Newton

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Bernard Pullman / El Viejo Topo*

Jueves 31 de marzo de 2022

Tal día como hoy de 1727 fallecía en Londres el gran astrónomo, físico y matemático Isaac Newton. Su contribución más significativa a la teoría atómica está relacionada con su logro más importante: la ley de la gravitación universal

Si digo: la electricidad viene de Dios, estoy a la vez en lo cierto y equivocado. Busco una causa en el campo mismo de lo condicionado. Si mi respuesta es ‘Dios’, he dicho demasiado. Él es efectivamente la causa de todo, pero yo quiero descubrir una conexión causal, una relación específica con este fenómeno; la respuesta ‘Dios’ es excesivamente general.

– G.W.F.HEGEL

 “Me parece muy probable que al principio Dios crease la materia en forma de partículas sólidas, pesadas, duras, impenetrables, móviles, con determinado grosor, figura y otras propiedades, y en tal número y proporción respecto al espacio como mejor convenía al objetivo que se había propuesto; y por el hecho mismo de que estas partículas primitivas son tan sólidas e incomparablemente más duras que ninguno de los cuerpos compuestos de ellas, tan duras de hecho que no se rompen ni se desgastan jamás, nada –ningún poder ordinario– es capaz de dividir lo que fue originariamente unido por Dios. Mientras estas partículas continúen enteras, podrán formar cuerpos de la misma esencia y contextura. Pero si llegasen a romperse o a desgastarse, la esencia de las cosas, que depende de la estructura primitiva de estas partículas, cambiaría indefectiblemente. Un agua y una tierra compuestas de viejas partículas gastadas o de fragmentos de partículas, ya no serían el agua y la tierra primitivamente compuestas de partículas enteras. Para que el orden de las cosas pueda ser constante, la alteración de los cuerpos no debe, pues, consistir más que en separaciones, nuevas combinaciones y movimientos de estas partículas, pues si los cuerpos se rompen, no es porque lo hagan las partículas sólidas que los forman, que son inalterables, sino porque estas se separan en los lugares de su unión, donde solamente se tocan en unos cuantos puntos.”

Estas hermosas palabras, a menudo citadas de Isaac Newton (1642-1727, nacido el mismo año en que murió Galileo), sacadas de la Pregunta nº 31, libro III, de su Óptica, definen la posición de atomismo cristiano de su autor. Las propiedades esenciales que atribuye específicamente a las partículas elementales son las mismas que les asignaban los atomistas antiguos. Él las completa, sin embargo, con una propiedad intrínseca nueva, la inercia, en el sentido naturalmente “newtoniano” del término, es decir, de “perseverancia en el movimiento o en el reposo”.

Newton también suscribe el segundo principio de la teoría atómica antigua, a saber, la existencia del vacío. Admite, es cierto, que los espacios interestelares podrían estar llenos de un éter muy enrarecido, pero que también tendría una estructura granular, con el vacío entre sus finísimas partículas. Es interesante mencionar que si bien Newton se pronuncia a favor del vacío sobre la base de argumentos físicos –en particular el que utiliza Demócrito sobre la imposibilidad del movimiento en un medio totalmente lleno–, sus discusiones con los adversarios del vacío, sobre todo con Descartes y Leibniz, pondrán igualmente en juego argumentos teológicos que giran en torno a la concepción que estos autores se hacen de la “perfección de la obra de Dios”. Ahora bien, según Newton, “resulta muy presuntuoso imaginar que un ser tan pequeño y tan débil como el hombre, pueda conocer con seguridad lo que Dios podría hacer mejor”. Para él, considerar imposible la existencia del vacío equivale a limitar el poder de Dios, imponer una barrera a su libertad de acción, someterle a una necesidad. Esta argumentación adquiere todo su interés frente a la de los atomistas citados más arriba.

