en la materia, que no eran mecánicas, sino inmateriales.

En 1675 envió a la Royal Society una “Hipótesis para explicar las propiedades de la luz de las que he hablado en mis diversos escritos” en los que recurría a un éter sutil (partículas diminutas) y raro (poquísimas partículas por volumen), cuya acción no depende de su masa inerte, pasiva y despreciable, sino  que es asiento material de fuerzas espirituales repulsivas a distancia. El éter consta de diversas partes susceptibles de dar cuenta de las diferentes interacciones eléctricas, magnéticas, luminosas, gravitatorias y demás.

Este éter circula por todo el cosmos, conectando las misteriosas y activas sustancias de las colas de los cometas con los arcanos laboratorios de las entrañas de la Tierra donde se engendran los minerales. La Tierra es un gran animal que respira éter para su renovación y fermento vital, siendo dicho éter su alma material.

Como hasta mediado de los (16)80 no concibió la grativación como una acción mutua, ésta circulación de éter podría dar cuenta de la gravedad.

Newton empieza a dejar de lado el mecanicismo

Otros modelos de éter para la refracción de la luz recurrían a un éter estático y elástico dotado de un gradiente de densidad. Este gradiente hacía que el éter fuera más denso en los grandes espacios vacíos del Universo que entre los planetas. Este era el tipo de conversaciones que Newton mantenía con Boyle en las cartas que se intercambiaban.

“Dios creó cierta naturaleza incorpórea que tiende a repeler a los cuerpos y a hacerlos menos concentrados”. Esta frase en concreto,  fue una de las primeras manifestaciones del abandono de Newton de la teoría mecanicista. Newton empezó a pensar, en lugar de materia y movimiento, en agentes inmateriales, carentes de inercia y capaces de actuar a través de los espacios vacíos.

Estas fuerzas inmateriales son ya los elementos importantes en el gobierno del Universo, según palabras de Newton, “en el mundo encontramos muy poco movimiento que no se debe a estos principios activos o al dominio de la voluntad”, y “de no ser por dichos principios, los cuerpos de la Tierra, de los planetas, de los cometas, del Sol y de todas las cosas que ellos se encuentran, se enfríarían y congelarían, tornándose en masas inactivas. Toda putrefacción, generación, vegetación y vida habrían de cesar y los planetas y cometas no permanencerían en sus órbitas”. La gravitación, por supuesto, sería uno de esos principios activos inmateriales mediante los que se ejerce el dominio de la voluntad divina sobre la naturaleza.

Sin embargo, hubo una época en la que a Newton incluso el éter raro le pareció demasiado material. El recurso a entidades distintas de la materia y más importantes que ella llevó progresivamente a minimizar la importancia y la cantidad de esta, sin espacios vacíos interpuestos. De ahí su famosa frase de que toda la materia del Universo cabría en la cáscara de una nuez.

Así se reforzaba el ataque al mecanicismo cartesiano, antesala del ateísmo por la autonomía otorgada al mundo material. Si la materia es inanimada, inerte y escasa, la actividad de la naturaleza depende de la acción de entidades espirituales a las órdenes del Gran Espíritu. Newton defiende frente a la identificación cartesiana de la materia con la extensión, que el espacio es un “efecto inmanente de Dios”; es como Dios mismo, pero sin poder motriz; el espíritu es extenso, idea por cierto retomada del neoplatonismo. Así que, aunque el espacio pueda estar vacío de cuerpos, con todo “no está vacío de Él mismo (Dios)”. Por eso, lo que para nosotros serían acciones a distancia ( si fuesen acciones de los cuerpos materiales), en realidad son acciones por contacto, pues los espíritus, como Dios, están sustancialmente presentes en el espacio y en los cuerpos. Dios aparecería así como el alma del mundo que movería directamente los cuerpos con su voluntad. “Del mismo modo que nosotros somos conscientes de poder mover el cuerpo con la voluntad, no se puede negar a Dios la capacidad de mover los cuerpos”. La imagen del Universo que tenía Newton era descarnada, era un Universo material inerte y frío que flota en Dios, siendo movido y vivificado directamente por su voluntad.

Yo no invento hipótesis

Newton le comentó a Bentley, en la primera carta que intercambiaron, que al escribir los Principia buscaba promover la fe en la divinidad, y en la última de sus cartas señalaba que la materia no puede actuar sobre la materia si no es por contacto, de modo que la interaccción entre los cuerpos espacialmente separados, como los astros, se debe a la “mediación de otra cosa que no es material“.

En 1693 Newton le escribía a  su amado Leibniz que estaría dispuesto a aceptar un éter siempre que su densidad no superase el límite de precisión de unos experimentos que había realizado con péndulos, en los que en su momento creía haber demostrado la inexistencia del éter. En cualquier caso, despues de 1706, año en el que se publica la Óptica en su edición latina, Newton empezó de nuevo a valorar la idea de explicar las diversas interacciones entre los cuerpos mediante éteres fluidos e imponderables  (sin masa ni inercia medibles), lo que dio lugar durante el siglo XVIII a una gran proliferación de hipótesis de esta índole.

