Cómo se explicó la gravedad por la ciencia newtoniana

La historia de la manzana que cae sobre la cabeza del físico inglés Isaac Newton (1643-1727) puede no ser más que una leyenda. Pero se acepta que la ley de la gravitación universal, el principio que explica por qué caen las cosas, fue formulada por él en Philosophiae Naturalis Principia Mathematica en 1687.

Claramente, las cosas se desmoronaron para Newton. Pero, ¿cómo enfrentó la gente este fenómeno? ¿Cuál fue la explicación, hasta el siglo XVII, de lo que ahora llamamos gravedad?

Muchos años después de Newton, el físico alemán Albert Einstein (1879-1955) dijo que «la gravedad es lo primero en lo que no pensamos». Después de todo, parece natural pensar que una piedra arrojada caerá, de la misma manera que la fruta sin cortar cae de un árbol, o que un tropiezo tonto es presagio de una caída.

En el libro ¿Por qué se caen las cosas? Uma História da Gravidade, publicada por Zahar en 2009, los astrónomos Alexandre Cherman y Bruno Rainho Mendonça partieron de la observación de que la gravedad es, sin duda, «especial».

«Si no, ¿cómo explicar que los mayores genios de la ciencia, Isaac Newton y Albert Einstein, se dedicaran a ella? Y no solo eso: ¿crecieron en este estado de genialidad precisamente porque vislumbraron parte de sus secretos?». Sherman escribe.

Según él, la importancia de la gravedad radica en dos factores: es universal «el uso de una palabra querida por Newton», y el universal «uso de una palabra querida por Einstein».

Pero, ¿cómo se explicaba antes?

Para responder a esta pregunta, hay que retroceder en la historia de la ciencia hasta Aristóteles (384 a. C. – 322 a. C.). El sabio griego es considerado uno de los pensadores más influyentes de la historia occidental, y gran parte de la lógica del pensamiento científico se debe a sus poderes.

“Separó un poco los fenómenos de los elementos, y entendió que hay una tendencia natural de que un objeto que pertenece a un elemento en particular vuelva a la posición de ese elemento”, explica a BBC News Brasil el físico posdoctoral Rodrigo Panoso Macedo. . Investigador del Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, Dinamarca.

En el libro de su coautoría, Bruno Rhinho Mendonca retrocede un poco en el tiempo y hace algunas referencias a la comprensión de este fenómeno por parte de los eruditos hindúes, incluso antes de Aristóteles.

Una representación pictórica posiblemente del siglo VIII a. C. indica que estos filósofos ya creían que la gravedad mantenía unido el sistema solar y que el sol, como la estrella más masiva, debería ocupar la posición central en el modelo.

Él escribe: «Otro registro interesante también realizado en la India antigua se puede encontrar en el trabajo de un sabio hindú llamado Kannada, que vivió en el siglo VI a. C.».

Rainho Mendonça explica que Canadá asoció el «peso» con la caída, entendiendo el primero como la causa de este fenómeno.

“La intuición del sabio hindú estaba en el camino correcto, pero todavía quedaba un largo camino por recorrer conceptualmente”.

El astrónomo coincide, sin embargo, en que el punto cero en el concepto de gravitación debe atribuirse a Aristóteles “porque aunque su trabajo en este campo no representa la realidad actual, el conocimiento que en él se difundió persistió durante muchos siglos después de su muerte”.

Incluso la modernidad, con nuevas investigaciones y teorías desarrolladas en el Renacimiento […]La física aristotélica prevaleció en muchos centros de estudio de la antigüedad y de la Edad Media”, dice a BBC News Brasil el físico, filósofo e historiador José Luiz Goldfarb, profesor de historia de la ciencia en la PUC-SP.

«[Ele] Explicó la caída de los cuerpos con la idea de que la Tierra es el centro del universo, y los cuerpos pesados ​​tienden a ocupar su lugar natural en este centro.

En otras palabras, “se dice que las cosas caen cuando están sueltas, porque tienden a ocupar su lugar natural en el centro del universo, la Tierra”, analiza Goldfarb.

Etimológicamente, es interesante notar que la palabra gravedad se deriva de la palabra latina gravis y, por lo tanto, tiene la misma etimología que la palabra ‘Gravis’. Su rango semántico va desde «pesado» a «importante», pasando por significados como «fuerte».

Según el Léxico de la Lengua Portuguesa, del filólogo y lexicógrafo Antonio Giraldo da Cunha, el término «gravedad» aparece ya en el siglo XIII – pero las diferencias «gravedad» y «gravedad» aparecen recién en el siglo XVIII, indicando reflexiones de la física newtoniana en la jerga.

En un texto firmado por Sherman en el libro ¿Por qué se caen las cosas? Hay una desviación del término sánscrito para gravedad: gurutvaakarshan.

“Observe el comienzo de la palabra: ‘gurú’. Es el término que se usa específicamente para referirse a los estimados maestros espirituales y líderes religiosos del hinduismo”, dice.

En un capítulo de Rainho Mendonça en el mismo libro, explica que el uso del término latino gravis para referirse al fenómeno de la gravedad comenzó en el siglo VIII, con las traducciones de tratados científicos del mundo árabe a Europa.

“Y así surgió el término que es objeto de nuestro estudio: gravedad”, dice el investigador.

“Y en el contexto que nos interesa, porque al referirse a cosas de mucho peso, las traducciones latinas usaban la palabra cuya raíz es el adjetivo gravis, gravy, que significa ‘pesado’”.

“No es posible determinar la primera vez que se utilizó este término”, señala el autor.

