lunes, 29 de agosto de 2011

CONCEPCIONES DEL ÉTER: ¿NEWTON FRENTE A DESCARTES?




El éter, al no ser detectable por los sentidos, ha sido siempre utilizado como hipótesis necesaria para hacer inteligibles fenómenos de variado contenido. Aparece así en un primer momento como elemento constitutivo de los objetos que se mueven en la región supralunar en la cosmología aristotélica o confundido con el pneuma en la visión estoica y, más tarde, adoptando múltiples máscaras, como medio imprescindible para dar respuesta, en variados ámbitos, a una pregunta que podría formularse en estos términos ¿Cómo actúa un cuerpo sobre otro a través del espacio?. Es así necesario, en diversos momentos, para entender la acción gravitacional, el proceso de propagación de la luz, las acciones eléctricas y magnéticas, el comportamiento químico, la vitalidad de la materia orgánica, la trasmisión de órdenes del cerebro a los órganos de los sentidos y de estos a aquél, la propagación del calor, etc. ¿Es extraño, pues, que proliferen los éteres? ¿es extraño que los científicos se hayan tomado todo tipo de libertades a la hora de definirlo y que sus propiedades y aún más su existencia haya ido adaptándose a la conceptuación que esos fenómenos ha recibido a lo largo del proceso de unificación gestado a lo largo del tiempo y aparentemente culminado durante el siglo XIX? ¿no es en cambio lógico que los éteres, dada su inacabable capacidad camaleónica, hayan ocupado el centro de discusiones que van más allá de lo estrictamente científico y hayan pasado a ser, incluso, objeto de encendidas controversias teológicas?.

            No es posible, en el corto espacio de este artículo abordar en todo su complejidad este apasionante asunto que llenó páginas y páginas de la producción de los más renombrados científicos a lo largo de toda la historia de la ciencia. Nos limitaremos, pues, a unos breves apuntes que tienen como núcleo la batalla que enfrentó a cartesianos y newtonianos a lo largo de gran parte del siglo XVIII y dejaremos para otra ocasión los otros, y múltiples, disfraces que adoptó el éter como recurso explicativo en ciencias como la química, la calorimetría, la electricidad y el magnetismo o la óptica.


Voltaire resumía de forma escueta y, sin duda, simplificada, en sus Cartas Filosóficas,  el corazón de la controversia: Un francés que llega a Londres encuentra las cosas muy cambiadas en filosofía, como en todo lo demás. Ha dejado el mundo lleno; se lo encuentra vacío. En París se ve el universo compuesto de torbellinos de materia sutil; en Londres, no se ve nada de eso. Entre nosotros, es la presión de la Luna la que causa el flujo del mar; entre los ingleses, es el mar el que gravita hacia la Luna, de tal forma que, cuando creéis que la Luna debería darnos marea alta, esos señores creen que debe haber marea baja; lo que desdichadamente no puede verificarse pues habría hecho falta, para aclararlo, examinar la Luna y las mareas en el primer instante de la creación.

Newton había vaciado un mundo que Descartes concebía lleno en gran medida por esa materia sutil que no era otra cosa que el éter. Así, al menos, era presentada la posición del sabio inglés por sus más conspicuos defensores. A juicio de estos las cosas estaban claras: las investigaciones en el ámbito de las ciencias físicas y químicas tienen como objeto central de estudio los sucesos que pueden someterse a observación –los fenómenos– y también aquellos otros que, aunque no son percibidos directamente, necesitan existir para garantizar la continuidad entre sucesos separados que sí son observados de facto; de otro modo, sin esa continuidad, la visión del mundo perdería su coherencia. Estos sucesos hipotéticos, de los que podemos encontrar múltiples ejemplos, tanto en el ámbito de la gravitación, en procesos relacionados con la luz y la visión o en parcelas en las que tienen lugar fenómenos caloríficos, químicos, eléctricos y magnéticos o fisiológicos, se denominan interfenómenos.