En la segunda edición de los Principia, después de despacharse a gusto con sus ideas sobre la divinidad, decía que “hasta ahora he explicado los fenómenos celestes y de nuestro mar por la fuerza de la gravedad, aunque aún no le he asignado una causa…Hasta ahora no he podido descubrir la causa de las propiedades de la gravedad a partir de los fenómenos, y yo  no invento hipótesis…“; pero a pesar de todo insinuaba a continuación que “tal vez podamos añadir algo acerca de un espíritu sutílisimo que impregna y se esconde en todos los cuerpos, mediante cuya fuerza y acción se atraen mutuamente las partículas de los cuerpos…y los cuerpos eléctricos operan a grandes distancias…y la luz se emite, refleja, refracta y calienta los cuerpos, y se excitan las sensaciones…y los miembros se mueven por la voluntad“.

De manera que los que leyeron la segunda edición inglesa de la Óptica (1717) se encontraron con que los vacíos de cuerpos y llenos de Dios se habían llenado ahora de un espíritu etéreo intermediario, retornando a la vieja idea del De Gravitatione (1664-68), según la cual servirse de mediadores “lejos de disminuir el poder divino, lo realza, pues la potencia que puede producir criaturas, no sólo directamente, sino también por mediación de otras criaturas, es extraordinariamente, por no decir infinitamente mayor. Por eso algunos quizás prefieran suponer que Dios impone al alma del mundo creada por él la tarea de…antes de creer que tal tarea es ejecutada directamente por Dios“.

Jesucristo, el éter, el propio Newton eran ejemplos de dichas criaturas intermedias entre el Pantocrátor y la Creación. Con este éter intentó Newton al final de sus días la unificación de todas las interacciones, pues los experimentos de Francis Hauksbee sobre triboelectricidad le hacían percibir casi directamente los movimientos y el viento de un espíritu eléctrico. Con todo los experimentos no eran suficientes y los modelos de éter incapaces de abordar todo tipo de fenómenos sin caer en contradicciones.

Con 75 años, Newton se encontraba finalmente demasiado viejo para llevar a cabo una unificación de todas las fuerzas que aún se nos resiste después de tres siglos.

Mis ojos se apagan-confesaba a los colegas de la Royal Society-, mi espíritu está cansado de trabajar, a vosotros corresponde realizar los mayores esfuerzos para no dejar escapar un hilo que pueda guiaros

 

Este artículo también ha sido publicado en hablandodeciencia.com

Los Orígenes de la Óptica

Publicado: 25 octubre, 2012 en Ciencia
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Ojos de superhéroe

En la Grecia Clásica la ciencia fue conformándose como una rama de la filosofía. Los filósofos naturales, que podrían empezar a llamarse físicos, especularon acerca de la naturaleza física de la luz y del proceso fisiológico de la visión.

Por su lado, los matemáticos, que éstos sí que estaban ya muy bien posicionados, aplicaron la geometría al estudio de los rayos para explicar deductivamente los fenómenos de la perspectiva (óptica), la reflexión (catróptica) y la refracción (dióptica).

Un punto de vista matemático exige abstraer determinados rasgos de los procesos visuales, tales como que los rayos viajan en línea recta, con olvido de otros, tales como los colores. Como consecuencia, el modelo de la visión de los matemáticos, de origen pitagórico, era bastante peculiar.

Del ojo emanan rayos visuales que permiten percibir los objetos sobre los que inciden, como si fuesen pseudópodos con los que se palpan las cosas. Las consecuencias que entrañaba esta teoría son cuanto menos estrambóticas, como el hecho de que hay que llenar regiones vastísimas con emanaciones oculares de modo instantáneo. Obviamente presentaba indudables ventajas para la matematización frente a otras teorías rivales.

Una de ellas era la teoría atomista, según la cual es el objeto el que emite simulacros o capas de átomos que viajan conservando su forma hasta el ojo. Vemos por contacto con los simulacros presentes en el espacio. Esta doctrina, clara y mecánica, sin embargo no explicaba la función de la luz en la visión, es decir, porqué no captamos los simulacros de noche.

Otras teorías prestaban atención al medio continuo interpuesto entre el ojo y los objetos. Platón suponía que el fuego emanado del sujeto y la luz interactuaban para crear el medio óptico, y Aristóteles consideraba que los cuerpos luminosos actualizaban la transparencia potencial del medio, que es en lo que consiste la luz. A su vez, los cuerpos coloreados interactúan con este medio lumínico continuo, operando en él ciertos cambios que percibimos. Este era el tipo de teoría preferida por Galeno…el médico.

Euclides y sus postulados

Aunque las teorías de la alternativa del medio o de la emanación de átomos de los objetos fuese fisiológica y físicamente más atractivas que la de la emisión de rayos del sujeto, esta se prestaba de perlas a la geometrización y demostración de las leyes de la óptica, mientras que aquellas eran incapaces de suministrar los principios capaces de derivar los fenómenos básicos de la formación del campo visual y de la perspectiva.

En realidad, y como ha sido siempre, la elección del modelo de visión dependía de los intereses profesionales. Por muy atractivas que fuesen para físicos y fisólogos, las doctrinas del medio y de la emisión del objeto no servían a los geómetras.

La teoría de la emisión ocular salvaba trivialmente los fenómenos básicos del campo visual, como se recoge en los supuestos de la Óptica de Euclides. Si el ojo emite sus rayos visuales discretos y rectilíneos formando un cono con el vértice en el ojo, la ordenación del campo visual es obvia. Los objetos alcanzados por los rayos de la derecha del cono se ven a la derecha, distinguiremos mejor los detalles cuanto más rayos alcancen al objeto.

