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Los Paradigmas de la Fisica


 Posted by riraldi@hotmail.com on February 29, 2012 at 5:20 AMDelete 
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El paradigma de la Física.

Renato Iraldi

Universidad Central de Venezuela

caracas

 

 

Paradigma es, según Khun, un conjunto de conceptos, creencias, tesis, que, en una etapa dada de la historia, acepta la comunidad científica y, basado en él, desarrolla toda su actividad investigativa.

 

El hombre primitivo estaba sometido a las fuerzas de la naturaleza, y trataba de entenderla, sobre la base de su experiencia en relación con ella. Así que las primeras explicaciones se basaban en una personalización de los elementos naturales. Se explicaban los fenómenos naturales como la expresión de la potencia de algún dios, y los fenómenos de la naturaleza como consecuencia de los caprichos, las relaciones, y las querellas entre ellos. El desarrollo de la astronomía se basó en:

 

1.- la centralidad de la Tierra, centro de la creación

2.- la circularidad del movimiento.

3.- la uniformidad del movimiento.

 

El movimiento natural (una especie de movimiento inercial) sólo puede considerarse o bien uniforme en línea recta o bien uniformemente circular, cualquier otro tipo de movimiento debe considerarse consecuencia de la interacción con otros elementos o la voluntad de alguna potencia. Las órbitas de los planetas que no podían explicarse con movimientos circulares puros, se explican con un movimiento circular de un centro(deferente) alrededor del cual se describe un movimiento circular (epiciclo); de esta manera se podia explicar el retroceso que se observa en los planetas.(1)

 

Ya en la antigüedad se había puesto en cuestión la centralidad de la Tierra; Aristarco de Samos (310 a.c. – 230 a.c.) había propuesto un sistema heliocéntrico. Pero las objeciones que se le hicieron(2) comprometieron completamente la aceptación del sistema , además se le acusó de impío.

 

La teoria heliocéntrica fue rechazada con fuerza cuatro siglos después de Aristarco por Claudio Ptolomeo, cuya concepción dominó sin contraste la antigüedad y la edad media.

 

La centralidad de la tierra vuelve a ponerse en discusión con Copérnico (1473, 1543) quien vuelve a proponer una teoria heliocéntrica parecida a la de Aristarco. La revolución que sigue echará por tierra no sólo la centralidad de la tierra sino tambien la circularidad y la uniformidad de los movimientos, con esto caerá tambien la concepción religiosa de la organización del universo, lo que provocará algunos inconvenientes, con la religión, para los protagonistas. Pero no fue el libro de Copérnico “De Revolutionibus Orbium Coelestium” que se situará al centro de la revolución científica, este libro es demasiado complicado de leer y no resuelve problemas técnicos. El uso del sistema Copernicano es mas complicado que el de Ptolomeo y será este último a ser utilizado hasta finales del siglo diecinueve.

 

Le tocará a Kepler (1571 – 1630) eliminar la circularidad de los movimientos con la poderosa arma construida por Descartes: la geometría analítica, que con la introducción de ejes de coordenadas podia convertir las ecuaciones en curvas geométricas y las figuras geométricas en ecuaciones. Analizando la órbita de Marte desde la tierra y suponiendo que estos dos planetas giran alrededor del sol, Kepler se ve obligado a enunciar su primera ley “Los planetas giran en órbitas elípticas, con el Sol en uno de sus focos”.

 

Pero este lenguaje no fue rápidamente comprendido, basta leer algunas respuestas que recibió, Kepler, de sus corresponsales, a quien había notificado el descubrimiento de su primera ley, David Fabricius, un clérigo y astrónomo le escribió: Con vuestra elipse abolís la circularidad y uniformidad de los movimientos, lo cual me parece tanto mas absurdo cuanto mas profundamente pienso en ello.... Sí al menos pudierais conservar la órbita circular perfecta, y justificar vuestra órbita elíptica mediante otro pequeño epiciclo, sería mucho mejor. El físico Johannes Brengger escribió: Cuando decís que vuestro objetivo es enseñar a la vez una nueva física de los cielos y un nuevo tipo de matemáticas, basadas no en círculos sino en fuerzas magnéticas e inteligentes, me regocijo con vos, aunque debo confesar francamente que me siento incapaz de imaginar, y mas aún de comprender, un proceso matemático semejante.

 

Fue Galileo quien aportó las observaciones astronómicas que lograron descalabrar el sistema geocéntrico; aunque Galileo siempre consideró los astros describiendo órbitas circulares con sus ciclos y epiciclos.

