Sitio Web de Héctor E. Medellín Anaya

 

LA GRAVITACION UNIVERSAL

Isaac Newton ( 1642 - 1727 )

Mortales: Congatulaos de que, para honra del

humano linaje, haya vivido hombre tan grande.

(Traducción del epitafio puesto en la tumba de

Newton).

Newton, " el hombre máximo de la ciencia inglesa", decía acerca de sí mismo: "Ignoro lo que pensará el mundo de mí; pero, lo que es a mi mismo, paréceme que no he sido sino como un muchacho que juega en la playa, divirtiéndome con hallar de vez en cuando un guijarro más pulido o una concha más bonita que de ordinario, mientras delante de mi se extendía enteramente sin descubrirse el gran océano de la verdad."

De poder aplicarse a algún mortal la palabra "genio", cuadra a este solterón atormentado, quisquilloso, nervioso e introspectivo; a este sigiloso y retraído "filósofo natural" y teólogo deísta; a este Fausto inglés, que con aspera mano pulió el primer telescopio reflector, revolvió libros de alquimia y manipuló hornillas y alambiques en el fementido "elaboratorio" que tenía junto a sus incómodas habitaciones siendo profesor de matemáticas de Cadmbridge; a este hombre que, entre un brillante grupo donde se contaban Halley, Hooke y Wren, fue el único que en Inglaterra pudo resolver los problemas astronómicos relativos al movimiento (dada la trayectoria) de los cuerpos celestes. Manifestándosele entusiasta por estos problemas, logró Halley obtener que, a regañadientes, le pusiera Newton en las manos el texto de los celebérrimos Principia Mathematica Philosophiae Naturalis( "Principios matemáticos de la filosofía natural"). Por fin en 1678 publicó Halley (¡por su cuenta!) los Principia, como suele llamarse la obra. La sección concerniente al influjo del Sol y de la Luna en las mareas fue la que produjo mayor revuelo en aquella nación de marinos.

Nació Newton en el año de 1642 en Woolsthorpe, del condado de Lincoln. Pronto comensaron para él los años fecundos de la vida, durante la peste de 1665 y 1666, época en que se vió forzado a volver de Cambridge al campo. "En aquellos tiempos estaba yo en la flor de mi edad por lo que toca a la invención -escribe-; y me daba a las matemáticas y a la filosofía como nunca antes de entonces". Entre las cosas que descubrió durante aquellos fértiles años se encuentran la ley de la gravitación universal, con ayuda de la caída de la manzana y de las leyes de Kepler; el cálculo infinitesimal, acerca de lo cual los amigos de Newton disputaron agriamente con el filósofo y matemático alemán Leibniz; la teoría de los colores, que, andando el tiempo, constituyó la materia de su segunda obra, intitulada "Optica"(1704); y el teorema algebraico del binomio.

En los últimos años de su vida, Sir Isaac Newton, dando de mano a la ciencia, se convirtió en figura olímpica: fue miembro del parlamento, presidente de la Sociedad Real (1703 -1727), conservador (1696) y luego director (1699) de la casa de moneda. Fue sepultado en la abadía de Westminster, colmado de honores por sus conciudadanos , quienes cabalmente, por quel entonces, estaban a punto de terminar la construcción de una flota poderosa y de construir un imperio mercantil, a pesar de la oposición de los holandeses y portugueses; no porque Newton hubiese escrito los Principia, que pocos leían, sino porque salvó la moneda depreciada y restauró el crédito nacional, sin lo cual hubiesen sido imposibles las conquistas mercantiles.

Los Principia, que constan de 250,000 palabras, se escribieron en lengua latina. La traducción inglesa que empleamos aquí fue la hecha en 1729 por Andrew Motte, ligeramente retocada por Florian Cajori y publicada en 1934 (University of California Press). La "Optica" se escribió en inglés.

 

 

Copia de una carta de Sir Isaac Newton al Hon. Mr. Boyle.