Como era usual en la tradición geométrica, los postulados se exponen sin la menor discusión física previa, y se procede sin más a demostrar las proposiciones.

Por ejemplo, la primera establece que ningún objeto se ve completamente a la vez, porque los objetos son continuos, pero los rayos que salen de los ojos son discretos y por lo tanto hay intervalos del objeto que no están cubiertos por ningún rayo. Si nos da la impresión que vemos el objeto entero es porque lo barremos rápidamente con nuestros rayos.

La base física y fisiológica de los postulados era oscurísima, pero una vez concedida, todo se deriva con el rigor y claridad usuales en la geometría.

Ptolomeo estaba a todas…

Un siglo después, se escribió la Óptica de Ptolomeo, perdida en la noche de la historia. Esta obra tuvo gran influencia en el siglo XI sobre Ibn al-Haytham (Alhazen), que fue el primero en construir un modelo geométrico en el que la luz procede del objeto. Pero como tantas otras teorías, ésta fue bastante mal conocida entre los cristianos, que a pesar de todo, conocieron a Ptolomeo a través de Alhazen.

El enfoque de Ptolomeo fue muy importante al incluir la indagación y prueba experimental de los primeros principios de la demostración geométrica de las leyes de la óptica.

Los axiomas no eran ni autoevidentes ni postulados al modo de Euclides, sino que se justificaban mediante experimentos, sometiendo así la matematización a la indagación empírica.

Ptolomeo deriva las leyes de la catróptica de tres principios:

  1. en los espejos, los objetos se ven en la dirección del rayo visual
  2. la imagen parece estar en la prolongación de la perpendicular del objeto al espejo
  3. los ángulos incidente y reflejado forman ángulos iguales con la normal

Pero los resultados más originales de Ptlomeo fueron los de la dióptrica, es decir, las ilusiones producidas por las desviaciones de los rayos en la interfaz que separa dos medios transparentes de diferente densidad. Para Ptolomeo esta desviación no se produce en ángulos iguales, sino que los ángulos con la normal tienen cierta relación cuantitativa definida. El problema era dar con ella.

La ley básica de la refracción, según la cual la razón entre los senos de los ángulos de incidencia y refracción es constante para un par de medios dado, no se descubrió hasta comienzos del siglo XVII gracias a Snell; pero Ptolomeo experimentó sistemáticamente en busca de esa relación, introduciendo la mitad de un disco graduado en agua y en vidrio para tabular las posiciones del objeto visto por refracción en el caso de aire-agua, aire-vidrio y agua-vidrio.

Estos experimentos también mostraron que hay una menor refracción entre agua y vidrio cuyas densidades están muy próximas; que el rayo refractado se acerca a la normal en medios más densos; que la trayectoria es reversible, etc.

El estudio de la refracción tiene una aplicación importante para la astronomía, porque la interfaz entre el aire terrestre y el éter celeste refracta los rayos visuales que van a los astros, haciendo que parecan estar más altos en una cantidad que aumenta desde el zenit al horizonte.

Parece ser que fue Cleómedes en el siglo I a.C. el primero que atribuyó a la refracción el hecho de que se viesen a la vez la Luna y el Sol sobre el horizonte en el momento de un eclipse, cuando supuestamente esos cuerpos deberían estar en línea con la Tierra. La razón de ello se atribuía a que la refracción hacía aparecer a ambos cuerpos más elevados de lo que en realidad estaban.

Conocer la refracción atmosférica para corregir la posición aparente y operar con la real en los cálculos fue un serio problema de la astronomía que Ptolomeo no llegó a resolver por desconocer la extensión de la atmósfera.

La óptica geométrica, a falta de la ley de la refracción, quedaba así como un campo en el que pocas novedades cabía esperar. Los avances de los árabes y luego del siglo XVII se produjeron en el estudio físico de la luz y los colores y de la teoría de la visión.

Situémonos en la Edad Media. Esa época mal conocida como una etapa oscura de la humanidad, y sin embargo, cuajada de grandes avances científicos, porque en realidad, la oscuridad sólo estaba en Europa, auspiciada por el asfixiante ambiente religioso del momento. Y la humanidad se extendía mucho más allá de las fronteras cristianas.

Si nos desplazamos hacia el Este y nos situamos en el mundo islámico, esa cultura tan denostada en nuestros días, nos encontramos con un entorno que en la Edad Media era garante de vanguardia social y científica, plagado de grandes avances que fueron conocidos mal y tarde, debido entre otros aspectos al egocentrismo intransigente e intolerante que rodeaba a Europa.

Si has podido realizar ese salto espaciotemporal sin demasiado vértigo, y te interesa la historia de la Astronomía, te voy a contar una historia, que para algunos será tan desconocida como relevante.

Ptolomeo, Almagesto y complícate la vida

Por aquellas, astronomía y astrología se confundían en una amalgama que sólo unos siglos después comenzó a distinguirse con claridad y rigor científico. Por aquellas, los cristianos no entendían las teorías de Ptolomeo, y hasta el siglo XV no empezaron a ver la luz. Por lo tanto, por aquellas, fueron los musulmanes lo que tomaron carrerilla y se posicionaron como los sabios del universo. Claro que tenían sus motivaciones prácticas, como por ejemplo la regulación del tiempo y del calendario y la determinación de la dirección a la Meca. Pero eso no le quita nada de mérito al asunto.

