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sábado, 13 agosto, 2022
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Construcción Histórica del Concepto Gravedad (parte 1/2)

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Por: Juan Manuel Rivera Juárez • Elva Cabrera Muruato •

La gravedad es una de las cuatro interacciones fundamentales de la naturaleza. Una característica importante que la distingue de las demás interacciones es que afecta a toda forma de materia y energía de la naturaleza, incluso la luz siente su efecto: se ha observado que su trayectoria es desviada en los alrededores de un cuerpo muy masivo, lentes gravitacionales. Nada escapa a su alcance a pesar de ser la interacción fundamental más débil de la naturaleza. Hasta el momento, la teoría que mejor explica el comportamiento de los cuerpos bajo la interacción gravitatoria es la Relatividad General, de Einstein. 

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Es importante mencionar que se habla en sentido común de la gravedad como la fuerza por la que dos objetos con masa se atraen; es la que nos mantiene con los pies en el suelo, la que hace que las mareas suban y bajen, que crea corrientes de aire cruciales en las condiciones meteorológicas, mantiene a la Tierra compacta e íntegra e incluso hace que la Tierra gire alrededor del Sol. Si bien los efectos de la gravedad son fáciles de observar, no resulta de la misma manera explicarlos. A la hora de justificar el por qué un objeto, cuando es soltado desde una determinada altura, cae al suelo en lugar de flotar, la historia muestra que en su momento varias mentes brillantes se vieron superadas. 

En una primera parte se expondrán las ideas y planteamientos de Aristóteles y Copérnico al respecto; en la segunda abordaremos a Kepler y Galileo, en los albores de la revolución copernicana. En un posterior trabajo daremos continuidad a los postulados de Descartes hasta llegar a Newton, con lo que pretendemos completar lo que se ha dado en llamar la síntesis newtoniana. El primero que se planteó de manera formal el problema de la gravedad fue Aristóteles. El modelo aristotélico del universo, como primera explicación de lo que más tarde sería conocido como fuerza de la gravedad, se mantuvo hasta finales de la Edad Media.

La explicación aristotélica de la gravedad no planteaba duda alguna; se pensaba que era una tendencia natural de los cuerpos pesados al ser atraídos hacia el centro del mundo, la cual coincidía con el centro de la tierra. El movimiento natural de los cuerpos sería la tendencia a regresar al lugar que les correspondía en el universo según los elementos de que estaban compuestos. Así la caída de los cuerpos era el resultado de la suma de los movimientos naturales de cada uno de los elementos constitutivos. Bajo este razonamiento, según Aristóteles, los objetos más pesados caían más rápidamente que los ligeros.

Para los aristotélicos la acción de una fuerza sobre un cuerpo debía darse por contacto directo los aristotélicos no concebían la gravedad como una acción a distancia y no encontraron la respuesta a cómo una acción puede ser ejercida a distancia: en la experiencia de la época una fuerza se refería a halar o empujar cuerpos. Al enfrentarse al problema de que una fuerza está en contacto con un cuerpo que cae libremente les causó particulares dificultades, pues no podía ser la fuerza de gravedad como hoy la llamamos ni la atracción del lugar natural, ya que eso implicaba acción a distancia. Aristóteles concluyó que lo que le había dado origen al cuerpo le proporcionó también la tendencia a caer, concluyendo que la causa de la caída es intrínseca al cuerpo. A pesar de que la física aristotélica resultaba en algunos puntos fácil de refutar, permaneció dogmáticamente irrefutable hasta muy avanzado el siglo XIII. Resultaba fácil demostrar dónde era errónea, pero muy difícil elaborar una explicación mejor y más completa. 

El abandono de las posiciones aristotélicas se debió a su dificultad para explicar los movimientos no naturales una vez que el objeto pierde el contacto con el motor inicial (El motor inicial es un concepto filosófico descrito por Aristóteles como la causa primaria de todo el movimiento en el universo, y que por lo tanto no es movido por nada. Aristóteles. Metafísica. Editorial Porrúa. 1969). Con Guillermo de Occam surgieron los primeros esbozos de una teoría alternativa, que luego fue desarrollada por Buridán con el nombre de “teoría del ímpetus”. La explicación alternativa planteaba lo siguiente: el motor inicial dota al objeto de un “ímpetus” o fuerza interna, que se va consumiendo hasta que el objeto se detiene. Este ímpetus interactúa de forma extraña y compleja con otras fuerzas, de modo que, por ejemplo, si bien se reconoce que la gravedad es la misma para todos los cuerpos, no todos caen a la misma velocidad, ya que en los más pesados la gravedad produce un ímpetus mayor. 

Con Copérnico se rompe el geocentrismo del universo, se desplaza su centro de la Tierra al Sol. A pesar de todo, las ideas platónicas continúan latentes en su obra. Así, en concordancia con esa visión mística del mundo Copérnico en “De Revolutionibus” para exponer la importancia del Sol en el universo escribe lo siguiente: 

“En este bellísimo templo, ¿quién pondría esta lámpara en una posición diferente no mejor que aquélla desde la cual puede iluminarse todas las cosas al mismo tiempo? Pues no sin razón llaman algunos al Sol el faro del universo; otros, su mente, y otros, su gobernante”.

La concepción aristotélica de gravedad no resultaba compatible con la teoría heliocéntrica copernicana. Al quitarle a la Tierra su posición central perdía también su esencia como lugar natural al que tendían los cuerpos, los problemas que surgían a la hora de plantear un nuevo modelo eran muchos. Copérnico debía, en consecuencia, modificar la teoría aristotélica de la gravedad. Un problema que quedaba fuera del alcance de los conocimientos del siglo XVI era el siguiente: si el Sol está en el centro del universo, ¿por qué no caen los objetos sobre él? Lo único que Copérnico podía decir al respecto era que los objetos “terrestres” tienen tendencia a caer sobre la Tierra; los objetos solares tenían tendencia a caer sobre el Sol; los objetos relacionados con Marte caerían sobre Marte, y así según los casos, es decir, sustituye la gravedad cósmica única por numerosas gravedades planetarias; supuso que todos los cuerpos celestes, y no sólo la Tierra, tenían poder gravitatorio. Como se puede apreciar en la siguiente cita, Copérnico imaginaba la gravedad como la tendencia de los componentes de la materia a congregarse en forma de una esfera, independientemente del lugar del universo en el que se encontraran, y situaba en el centro geométrico del mismo el núcleo de la gravedad:

“Yo creo que la gravedad no es sino una cierta tendencia natural, ínsita en las partes por la divina providencia del hacedor del universo, para conferirle la unidad e integridad, juntándose en forma de globo. Este modo de ser es también atribuible al Sol, la Luna y los demás fulgurantes entre los errantes, para que, por su eficacia, permanezcan en la redondez con la que se presentan, los cuales, sin embargo, realizan sus circuitos de muchos modos diferentes”. No obstante, para Copérnico el movimiento de los astros no necesitaba ninguna causa, según él se trataba de movimientos naturales, razón por la cual nunca llegó a tener la necesidad de concebir que los astros se afectaran unos a otros. 

Sé parte de la Unidad Académica de Ciencia y Tecnología de la Luz y la Materia (LUMAT). Informes: http://lumat.uaz.edu.mx/; https://www.facebook.com/LUMAT.UAZ; https://twitter.com/LumatUaz.

*Docente Investigador de la Unidad Académica de 

Ciencia y Tecnología de la Luz y la Materia. LUMAT.

*Docente Investigadora de la Unidad Académica Preparatoria.

[email protected]

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