Febrero, 28 de 1678/9

Honorable señor:

 

He dilatado tanto en enviarle a usted mis ideas sobre las propiedades físicas de que hemos hablado, que si no me creyera obligado por una promesa, creo que debería avergonzarme de enviarla finalmente. lo cierto es que mis ideas acerca de estas cosas están tan poco elaboradas, que no estoy muy satisfecho de ellas, y difícilmente puedo considerar digno de ser comunicado a otros lo que a mi mí mismo no me satisface, especialmente en la filosofía natural, donde no hay límite a la especulación.

Pero estándole obligado y habiendo encontrado ayer a un amigo, Mr. Maulyverer, quien me dijo que iba a Londres y que se proponía proporcionarle la incomodidad de una visita, no puedo menos de aprovechar la oportunidad de enviarle a usted ésta por su intermedio.

Lo que usted desea de mí es sólo una explicación de propiedades; fijaré mis opiniones en forma de suposiciones, como sigue:

1o. Supongo que existe una sustancia etérea difundida por todas partes, capaz de contraerse o dilatarse, sumamente elástica, en una palabra, muy parecida al aire, en todo respecto, pero mucho más sutil.

2o. Supongo que este éter penetra en todos los cuerpos sólidos, pero de tal manera que está más rarificado en sus poros que en los espacios libres, y tanto más rarificado cuanto más pequeños sean sus poros. Y yo supongo (y conmigo otras personas) que esto sea la causa por la cual la luz, al incidir sobre estos cuerpos, se retracta hacia la perpendicular;

por la cual dos metales bien pulidos se adhieren mutuamente en un recipiente del cuerpo del que se ha extraído el aire; por la cual el mercurio se eleva a veces hasta el extremo superior de un tubo de vidrio, aunque sea de altura mayor de treinta pulgadas, y una de las causas principales por la cual las partes de todos los cuerpos se mantienen en cohesión; es también la causa de la filtración y de que el agua, en finos tubos de vidrio, se eleve por encima de la superficie del nivel del agua en la cual se han sumergido; pues supongo que el éter deberá estar más rarificado no sólo en los invisibles poros de los cuerpos, sino aun en las mismas cavidades sensibles de estos tubos. Y, por el mismo principio, los disolventes penetrarían violentamente en los poros de los cuerpos que ellos disuelven, pues tanto rl éter circundante como la atmósfera los presiona uno contra otro.

3o. Supongo que el éter más enrarecido está dentro de los cuerpos y el más denso fuera de ellos, sin estar ambos separados por una superficie matemática, sino que existe una transición a hacerse más raro, y el interno a aumentar su densidad a una pequeña distancia de las superficies del cuerpo y pasando por todos los grados intermedios de densidad, en los espacios entre ellos. Y ésta puede ser la causa por la cual la luz, en el experimento de

Grimaldi, al pasar por el filo de un cuchillo u otro cuerpo opaco, se desvía como si se refractara y produce por ello varios colores. Sea A B C D un cuerpo denso, opaco o transparente; E F G H, el lado exterior del éter uniforme que está dentro de él; I K L M, el lado exterior del éter uniforme que está fuera de él, e imagínese que el éter, que se encuentra entre E F G H e I K L M, pasa por todos los grados intermedios de densidad, entre los de los éteres uniformes a cada lado. Supuesto esto, los rayos del sol que pasan por el canto de este cuerpo, entre B y K, deben, al atravesar el éter, desigualmente denso allí, ser desviados por el éter más denso, que en aquel lado lo es hacia K; y esto tanto más cuanto más cerca pase del cuerpo y, en consecuencia, para difundirse por el espacio P Q R S T, como la experiencia ha demostrado que ocurre. Llamará ahora el espacio entre los límites E F G H e I K L M, el espacio de rarificación gradual del éter.