A mediados del siglo II, Ptolomeo realizó un estudio exhaustivo y sistemático del cielo, cuyo fruto inicial fue el perfeccionamiento de la obra Hiparco. Como el trabajo de Hiparco se ha perdido en la noche de los tiempos, no tenemos ni idea de hasta qué punto Ptolomeo se basó en él.

Lo más relevante del sistema ptolemaico es que creó un refinado sistema para explicar los complejos movimientos de los planetas, suponiendo la Tierra como centro del universo, gracias al uso de epiciclos, ecuantes y otros artificios teóricos.

Ptolomeo creía que la Tierra estaba inmóvil y ocupaba el centro del Universo, y que el Sol, la Luna, los planetas y las estrellas giraban a su alrededor. A pesar de ello, mediante el modelo del epiciclo-deferente, cuya invención se atribuye a Apolonio, trató de resolver geométricamente los dos grandes problemas del movimiento planetario:

  • La retrogradación de los planetas y su aumento de brillo mientras retrogradan
  • La distinta duración de las revoluciones siderales

Según el modelo ptolemaico, el planeta se mueve sobre el epiciclo, que es una circunferencia pequeña de trazos, cuyo centro a su vez se mueve sobre el deferente (circunferencia grande de trazos).

  • El centro del deferente es X, pero el movimiento angular del epiciclo es aparentemente acorde sólo respecto al punto (·) que es el ecuante.
  • El deferente es el recorrido circular que describe el centro del epiciclo.
  • El ecuante es el punto en torno al cual se mueve el planeta en su trayectoria, aparentemente.

Para explicar la irregularidad del movimiento de los planetas, Ptolomeo afirmaba que si desde la Tierra la velocidad planetaria no parece ser regular, sí lo era desde el punto ecuante.

Instrumentos manuales para una nueva era

Esta visión del cosmos sería conocida durante toda la Edad Media. En Europa se conoció la obra de Ptolomeo, en gran medida, a través de traducciones medievales árabes. El trabajo de Ptolomeo sólo sería superado más de un milenio después con los trabajos teóricos y observacionales de los astrónomos de Maraga, que por cierto no se tiene muy claro donde se situaba el observatorio, más o menos entre Irán y Azerbayán. Ptolomeo explicitaba en el Almagesto cómo calcular los parámetros de su modelo a partir de observaciones, y para el siglo IX los musulmanes ya sabían como hacerlo. Los cristianos tuvieron que esperar a las traducciones y comentarios que se realizaron en el siglo XII.

Pero Ptolomeo no explicó lo más interesante, es decir, cual es el proceso de análisis de regularidades previsto según el modelo que podía dar cuenta de ellas. Ese nivel de madurez teórica fue alcanzado por los musulmanes en el siglo XIII, y por los cristianos unos tres siglos más tarde.

Las tablas en la astronomía son útiles para el cómputo del tiempo, el calendario y la astrología. Pero para recalcular los parámetros y construir tablas, se necesitan observaciones sistemáticas y precisas realizadas durante unos lustros. Ello llevó al diseño de instrumentos de observación.

El más común fue el astrolabio, que servía para diferentes propósitos de medición de ángulos. Su origen se encuentra en el siglo VI, pero a lo largo de toda la Edad Media sufrió importantes modificaciones, para determinar el tiempo y hacer mediciones tanto astronómicas como geodésicas.

Otro instrumento importante fue la esfera armilar, utilizada desde el siglo XIV. Era un instrumento manual con una serie de anillos graduados fijos o móviles para los distintos círculos celestes con la que se hacían predicciones.

En el mismo siglo se introdujo el radio astronómico, también llamado báculo de Jacob, una vara graduada con un travesaño móvil cuyos extremos se hacían coincidir con la distancia angular a medir.

Casi todo los instrumentos eran manuales y por tanto de precisión limitada, pero aún así, los mussulmanes corrigieron con buen tino los parámetros ptolemaicos.

Comenzaron en el siglo IX con los parámetros solares, descubriendo que había disminuido la oblicuidad de la eclíptica y el año trópico (el de las estaciones), mientras que había aumentado la precesión de los equinocios y la longitud de la línea de ápsides (la que pasa por el perigeo y el apogeo).

Aún así, los musulmanes seguían pensando que tenían mucho que aprender de Ptolomeo, por lo que no consideraron sus valores mejores, por lo que refinaron la matemática ptolemaica para representar un universo más acorde con las observaciones.

Los lamentos de al-Haytham

Otra novedad importante de la astronomía del islam fue el carácter físico o filosófico que le imprimieron. Los musulmanes eran tan matemáticos como físicos y desconfiaban de la realidad de las excéntricas y de los ecuantes, los cuales consideraban que tan solo maquillaban el hecho de que los movimientos supuestos no eran en realidad simples, circulares y uniformes en torno a un centro, como correspondían en esa época a la materia celeste, herencia aristotélica inamovible.

En el siglo XI, Ibn al-Haytham se lamentaba, 500 años antes de Copérnico, de la alegría con que se inventaban expedientes matemáticos que no se sometían a las restricciones físicas. Acusaba a Ptolomeo de violar sus propios principios físicos, como la uniformidad (merced a la ecuante) y la simplicidad de los movimientos de los cuerpos de éter (merced al epiciclo sobre deferente), lo que era indicio de que no habían dado con la verdadera constitución del Universo.