            Es en el modo de tratar estos interfenómenos donde aparecen las diferencias entre Newton y Descartes.


Para los newtonianos la referencia obligada es no sólo el, tantas veces citado, texto del Maestro: Hasta aquí he explicado los fenómenos celestes y de nuestro mar a partir de la fuerza de la gravedad, pero hasta el momento no hemos descrito las causas de esa fuerza […] En realidad  aún no he podido deducir de los fenómenos el porqué de dicha propiedad y no quiero inventar hipótesis. Pues todo lo no deducido a partir de los fenómenos ha de llamarse hipótesis, y las hipótesis, metafísicas o físicas, ya sean de cualidades ocultas o mecánicas, carecen de lugar en la filosofía experimental […] Y es suficiente con que la gravedad exista de hecho, opere según las leyes que hemos expuesto y explique todos los movimientos de los cuerpos celestes y de nuestro mar […], sino, sobre todo, el de las consideraciones que Roger Cotes incluye en el prefacio a la segunda edición de los Principia. En ese prefacio recomienda ignorar estos interfenómenos, por un lado, a causa de su carácter de inobservables y por otro, como consecuencia de que sea posible establecer una formulación capaz de predecir hechos sin hacer uso de aquellos. Desde entonces será ésta la posición que, abusivamente, se atribuirá a Newton, argumentando que al ser mediante la experiencia como aprendemos que todos los cuerpos gravitan y ser de ese mismo modo como sabemos que son extensos, móviles o sólidos, […] la gravitación tiene el mismo derecho que la extensión, la movilidad o la impetrabilidad a ser considerada una propiedad esencial de la materia.


A diferencia de Newton, Descartes en su obra El Mundo o tratado de la luz considera central el estudio de estos interfenómenos como vehículo para comprender en profundidad aquello que va más lejos que las meras apariencias. La trasmisión de las fuerzas es pues, para él, lo esencial. Aunque la primera forma que adoptó este estudio se asentara en la convicción que bien transmiten las palabras de un cartesiano convencido, Huygens, al tratar de dar cuenta de los fenómenos ópticos, […] uno concibe las causas de todos los efectos que se dan en la naturaleza en términos de movimientos mecánicos. En mi opinión así debemos hacerlo necesariamente, o de otro modo renunciar a toda esperanza de comprender nada en Física, la preocupación por el estudio de lo que sucede en el espacio que media entre dos objetos separados acabaría liberándose del corsé cartesiano, por insuficiente, y adoptaría otros formas más sutiles. En todas ellas, sin embargo, uno o más éteres actuarían como mediadores.

Una de las diferencias esenciales entre la concepción cartesiana y newtoniana del Cosmos radica en la forma en que una y otra encaran el problema de la actividad de la materia.

1.-  Para la física de Descartes las fuerzas poseídas por un cuerpo móvil son consecuencia, no causa, del movimiento, porque las acciones de uno de los cuerpos sobre otro son producto, exclusivamente, del contacto; la materia es así totalmente inerte y de una de sus características, la impenetrabilidad, se deriva la aparición de esas fuerzas. Todo ello aparece explicado en lenguaje claro en uno de las cartas que Euler dirige a la princesa Friederike Charlotte Ludovica Luise, sobrina del rey de Prusia:

Todos los han considerado [el origen de las fuerzas] como el mayor misterio de la naturaleza, que permanecerá siempre oculto a la penetración de los mortales. Espero, sin embargo, presentar a V.A. una explicación tan clara de este pretendido misterio, que todas las dificultades que han parecido hasta ahora insuperables, se desvanezcan por entero. Así, pues, digo que la misma facultad de los cuerpos para mantenerse en el mismo estado [la inercia], es capaz de proporcionar las fuerzas que modifiquen el estado de los demás. Yo no digo que un cuerpo cambie nunca su propio estado, sino que puede llegar a ser capaz de cambiar el estado de otro cuerpo.