Pero aunque Newton adopte los dos principios de los atomistas de la Antigüedad –la estructura corpuscular de la materia y la existencia del vacío–, rechaza, en cambio, una imagen puramente mecanicista del mundo, en particular el papel determinante que Demócrito y Epicuro atribuyen al azar en su estructuración y su evolución. Según la concepción newtoniana, Dios no se limita a crear el universo con su notable regularidad y su orden inteligible, sino que dirige constantemente su funcionamiento. En su libro más célebre, Philosophiae naturalis principia mathematica, escribe: “Se ven de este modo llevados a caer en las impiedades de la más despreciable de todas las sectas, la de los que son lo bastante estúpidos como para creer que todo se hace al azar y no por una Providencia soberanamente inteligente; la de estos hombres que se imaginan que la materia ha existido siempre necesariamente y en todo lugar, que es infinita y eterna.” Es más, el Creador no solamente garantiza el funcionamiento del mundo, sino que también se ocupa, mediante una intervención correctiva constante, de su buena marcha. Imaginar que Dios haya podido constituir y poner en marcha el mundo como quien construye y pone en marcha una máquina, por ejemplo un reloj, y que luego se haya acantonado en una pura contemplación de su obra, es, según Newton, una idea que “introduce el materialismo y la fatalidad y que […] tiende a desterrar del mundo la Providencia y el gobierno de Dios”. Esta concepción de la presencia y de la acción continua de Dios será, como veremos, igualmente combatida por los antiatomistas, todos ellos cristianos, por lo demás.

Sin embargo, la contribución potencialmente más significativa de Newton a la teoría atómica está relacionada con su logro más importante, el que consolidó para siempre la unificación del mundo celeste y del mundo terrestre, del macrocosmos y del microcosmos, a saber, la ley de la gravitación universal, según la cual dos cuerpos cualesquiera se atraen con una fuerza proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. En efecto, de acuerdo con este enunciado, se entiende que esta ley se aplica a la escala entera de masas, desde lo infinitamente pequeño a lo infinitamente grande.

Aquí nos limitaremos a examinar únicamente la significación que tiene esta ley para la problemática que nos ocupa. Es evidente, por su contenido, que el campo en el que podían esperarse las incidencias más significativas es el de las interacciones entre los corpúsculos elementales, interacciones que son las responsables de su agregación en cuerpos observables. En lenguaje moderno, diríamos que son responsables de la formación del enlace químico y, por tanto, de la constitución de las moléculas. En este sentido, diversas características de esta ley, frecuentemente ignoradas incluso por quienes son capaces de recitar su fórmula, merecen ser subrayadas:

• Newton no considera la gravedad –aunque esté omnipresente en el universo– como una propiedad innata, intrínseca de los cuerpos o de las partículas, al mismo nivel, por ejemplo, que su extensión, su forma o su La posibilidad, para un cuerpo material, de actuar por sí mismo sobre otro cuerpo situado a una cierta distancia y a través del vacío, “sin ningún tipo de emanaciones o efluvios, o sin otros medios corpóreos”, sino gracias a una de sus propiedades innatas, le parece una absurdidad inaceptable. Esta acción no puede y no debe atribuirse más que al efecto de una o de varias fuerzas extrínsecas que no pueden existir y actuar más que por la voluntad de la potencia divina. En cuanto a la naturaleza de estas fuerzas, Newton admite que la desconoce, y es en este contexto en el que formula su famoso adagio: “Hypotheses non fingo” [Yo no forjo hipótesis]. Este físico, uno de los más grandes que ha dado el mundo, no cree que la atracción universal que ha descubierto se deba a fuerzas “físicas” reales. Ve en ella más bien la manifestación de unas fuerzas sobrenaturales, transmateriales, espirituales, en el mejor de los casos matemáticas. Para él, “la gravitación es el espíritu de Dios que impregna la materia”.
• Si la ley de la gravitación describe de una forma satisfactoria el comportamiento del mundo a nivel macroscópico, Newton no está seguro de que sea igualmente aplicable en el campo de los corpúsculos elementales. Aunque supone que es una ley del mismo tipo la que opera entre estos corpúsculos, admite que las fuerzas que están en juego, aunque análogas, pueden no ser idénticas. Concibe, explícitamente, junto al componente gravitacional, unos componentes eléctricos y magnéticos, así como la entrada en juego de unas fuerzas repulsivas. Así, por ejemplo, afirma (Libro III de la Óptica, pregunta nº 31): “En todos los casos, la marcha de la Naturaleza es pues muy simple y conforme consigo misma: ya que ella produce todos los grandes movimientos de los cuerpos celestes por la gravitación o la atracción recíproca de estos cuerpos; y casi todos los pequeños movimientos de las partículas de los cuerpos por otras fuerzas atractivas y repulsivas, recíprocas entre estas partículas […]. ¿No tienen las pequeñas partículas de los cuerpos ciertas potencias, virtudes o fuerzas por medio de las cuales actúan a distancia […] unas sobre otras para producir una gran parte de los fenómenos de la naturaleza? Pues es bien sabido que los cuerpos actúan unos sobre otros por las atracciones de la gravedad, del magnetismo y de la electricidad; y estas instancias muestran la trama y el curso de la naturaleza. No es improbable que haya otras instancias atractivas además de estas. Pues la naturaleza es muy consecuente y muy conforme consigo misma.”