La reacción islámica a este reto fue doble:

  • Por un lado, en los siglos XII y XIII hubo un intento de retomar las esferas homocéntricas por parte de los aristotélicos andalusíes, Avempace, Aventofail y Alpetragio. Pero eso no significaba renunciar a los logros de la astronomía.
  • Por otro lado, en el siglo XIII, los astrónomos de Maraga consiguieron construir modelos astronómicamente precisos, inmunes a las críticas físicas de Ibn al-Haytham. Fueron los primeros modelos originales no ptolemaicos. La pieza clave de esta solución fue un teorema de al-Tusi que muestra cómo generar un movimiento rectilíneo con dos circulares, conocido como el par de al-Tusi

El par de al-Tusi

Nasir al-Din al-Tusi era persa, y aunque no os suene de nada, este ilustre personaje fue tan importante como para que el gobierno iraní le dedicara un sello y como para tener su propio cráter en la Luna, un cráter de más de 60 km de diámetro…¡sí que debió ser importante!.

Su importancia radica en que después de Ptolomeo, fue el primero en desarrollar modelos matemáticos propios y originales. Además de ser el primer matemático y astrónomo que tuvo una visión clara de la trigonometría plana y esférica.

Inventó una técnica geométrica que ayudó a la solución cinemática del movimiento linear como suma de dos movimientos circulares. Que era lo que pretendió Ptolomeo con sus epiciclos y ecuantes.

En qué consiste el par de al-Tusi, fíjate en la figura. El radio del círculo menor PDA es la mitad del radio mayor CDE, mientras que su velocidad angular es el doble y en sentido contrario que la del mayor. En esas condiciones, P oscilará por el diámetro CE. Es decir, se establece un movimiento vertical rectilíneo del punto P a lo largo del diámetro CE.

Si se monta un par de al-Tusi en lugar del deferente más ecuante de Ptolomeo, el resultado es equivalente al modelo ptolemaico, ambos generan las mismas posiciones, aunque con la ventaja de que cada movimiento es uniforme en torno a su centro, por lo que los círculos pueden aspirar a ser una representación real de las esferas físicas existentes en el cielo y no meros expedientes geométricos.

Es decir, al-Tusi advirtió que si un círculo gira dentro de una circunferencia de otro círculo dos veces mayor, entonces cualquier punto del círculo interior se movería a adelante y atrás a lo largo de una línea recta.

Variando los parámetros del modelo de Maraga aplicando el par de al-Tusi, se puede dar cuenta de los movimentos de todos los astros. Por ejemplo, si los ejes que pasan por A y B son paralelos, y CDE y DPA son ecuadores de esferas, P oscilará rectilíneamente, tal como ocurre en los modelos planetarios y lunar para la longitud. Pero si los ejes convergen según condiciones especificadas, P oscilará por un arco de círculo máximo, lo que se utiliza para la latitud.

Este teorema del Par de al-Tusi podría ser probado geométricamente, y podría ser ilustrado visualmente para crear un modelo del movimiento planetario. Los modelos que incorporaban versiones del par de al-Tusi aparecieron en los manuscritos bizantinos tardíos, y Copérnico hizo uso de sus principios cuando discuta sobre las variaciones en la precisión (el movimiento del eje de la Tierra alrededor del polo eclíptico), determinando las latitudes eclípticas de los planetas, y describiendo la órbita de Mercurio.

Sin embargo los modelos de Maraga no aportaban nada a la práctica técnica de la astronomía, por lo que no eran necesarios para la construcción de tablas y no pasaba nada si se seguían usando los modelos ptolemaicos. Eso es justo lo que hicieron los observadores de Samarcanda a finales del siglo XV, obteniendo precisiones sin precedentes. Pero estas tablas no fueron conocidas en occidente hasta el siglo XVII, cuando las observaciones considerablemente precisas de Tycho Brahe las privaron del impacto que de otro modo hubieran causado.

¿Descartes?…¿Ese no era filósofo?…Claro que sí, que lo era. Pero como la mayoría de hombres de su época era muchas más cosas. Entre ellas, científico. Ahhhh, es verdad…¡el método cartesiano!

Pero no os voy a hablar del método cartesiano.  Descartes fue padre de una de las corrientes que mayor relevancia tuvo en su época y en épocas posteriores, el Mecanicismo, desarrollando la versión más coherente y amplia del mismo. No por ello menos descabellada, ¡ojo!, desde nuestra perspectiva actual del conocimiento científico. No vamos a quitarle ni mucho menos el mérito que tuvo. Pero desde luego si vamos a sorprendernos con la ciencia que hacía.

Pretendía con su modelo presentar una ciencia demostrativa capaz de abarcar todas las cualidades y propiedades de todos los objetos existentes en el universo. Einstein no fue el primero en tener ese sueño.

Seguro que a poco que conozcais la faceta filosófica de Descartes, lo de pienso luego existo es una de las frases más míticas que se piensan y existen. Para llegar a ella se basó en la duda metódica, que era la base de todo su sistema de pensamiento. Es decir, se duda de todo, absolutamente todo, y al hacerlo se descubre que el sujeto que duda tiene que existir (cogito ergo sum).