Pero para él, la aparición de las primeras universidades europeas, donde el latín era lengua oficial, contribuyó a la difusión de la nueva terminología. «[… nas] las universidades de Bolonia, París y Oxford, entre otras, que utilizaron la mayor parte de estas obras [árabes] traducido».

Si bien predominó el pensamiento aristotélico, especialmente en el mundo occidental, y la Edad Media entró en la historia como la “edad oscura” en cuanto al desarrollo del conocimiento, no se puede negar que hubo desarrollos científicos en los 2000 años que separaron a Aristóteles de Newton.

«Hoy en día, los historiadores de la ciencia son capaces de detectar pensadores de la antigüedad y la Edad Media que en realidad elaboraron ideas más cercanas a la teoría newtoniana que a la física aristotélica, a pesar de que prevaleció formalmente la teoría del filósofo griego», dice Goldfarb.

Libro ¿Por qué se caen las cosas? Proporciona una descripción general de este escenario. Rainho Mendonça cita, por ejemplo, la investigación del filósofo árabe Abu Yusuf al-Kindi (801-873).

En su tratado Sobre los rayos (solares), declaró que las estrellas ejercerían una poderosa influencia sobre las cosas y las personas.

“Esta fuerza estará asociada a la radiación de las estrellas, que se propagará en línea recta por el espacio y afectará a los objetos de la Tierra”, dice el astrónomo.

Un poco más tarde, el filósofo de origen judío Sulayman ibn Gabirol (1021-1058) también retomó el tema, “con razonamientos simples pero elementales”, reflexiona Rainho Mendonça.

Su contribución fue al concepto de inercia.

«Según él, los materiales densos y pesados ​​serán más estables que los materiales más ligeros», explica.

El filósofo y astrónomo iraní Abd al-Rahman al-Khazini (1077-1155) introdujo la idea de que los cuerpos pesados ​​que caen siempre se mueven hacia el centro del planeta.

Agrega: «Lo más intrigante, sin embargo, fue su sugerencia de que el thaqal (un término árabe que muchos autores traducen como ‘gravedad’) depende de sus distancias en relación con el centro de la Tierra».

Aunque surgieron muchas teorías en ese momento, una idea prevaleció y, en cierto modo, estaba muy cerca del concepto de inercia.

Según el físico Fábio Raia, profesor de la Universidade Presbiteriana Mackenzie, «la teoría más difundida […] Era la teoría del momento […]quien dijo que el movimiento continuo de un cuerpo está dado por la acción continua de la fuerza.”

«Cuando eso se detenga, el cuerpo volverá a la normalidad», le dijo a BBC News Brasil.

Rainho Mendonça destaca, en este punto, el papel esencial del filósofo alejandrino Iohannes Philoponus (490-570).

«En sus palabras, cuando se lanza el cuerpo, recibe una especie de fuerza motriz, que se transmite del lanzador al proyectil, y permanece en él incluso después de que el contacto haya terminado. Con el tiempo, esta ‘fuerza’ se disipará automáticamente. , provocando el movimiento final”, explica.

En el caso de la caída de los cuerpos, Philoponus ya entendió que esta fuerza era provocada por algo que hoy se define como la gravedad.

“Según esta idea, la Tierra generaba una atracción gravitacional de las cosas, que las empujaba hacia su centro”, explica a BBC News Brasil el filósofo André Albuquerque Mendonca, profesor de la Escola Superior de Propaganda e Marketing de São Paulo (ESPM- SP).

Sin embargo, recuerda que hubo voces disidentes, como la del filósofo y teólogo francés Jean Buridan (1301-1358), quien “propuso una teoría alternativa para explicar la caída de las cosas”.

Dijo que los objetos cayeron debido a una fuerza interna que los empujó hacia abajo, pero no pudo explicar la razón de esta fuerza.

Vale la pena señalar que tanto Leonardo da Vinci (1452-1519) como Galileo Galilei (1564-1642) estudiaron la caída de los cuerpos. Según Albuquerque Mendonca, el primero «sugirió que la velocidad de caída depende de la densidad del cuerpo y de la resistencia del aire», mientras que el segundo «precisó que todos los cuerpos caen con la misma aceleración, independientemente de su peso».

Sin embargo, ninguno de ellos logró llegar a una ley universal para este fenómeno.

El avance de Newton fue genial porque logró, ciertamente con el conocimiento acumulado por sus predecesores, no solo comprender una fuerza universal y fundamental, sino también convertirla en un fenómeno explicable.

Fue una verdadera revolución científica.

Goldfarb resume «Incorporó nuevos conceptos cosmológicos a sus teorías, partiendo de la cosmología aristotélica».

Así, ya no se pensó en la caída al lugar natural, sino que apareció el concepto de atracción entre cuerpos, la ley de la gravedad: La materia atrae a la materia en la proporción directa de las masas y en contraste con el cuadrado de la distancia entre los cuerpos.

Según él, fue cuando la gente «dejó de considerar tendencias a ocupar el lugar natural» y comenzó a «comprender los movimientos de los cuerpos que caen como resultado de la acción de la fuerza que la tierra ejerce sobre los cuerpos».

“Podemos concluir que la mecánica introducida por Newton implicó cambios profundos en la forma en que el mundo moderno comenzó a concebir el universo, los cuerpos y las leyes que rigen sus movimientos”, dice.

“La teoría de Newton fue un hito importante en la historia de la ciencia y es considerada uno de los mayores logros intelectuales de la humanidad”, explica Albuquerque Mendonca.