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.
Newton
El Viejo Topo
31 marzo,
2022
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
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