A la luz de las teorías modernas sobre la naturaleza del enlace químico, estas frases de Newton denotan una notable presciencia de la realidad. En efecto, sabemos hoy que el rol de la gravedad es totalmente insignificante al nivel de las partículas elementales, tanto por lo que respecta a su estructura interna como a sus interacciones mutuas, ya que estas son regidas esencialmente por fuerzas electromagnéticas. La diferenciación presentida por Newton se ve, pues, confirmada.

• La introducción de una fuerza atractiva, en particular de carácter transfísico, en el campo micro-corpuscular tiende a eliminar determinadas representaciones excesivamente materiales del origen de las interacciones interatómicas preconizadas por los atomistas antiguos e incluso por otros mucho más Es bien conocido el rol atribuido por Demócrito y Epicuro en estas interacciones a los ganchos, púas, anzuelos y otras asperezas presentes en la superficie de los átomos. Estos conceptos serán retomados por Gassendi y también, como veremos en la siguiente sección, por Robert Boyle, contemporáneo de Newton y principal defensor de la teoría atómica en Inglaterra. Este punto de vista relativamente primitivo es rechazado por Newton: “Las partes de todos los cuerpos duros homogéneos que están en contacto se mantienen fuertemente unidas. Y para explicar cómo es esto posible, algunos se han inventado la idea de que hay átomos ganchudos, lo que es una forma de presuponer la respuesta a la pregunta; otros dicen que los cuerpos están unidos por el reposo, es decir, por una cualidad oculta, o más bien por nada; y otros que lo están en virtud de unos movimientos conspirativos, es decir, por un reposo relativo entre ellos. Yo preferiría inferir de su cohesión que sus partículas se atraen unas a otras por medio de alguna fuerza, que, cuando el contacto es inmediato, es sumamente fuerte, y que a pequeñas distancias produce las operaciones químicas antes mencionadas […] y que no llega mucho más allá de las partículas.”

Ahora bien, si la hipótesis de los ganchos y las púas puede parecer simplista, su supresión tampoco resuelve el problema. En particular, la ley de Newton (o una ley del mismo tipo, como él conjeturó) sugería una solución al aspecto global, masivo de las atracciones entre corpúsculos (o entre aglomerados) y representaba por tanto una contribución innovadora de trascendentales consecuencias. No explicaba, sin embargo, una de las características esenciales de estas interacciones, a saber, su selectividad o especificidad, responsable de la formación del gran número de cuerpos diferentes de los que está hecho el mundo. Una de las razones al menos de esta deficiencia es fácil de discernir: en efecto, si bien Newton tuvo el mérito de identificar la cantidad de materia con la masa –lo que era esencial para la formulación de su ley de atracción–, descuidó, en cambio, el problema de la diversidad de los volúmenes y de las formas de las partículas y de las sustancias, que era la única manera de dar cuenta de la diversidad y de la variedad de sus asociaciones. El alcance práctico de la ley se vio así limitado, singularmente en el campo de la química. J.Merleau-Ponty pudo decir en este sentido que “la gravitación era tanto un problema como una solución”.51 El problema era tanto más difícil cuanto que la cuestión de la forma al nivel corpuscular parecía fuera del alcance de las técnicas disponibles. Incluso a comienzos del siglo XIX, Laplace (1749-1827), defensor entusiasta de la teoría newtoniana, afirmará:52 “Las afinidades dependerían entonces de la forma de las moléculas53 en asociación y de sus posiciones respectivas, y a través de la variedad de estas formas sería posible explicar todas las variedades de las fuerzas atractivas, y reducir de este modo a una sola ley general todos los fenómenos de la física y de la astronomía. Pero la imposibilidad de conocer las formas de las moléculas y sus distancias mutuas hace que estas explicaciones sean vagas e inútiles para el progreso de las ciencias.” Es sorprendente observar cuántos pensadores y científicos, incluso muy eminentes, han utilizado, desafortunadamente y a fin de cuentas erróneamente, la palabra “imposible”. A menudo, como dijo el químico Ch.Weizmann (1874-1952), “lo imposible es lo que tarda un poco más”, afirmación que adquiere toda su fuerza en el campo de las estructuras atómicas y moleculares.

* Fuente: Apartado 2ª del capítulo 12 del libro de Bernard Pullman El átomo en la historia de la humanidad.

Imagen de portada: Isaac Newton. | El Viejo Topo.