4o. Cuando dos cuerpos se mueven el uno hacia el otro, se acercan; supongo que el éter, entre los dos, tiende a un estado mayor de rarificación que anteriormente, y el espacio, donde esto ocurre gradualmente, se extiende más allá de las superficies de los cuerpos, aproximándose mutuamente, y esto ocurre porque el éter no puede desplazarse y seguir ese movimiento tan libremente en el estrecho pasaje entre los cuerpos como ocurría antes de que se acercran.

Así, pues, si el espacio de rarificación gradual del éter alcanza desde el cuerpo A B C D E F sólo hasta la distancia G H K M R S, cuando no esxiste cerca ningun otro cuerpo, podrá llegar más allá hasta I K, cuando se acerca otro N G P Q: al aproximarse más y más el segundo, supongo que el éter entre ambos se rarifica más y más.

 

He expresado estas suposiciones como si pensara que los espacios del éter gradual tuvieran límites precisos, lo que se ha expresado mediante I K L M en la primera figura, y G M R S en la segunda, pues he creído expresarme mejor así. Pero, en realidad, no creo que tengan tales límites precisos, sino, más bien, que decrecen insensiblemente y disminuye, extendiéndose así a una distancia mayor que la que fácilmente pudiera creerse o fuera necesario suponer.

5o. Se sigue ahora de la cuarta proposición que cuando dos cuerpos se aproximan, se acercan tanto, que el éter entre ambos empieza a rarificarse, ofrecerán a disminuir su distancia mutua y tenderán a separarse, aumentando esa resistencia e intentando alejarse mutuamente; esta resistencia a unirse y esta tendencia a separarse aumentarán a medida que se aproximen, porque en tanto su distancia disminuya, hará que el éter interpuesto se rarifique más y más, pero, finalmente, cuando se hayan aproximado tanto que el exceso de presión del éter externo, que rodea a ambos cuerpos por encima del éter rarificado que está entre ellos, sea tan grande como para vencer la resistencia que tienen los cuerpos a entrar en contacto, entonces ese exceso de presión los juntará con violencia y hará que se adhieran fuertemente, como se dijo en la segunda suposición.

Por ejemplo: en la segunda figura, cuando los cuerpos E D y N P están tan cerca que los espacios de rarificación gradual del éter empiezan a coincidir y se encuentran en la línea I K, el éter entre ambos habrá experimentado una rarificación muy grande, la cual requiere mucha energía, es decir, una presión enérgica de ambos cuerpos, el uno contra el otro, y la tendencia del éter, situado entre ellos, a volver a su estado natural previo de condensación, hará que los cuerpos tiendan a separarse, mutuamente. Pero, por otra parte, para contrapesar esta tendencia, no habrá todavía ningún exceso de densidad del éter que rodea a los cuerpos, por encima de la del éter que se encuentra entre ellos, sobre la línea I K. Pero si los cuerpos se acercan más, tanto que el éter sobre la línea intermedia I K se rarifique más que el éter circundante, se originará del exceso de densidad del éter circundante una compresión de los cuerpos, el uno hacia el otro, la cual; al aproximarse éstos más, llega a ser tan grande como para vencer la tendencia, anteriormente descrita, que tienen los cuerpos a separarse mutuamente; irán, pues, el uno hacia el otro, y se adherirán mutuamente. Y si, por el contrario, alguna fuerza los separa hasta una distancia tal que la tendencia de separarse empiece a sobrepasar la tendencia contraria, se separarán violentamente de nuevo. Por lo que supongo, a eso se debe particularmente que una mosca recorra la superficie del agua sin mojarse las patas, y, en consecuencia, sin tocar el líquido; que dos piezas de cristal pulido no puedan ser puestas en contacto sin presión, ni aunque sea la una plana y la otra débilmente convexa; que las partículas de polvo no adquieran cohesión por la presión como lo harián si sólo se tocasen plenamente; que las partículas de los colorantes y las sales disueltas en el agua no se reúnan por sí mismas y se depositen en el fondo, sino que se difundan por todo el líquido y se expandan aún más si usted agrega más líquido. También que las partículas de vapor, de las exhalaciones y el aire se mantengan a una distancia mutuamente y tiendan a separarse las unas de las otras, en tanto que la presión de la atmósfera que nos rodea se lo permita; pues yo consibo la confusa masa de vapores, aire y exhalaciones que llamamos atmósfera como nada más que partículas de toda clase de cuerpos, de los cuales consiste la tierra, separadas mutuamente y mantenidas a distancia por dicho principio.