Pero ese sujeto no es un sujeto empírico o biológico, ya que podemos dudar de nuestro cuerpo, sino una sustancia pensante, inmaterial, carente de extensión espacial. Además, este sujeto de conocimiento descubre que tiene algunas ideas que lo sobrepasan, como la de Dios, cuya infinitud no puede proceder de una criatura finita y debe ser adventicia. Luego Dios existe. Con este razonamiento que consideraba impecable demuestra la existencia de Dios. Pero no se queda ahí. Por procedimientos similares, Descartes nos demuestra que además de existir, Dios no nos engaña, que causa el alma y sus ideas, de manera que nos podemos poner a trabajar tranquilos, Dios nos garantiza el éxito.

Descartes identifica la materia con la extensión espacial, pues esta es la única propiedad clara y distinta sin la cual no se pueden concebir los cuerpos. Piensa un poco en esta asociación porque es el alma máter de su sistema. Al establecer un dualismo tajante entre res extensa (los cuerpos) y res cogitans (los espíritus de Dios y el alma), reducía la naturaleza a un mecanismo inerte creado y jaleado por Dios. Ratzinger estaría encantado si todos los científicos siguieran siendo cartesianos.

La primera conclusión evidente es que la materia, o extensión, reduce los cuerpos a la pura geometría del espacio, de manera que todo cuanto existe es el movimiento relativo de las partes de esa extensión espacial. Todas las interacciones son mecánicas por choque y empuje de trozos de extensión.

La identificación de materia y extensión aseguraba el carácter geométrico de la materia. Bien. Pero llevaba necesariamente a un mundo pleno  y a la eliminación del espacio vacío como contradictorio.

Como no existe el vacío, todo es materia/extensión en movimiento, y ese movimiento  provoca el desgaste y la fragmentación de los cuerpos materiales en tres tipos de elementos. Descartes tenía una teoría acerca de los tres posibles elementos que conforman cualquier materia, es decir, que lo conforman todo, todo y todo:

  • Tierra, tercer elemento, formado por partículas gruesas e inertes, que componen los cuerpos ordinarios.
  • Éter, segundo elemento. Se obtiene cuando las aristas del tercer elemento se fragmentan y pulen formando un fluido elástico, compuesto por pequeñas esferas en contacto que llenan los espacios interplanetarios, transmitiendo las interacciones de forma instantánea.
  • Fuego, primer elemento, formado por las raspaduras de las partículas del éter. Como son tan diminutas y tremendamente rápidas, pueden llenar, con acoplamiento perfecto, cualquiera de los intersticios dejados entre las partículas mayores, impidiendo la formación de vacíos.

El programa mecánico de Descartes, por tanto, consistía en reducir todos los fenómenos a los movimientos de esta materia cualitativamente neutra, común a todo el Universo y geométrica, por lo que no aceptaba en física principios que no sean aceptados en matemáticas. Para verlo clarito, el Sol y las estrellas estarían  compuestos  del primer elemento (fuego), el aire del segundo (éter) y la Tierra y todo lo que está en ella del tercero (tierra).

Recapitulemos pues: materia y movimiento son los principios últimos de toda explicación física, habiendo sido creados por Dios en una cantidad finita e indestructible. Por lo tanto sobran principios ocultos, agentes activos, formas sustanciales y similares, en definitiva a todo lo que hoy llamamos campos o fuerzas.

La única causa generadora de movimiento fue Dios en el momento de la Creación, y lo hizo en una cantidad dada que ahora conserva en el mundo de modo que sea siempre constante. Aunque la cantidad global no varíe, su distribución local sí lo hace, para dar lugar a los constantes cambios observados. Esto, señoras y señores, era ciencia, con método y razón. Ciencia de la buena.

Imaginaros como sería cualquier movimiento, que necesariamente se produciría en un espacio lleno de materia, porque el vacío se lo había cargado de un plumazo. Cualquier interacción implica una circulación en un vórtice. Imagínate la cantidad de interacciones a computar en el más sencillo de los choques…completamente inmanejable. Aún así, se lanzó a explicar toda clase de fenómenos. Desde su cama, porque salir salía poco. Lo suyo era pura deducción metodológica, matemática teórica y abstracta.

Un ejemplo sin desperdicio lo constituye el sistema planetario. Toda la materia celeste gira en una serie de vórtices contiguos. La Tierra está en reposo respecto a las partículas del vórtice que la arrastra. Los espacios celestes están formados por vórtices de éter, uno de los cuales arrastra los planetas en torno al Sol, que está formado por fuego, porque las partículas mayores de éter poseen más tendencia inercial a perserverar en línea recta, alejándose del centro, que las de fuego, que son las más chiquitas. Los planetas, formados por el tercer elemento, son arrastrados por el vórtice a la distancia de equilibrio de su tendencia centrífuga con la del éter circundante. El éter gira con velocidad máxima en los límites del vórtice, que es por donde circulan los cuerpos celestes más rápidos, los cometas. Ahí lo llevas.