 

Galileo a su vez elaboró la teoria de los movimientos en la cercanía de la superficie terrestre, pero esto no fue inmediatamente reconocido por la comunidad científica del tiempo, pues no estaba acostumbrada al lenguaje matemático. Al presentar su libro Sidéreos Nuncios en 1610, una obra donde relata las observaciones que ha realizado en un lenguaje, que el embajador imperial en Venecia lo describió como un “árido discurso, o un hinchado alarde, desprovisto de toda filosofía”. El trabajo de Galileo puede compararse a las publicaciones contemporáneas; ya despojadas de la parlantería metafísica que caracterizaba las publicaciones de esa época.

 

El terreno estaba fértil para la creación de un nuevo paradigma de la física, de esto se encargará Newton, que logró reunir y consolidar en una sola teoría la mecánica terrena y la mecánica celeste, los éxitos de la teoria de Newton establecieron un nuevo paradigma de la física.

 

1.- El tiempo es absoluto, verdadero y matemático en sí mismo y por su propia naturaleza, fluye de una manera ecuable y sin relación alguna con nada externo

 

2.-El espacio absoluto, por su propia naturaleza y sin relación alguna con nada externo, permanece siempre similar e inmovible.

3.- Sólo deben admitirse como causa, para explicar las cosas naturales, las que lo son efectivamente y son suficientes para la explicación de esos fenómenos.

4.- Dado un sistema y las fuerzas mutuas entre los cuerpos que lo componen se puede calcular exactamente el estado después de un tiempo cualquiera.

 

Con esto se eliminaba toda la parlantería filosófica que acompañaban las publicaciones científicas de la época y se establecía la matemática como lenguaje de la física.

 

El paradigma de la física es ahora sintetizada en la famosa sentencia de Laplace

 

“Debemos pues considerar el estado presente del universo como el efecto de su estado anterior y como la causa del que deba seguirlo. Una inteligencia que en un instante dado conociera todas las fuerzas que animan a la naturaleza y la situación respectiva de los seres que la componen, y que, por otra parte, fuera suficientemente amplia como para someter estos datos al análisis, abarcarían en la misma fórmula los movimientos de los cuerpos más grandes del universo y los de los átomos más ligeros; nada le sería incierto, y tanto el futuro como el pasado estarían presentes ante ella”.

 

La teoria de newton ya introducía la causalidad del mundo físico, Laplace introduce en el paradigma newtoniano el determinismo y la predictividad absoluta. Difícil de aceptar, puesto que esto en realidad establece la imposibilidad de cambiar el futuro, nuestras vidas serían así ya determinadas de los datos iniciales contradiciendo el libre albedrío que nosotros creemos poseer.

 

Este paradigma tampoco va a durar mucho tiempo, al amanecer del siglo veinte el tiempo absoluto y el espacio absoluto van a desaparecer bajo la teoria de la relatividad de Einstein. Al mismo tiempo cae la predictividad absoluta. Los estados cuánticos, que poseen la máxima información posible de un sistema, no sólo no pueden predecir el futuro sino que tampoco pueden predecir las mediciones que se hagan en el presente. Sobre el determinismo, y la realidad del futuro y el pasado contenido en el presente, aun hay discusiones, y los físicos estándivididos sobre este concepto. 

 

En un articulo posterior discutiremos el determinismo y la predictibilidad en el contexto de las teorías aceptadas hoy.

 

(1) Un planeta aparece en retroceso debido a un efecto óptico resultante de las distintas velocidades entre ese planeta y la tierra en sus recorridos alrededor del sol. En el momento en que la tierra pasa un planeta superior más lento (Marte, Jupiter, Saturno, Urano, Neptuno y Plutón) esté visualmente, parece trazar un lazo en el cielo y empieza a recorrer el signo del Zodiaco, marchando hacia atrás hasta que la tierra ha tomado suficiente distancia y comienza a moverse hacia adelante, por lo que no se mueven hacia atrás nunca excepto en apariencia.

(2) La principal objeción era que si la tierra girase alrededor del Sol debería observarse el paralaje en las estrellas fijas, el contra-argumento de que las estrellas están mucho mas alejadas que el sol, no convencía, porque esta distancia debería ser decenas de miles de veces la distancia al sol. Inimaginable para los antiguos. 

 

Renato Iraldi

Universidad Central de Venezuela 

 

 

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