La acción de los disolventes sobre los cuerpos puede deducirse así de estos principios. Supóngase un colorante cualquiera, como la cochinilla o el palo de campeche, colocado en el agua; tan pronto como el líquido penetra en sus poros y lo humedece por todos lados, cualquier partícula que está adherida al cuerpo, sólo por el principio de la segunda suposición, se separa de él, o, por lo menos, disminuirá mucho la eficacia de ese principio, para mantener la partícula unida al cuerpo, porque hace que el éter, en todos los lados de la partícula, tenga una densidad más uniforme que antes. Y entonces la partícula, al ser separada por cualquier pequeño movimento, flota en el agua y, con muchas otras, forma un tinte, el cual será de algún color vivo si las partículas son todas del mismo tamaño y densidad y, de otra manera, de un color impuro. Pues los colores de cualesquiera cuerpos naturales parecen no depender sino de las diferentes dimensiones y densidad de sus partículas, como creo usted ya lo habrá visto descrito por mí más amplimaente en otro lugar. Si las partículas son muy pequeñas (como las de las sales, ácidos y resinas), son transparentes, y si se las supone más y más grandes, producen los colores en su orden: negro, blanco, amarillo, anaranjado, rojo, púrpura, azul, verde, amarillo anaranjado, rojo, etc., como se distingue por los colores que aparecen en diferentes espesores de planchas muy finas de cuerpos transparentes. De ahí que, para conocer las causas de los cambios de colores que se obtienen frecuentemente mezclando diferentes líquidos, se considerará cómo cambian el tamaño y la densidad de las partículas al mezclarlas con otras.

Cando se sumerge un metal en el agua común, ésta no puede entrar en sus poros para obrar sore él y disolverlo; no porque el agua consista en partículas demasiado grandes para este proposito, sino porque es inasociable al metal, pues existe un cierto principio secreto en la naturaleza, por el cual los líquidos son asociables a ciertas cosas e inasociables a otras. Así, el agua no se mezclará con el aceite, pero sí rápidamente con el espirítu de vino o con las sales; penetra en la madera, lo que no haría el mercurio, pero éste penetra en los metales, lo que no haría el agua; así, el agua fuerte disuelve la palta y no el oro; el agua regia, el oro y no la plata, etc. Pero un líquido que por sí es inasociable con un cuerpo, puede, mezclándolo con un intermediario conveniente, hacerse asociable; así, el plomo fundido, que sólo no se mezclaría con el cobre o con régulo de marte, por la adición de estaño se mezcla con cualesquiera de ellos, y el agua, por mediación de los espíritus salinos, se mezclará con metal. Ahora, cuando algún metal es colocado en el agua, impregnada con tales espíritus, como agua fuerte, agua regia, espíritu de vitrolo u otros parecidos, las partículas de los espíritus, al golpear sobre algún metal por su asociabilidad, entrarán en sus poros y reunirán sus partículas extenas; y, por la ventaja del movimiento en el cual las partículas del metal se aceleran gradualmente, entran estas partículas en el cuerpo y las separan de él; y el agua, al entrar en los poros juntos con los espíritus salinos, disgregará aún más las partículas del metal, de tal modo que por ese movimiento la solución las pone en estado de ser fácilmente disgregadas y hace flotar en el agua las partículas salinas, rodeando todavía a las metálicas, como una armadura al cuerpo, según la manera expresada en la figura anexa, en la cual yo he supuesto redondas las partículas, aunque pudieran ser cúbicas o de cualquier otra forma.