Para explicar la luz del Sol, exponía que el primer elemento (bolas menores) que gira en la estrella solar tiende a salir tangencialmente por efecto de la inercia rectilínea, como la piedra de la honda, cosa que impide el segundo elemento o éter circundante (bolas mayores). Ahora bien, éste recibe la constante presión del fuego y, dada su estructura, la transmite instantáneamente hasta la tierra. Maravilloso. De Broglie seguro que se inspiró en esto…

Descartes consideraba ingenua la idea de que el peso es una propiedad inherente de la materia, y despreciaba la posibilidad de que lo causase la mutua atracción de los cuerpos, por ser ésta una fantasía infundada…

La gravedad era ingenua. La Tierra, tan grande, no se mueve tan deprisa como la capa del segundo elemento en que está sumergida. Cuando las pequeñas esferas o glóbulos del material fluido llegan al centro de la Tierra, se desvían, y se les obliga a ir hacia afuera, tangencialmente. Se forma así un remolino secundario en torno a la Tierra… la Tierra está rodeada por un remolino secundario de materia celeste que tiene una velocidad mayor, y por lo tanto una mayor fuerza centrífuga, que la materia terrestre. Si se suelta un cuerpo, una piedra, digamos, sobre la superficie de la tierra, no podrá mantenerse arriba con la materia celeste, y será empujada hacia abajo, y habrá materia celeste que ascenderá y ocupará su lugar. De esta explicación puramente mecánica, o, más bién, centrífuga, de la gravedad, se sigue que todo cuerpo grande sufrirá un empuje hacia el centro. Maravilloso.

La cantidad de fenómenos abordados de esta manera es abrumadora, incluyendo el origen de la Tierra, de los océanos… Todo ello sin lágrimas, ni misterios, sino a base de partículas, movimientos, choques y presiones. Desde luego tuvo mérito.

Evidentemente todo era inventado y difícilmente podía funcionar, pero cautivó la imaginación de los científicos europeos y les enseñó a ingeniar mecanismos que pudiesen tratarse matemáticamente para la predicción cuantitativa de los fenómenos. Aunque hicieran falta herramientas matemáticas y tecnológicas para resolver un simple choque elástico que tardarían siglos en aparecer.

Gracias a Descartes los restos del naturalismo renacentista desaparecieron por toda Europa. Su sistema mecanicista embaucó a todos los científicos de la época. Por todas partes desarrollaban su mecanicismo y sus consecuencias…Excepto en Cambridge, donde un tal Newton tenía una visión pelín diferente del asunto…

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Descartes y el Mecanicismo

Publicado: 7 noviembre, 2011 en Ciencia, Filosofía
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Descartes desarrolló la versión más coherente y amplia de lo que se conoce como mecanicismo. Y lo hizo como alternativa al sistema aristotélico, al presentar  una ciencia demostrativa capaz de abarcar todas las cualidades y propiedades de los objetos.

Descartes aplica su duda metódica, y tras dudar de todo, se descubre que el sujeto que duda tiene que existir (cogito ergo sum); pero ese sujeto no es un sujeto empírico o biológico, ya que podemos dudar de nuestro cuerpo, sino una sustancia pensante, inmaterial, carente de extensión espacial. Este sujeto epistemológico descubre que tiene algunas ideas que lo sobrepasan, como la de Dios, cuya infinitud no puede proceder de una criatura finita y debe ser adventicia. Luego Dios existe. Por procedimientos similares, Descartes nos demuestra que Dios no nos engaña, que causa el alma y sus ideas, de manera que nos podemos poner a trabajar tranquilos. Y se pone.

Descartes identifica la materia con la extensión espacial, pues esta es la única propiedad clara y distinta sin la cual no se pueden concebir los cuerpos. Al establecer un dualismo tajante entre res extensa (los cuerpos) y res cogitans (los espíritus de Dios y el alma), reducía la naturaleza a un mecanismo inerte creado y jaleado por Dios. El movimiento del mundo no tiene más causa que Dios, que lo conserva a él y a la materia por su divina Providencia. La materia o extensión reduce los cuerpos a la pura geometría del espacio, de manera que cuanto existe es el movimiento relativo de las partes de esa extensión espacial. La única relación entre espíritu y materia es la acción de Dios al crear y conservar el mundo, junto con la interacción de nuestra alma pensante con nuestro cuerpo extenso. Además sitúa dicha interacción alma-cuerpo en la glándula pineal. Sin complejos.

Salvo ésta, todas las demas interacciones son mecánicas por choque y empuje de trozos de extensión. La identificación de materia y extensión aseguraba el carácter geométrico de la teoría de la materia. Pero llevaba necesariamente a un mundo pleno y a la eliminación del espacio vacio como contradictorio.

También llevaba a negar la existencia de los átomos, pues la extensión es una magnitud continua, y por lo tanto divisible sin límite. Aunque luego, en la práctica va y recurre a partículas elementales moviéndose libremente. El movimiento relativo de las diferentes partes provoca el desgaste y la fragmentación de los cuerpos materiales en tres tipos de elementos.

El tercer elemento, la tierra, está formado por partículas gruesas e inertes, que componen los cuerpos ordinarios. Sus aristas se fragmentan y pulen formando un fluido elástico, el éter o segundo elemento, compuesto por pequeñas esferas en contacto que llenan los espacios interplanetarios, transmitiendo las interacciones de forma instantánea, ya que se comporta como un cuerpo rígido. El primer elemento, o fuego está formado por las raspaduras de las partículas del éter. Como son tan diminutas y tremendamente rápìdas, pueden llenar, con acoplamiento perfecto, cualquiera de los intersticios dejados entre las partículas mayores, impidiendo la formación de vacíos. El sol y las estrellas estarían  compuestos  del primer elemento (fuego), el aire del segundo (éter) y la Tierra del tercero (tierra).