Imagina, pues, dos cuerpos uno en reposo y otro que se dirige hacia a él con velocidad constante y razona así: […] Sucederá, pues, que el cuerpo B llegará a estar en contacto con el cuerpo A, pero ¿qué pasará entonces? Mientras el cuerpo A permanezca en reposo, el cuerpo B no podrá continuar en movimiento sin pasar a través del cuerpo A, es decir, sin penetrarlo. Es imposible, por tanto, que ambos cuerpos se mantengan en su estado sin penetrarse mutuamente. Ahora bien, no es posible que tal penetración tenga lugar, dado que la impenetrabilidad es una propiedad absolutamente necesaria de todos los cuerpos. Luego, puesto que los dos cuerpos no pueden mantenerse en su estado, es absolutamente necesario, o bien que el cuerpo A comience a moverse para hacer sitio al cuerpo B, de modo que este pueda continuar su movimiento, o bien que el cuerpo B, al llegar a ponerse en contacto con el cuerpo A, sea súbitamente reducido al reposo, o bien que el estado de ambos se modifique lo necesario para que puedan permanecer en su estado sin penetrarse mutuamente. Es, pues, totalmente indispensable que uno u otro cuerpo, o ambos, experimenten algún cambio en su estado; y la razón o la causa de este cambio se halla infaliblemente en la impenetrabilidad de los cuerpos mismos. Por tanto, dado que toda causa capaz de cambiar su estado se denomina fuerza, será su propia impenetrabilidad la que proporcione las fuerzas que modifiquen su estado. […] Es, pues, la impenetrabilidad de los cuerpos la que encierra el verdadero origen de las fuerzas que modifican continuamente el estado de los cuerpos en este mundo.        

2.-    En el caso de la física newtoniana aunque se acepte que los cuerpos materiales estén compuestos de partículas duras e impenetrables, en línea con la tradición mecánica, se admite la existencia de ciertos principios activos, tales como los que causan la Gravedad, la fermentación y la cohesión de los cuerpos. Pese a que la razón última de estos principios activos no le resulte clara lo que subyace en su necesidad no es otra cosa que su convicción de que una naturaleza activa requiere algo más que acciones mecánicas por contacto y que las fuerzas no son simples efectos del movimiento sino causa de sus cambios.

            Haciendo uso de la formulación moderna que queda sintetizada en la expresión F = dp/ dt diríamos que Descartes pone el énfasis en el segundo término, el cambio de movimiento (el cambio de momento lineal mv) como causa de la aparición de la  fuerza, en tanto que Newton privilegia a ésta a la que considera responsable del cambio de movimiento.

            ¿Es todo, en realidad, tan simple y nítido? ¿Aparecen los dos campos tan claramente diferenciados?
           
La historia nos muestra que no y para mostrarlo no hace falta escudriñar en algún texto oculto o poco conocido de Newton, porque en la misma obra con la que se ajustaban cuentas con Descartes, los Principia, leemos:

Bien podríamos ahora añadir algo acerca de cierto espíritu sutilísimo que atraviesa todos los cuerpos materiales  y permanece latente en ellos; por cuya fuerza y acciones las partículas de los cuerpos se atraen entre sí a distancias próximas  y cuando están contiguas se cohesionan; y los cuerpos eléctricos actúan a distancias mayores, tanto repeliendo como atrayendo a los corpúsculos vecinos; y la luz se emite, se refleja, se refracta e inflexiona y calienta a los cuerpos; y toda sensación es excitada, y los miembros de los animales se mueven a voluntad, a saber mediante las vibraciones de ese espíritu propagadas por los filamentos sólidos de los nervios desde los órganos externos de los sentidos hasta el cerebro y desde el cerebro hacia los músculos.

            ¿Estaba pues, para el mismo Newton, tan vacío el mundo como nos quería hacer creer Voltaire en la cita que hemos incluido más arriba?

            La respuesta a este interrogante forma parte del desarrollo de la ciencia y, de ella nos ocuparemos en una próxima ocasión.        

           

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