El programa mecánico de Descartes consistía en reducir todos los fenómenos a los movimientos de esta materia cualitativamente neutra, común a todo el Universo y geométrica, por lo que no acepta en física principios que no sean aceptados en matemáticas. Estos principios bastan en tanto que todos los fenómenos de la naturaleza pueden explicarse con ellos. Por lo tanto, el movimiento es la clave de una naturaleza cuyas variadas apariencias no son más que extensión en movimiento.

Materia y movimiento son los principios últimos de toda explicación física, habiendo sido creados por Dios en una cantidad finita e indestructible. Por lo tanto sobran principios ocultos, agentes activos, formas sustanciales y similares. La única causa generadora de movimiento fue Dios en el momento de la Creación, y lo hizo en una cantidad dada que ahora conserva en el mundo de modo que sea siempre constante. Aunque la cantidad global no varíe, su distribución local sí lo hace, para dar lugar a los constantes cambios observados. Por lo tanto lo fundamental para la física son las tres leyes de intercambio de movimiento entre cuerpos:

  • Primera Ley: La pasividad de la materia, tendencia a continuar en el estado que se halle, solo modificándolo por causas exteriores
  • Segunda Ley: Un cuerpo en movimiento tenderá a continuar dicho movimiento en línea recta
  • Tercera Ley: La cantidad de movimiento se conserva en los impactos.

Descartes considera el movimiento una magnitud escalar, es decir, independiente de la dirección, y el choque dependía del tamaño, no de la masa, es decir, es el cuerpo mayor el que determina el movimiento. Con estas premisas, deriva unas cuantas leyes de impacto que ni nombraremos por deficientes.

Como negaba los átomos y el vacío, cualquier movimiento se produce en un medio lleno, con lo que cualquier interacción implica una circulación en un vórtice. Imagínate la cantidad de interacciones a computar en el más sencillo de los choques…completamente inmanejable. Aún así, se lanzó a explicar toda clase de fenómenos.

Un ejemplo sin desperdicio lo constituye el sistema planetario. Toda la materia celeste gira en una serie de vórtices contiguos. La Tierra está en reposo respecto a las partículas del vórtice que la arrastra. Los espacios celestes están formados por vórtices de éter, uno de los cuales arrastra los planetas en torno al Sol, que está formado por fuego, porque las partículas mayores de éter poseen más tendencia inercial a perserverar en línea recta, alejándose del centro, que las de fuego. Los planetas, formados por el tercer elemento, son arrastrados por el vórtice a la distancia de equilibrio de su tendencia centrífuga con la del éter circundante. El éter gira con velocidad máxima en los límites del vórtice, que es por donde circulan los cuerpos celestes más rápidos, los cometas. Ahí lo llevas.

Descartes reduce a mecánica las tres interacciones a distancia que habían sido el paradigma de la magia y la mística: la luz, el magnetismo y la gravedad.

Para explicar la luz del Sol, exponía que el primer elemento (bolas menores) que gira en la estrella solar tiende a salir tangencialmente por efecto de la inercia rectilínea, como la piedra de la honda, cosa que impide el segundo elemento o éter circundante (bolas mayores). Ahora bien, éste recibe la constante presión del fuego y, dada su estructura, la transmite instantáneamente hasta la tierra, donde el sentido experimenta esa presión (cualidad primaria) como el rosicler de los poetas (cualidad secundaria)

Descartes consideraba ingenua la idea de que el peso es una propiedad inherente de la materia, y despreciaba la posibilidad de que lo causase la mutua atracción de los cuerpos, por ser ésta una fantasía infundada… Debemos borrar de nuestras mentes las ideas de pesantez intrínseca y atracción externa, y preguntarnos por qué los objetos sólidos colocados en los remolinos se ven empujados hacia el centro…. La Tierra, tan grande, no se mueve tan deprisa como la capa del segundo elemento en que está sumergida. Cuando las pequeñas esferas o glóbulos del material fluido llegan al centro de la Tierra, se desvían, y se les obliga a ir hacia afuera, tangencialmente. Se forma así un remolino secundario en torno a la Tierra… la Tierra está rodeada por un remolino secundario de materia celeste que tiene una velocidad mayor, y por lo tanto una mayor fuerza centrífuga, que la materia terrestre. Si se suelta un cuerpo, una piedra, digamos, sobre la superficie de la tierra, no podrá mantenerse arriba con la materia celeste, y será empujada hacia abajo, y habrá materia celeste que ascenderá y ocupará su lugar. De esta explicación puramente mecánica, o, más bién, centrífuga, de la gravedad, se sigue que todo cuerpo grande sufrirá un empuje hacia el centro.

La cantidad de fenómenos abordados de esta manera es abrumadora, incluyendo el origen de la Tierra, de los océanos… Todo ello sin lágrimas, ni misterios, sino a base de partículas, movimientos, choques y presiones, y desde su cama, porque Descartes salía poco.

Evidentemente todo era inventado y difícilmente podía funcionar, pero cautivó la imaginación de los científicos europeos y les enseñó a ingeniar mecanismos que pudiesen tratarse matemáticamente para la predicción cuantitativa de los fenómenos.

Gracias a Descartes los restos del naturalismo renacentista desaparecieron, excepto en Cambridge, donde el neoplatonismo contó con un valedor de la talla de Newton… ¡Menos mal!.

PD:Si quieres saber más, te puedes leer Historia de la Ciencia, de Solís y Sellés…un gran tocho interesante del que he sacado las ideas básicas de esta entrada.