Si bien en una solución de metal así obtenida se vierte un líquido en el cual abunden partículas, frente a las cuales las primitivas salinas son más asociables que frente a las moléculas de metal (supóngase con partículas de sal de tártaro), entonces, tan pronto como ellas golpean las unas contra las otras, en el líquido, las salinas adquirirán una adherencia más enérgica a estas partículas que a las metálicas y, gradualmente, serán arrancadas de éstas para rodear a aquéllas.

Supongamos que A sea una partícula metálica encerrada entre otras salinas de espíritu de nitro, y E una partícula de sal de tártaro, que se encuentra contigua a dos de las partículas de espíritu de nitro, b y c; y supongamos que la partícula E es impedida por algún movimiento hacia d, de tal modo que gira alrededor de la partícula c hasta tocar la partícula d; la partícula b, que se adhiere más firmemente a E que a A. Será forzosamente separada de A. Y, por los mismos medios, la partícula E, al girar alrededor de ella, separará el resto de las partículas salinas, la una después de la otra, hasta haber conseguido que todas o casi todas se coloquen alrededor de ella. Y cuando las partículas metálicas queden así desprovistas de nitrosas, que como un intermediario entre ellas y el agua las mantiene flotando en ellas, las alacalizadas, deslizándose por el espacio que las metálicas ocupaban antes, apretarán éstas las unas contra las otras, y entonces, por medio del principio de la segunda suposición adquirirán cohesión y formarán gránulos y caeran por su peso al fondo, lo que se llama presipitación.

En la solución de metales, cuando una partícula está a punto de separarse del cuerpo, tan pronto como llega a tal distancia de él, que es el principio de repulsión descrito en las suposiciones 4a. y 5a., empieza a sobreponerse al de atracción descrito en la segunda suposición, el alejamiento de la partícula se acelerará de tal modo que ella se separará violentamente del cuerpo y, poniendo al líquido en rápida agitación, engendra y produce aquel calor que frecuentemente encontramos ocurre en las soluciones de metales. Y si ocurriera que alguna partícula fuera arrancada así del cuerpo antes de ser rodeada por el aguao de separarse con tal suavidad como para librase de ella, el líquido, por el principio de las suposiciones 4a. y 5a., se mantendrá alrededor de la partícula y la rodeará como un halo, no siendo capaz ya más de llegar aun contacto con ella. Y varias de estas partículas, formando después un gránulo, por el mismo principio de mantenerse a igual distancia la una de la ortra, sin agua entre ellas, formarán un grano de metal. De ahí, supongo yo, que en las soluciones bruscas generalemente siempre ocurre una ebullición.

Es éste un método para transformar sustancias sólidas, compactas en otras áreas. El calor es otro procedimiento. Pues tan pronto como el movimiento del calor puede sacudir las partículas de agua de su superficie, éstas, en virtud de dicho principio, flotarán en el aire a una distancia mutua de sí mismas y de las partículas de aire, formando aquellas sustancias que nosotros llamamos vapores. Así supongo yo que ocurre cuando las partículas del cuerpo son muy pequeñas (como supongo lo son las partículas de aire), de tal modo que sólo basta la acción del calor para separarlas. Pero si las partículas fueran mayores, requerirán la acción de los ácidos para separarlas, a menos que por cualquier medio las partículas se rompan previamente en otras más pequeñas. Así, puede depender la volatilidad y la fijeza de los cuerpos de las diferentes dimensiones de sus partículas.

Y de esa misma diferencia de dimensiones puede depender la mayor o menor persistencia de las sustancias aéreas en su estado de rarificación. Para comprender esto, supongamos que A B C D sea una pieza grande de cualquier metal, E F G H el límite del éter interior uniforme y B una parte del metal sobre la superficie A B. Si esta parte o partícula B es tan pequeña que no alcanza hasta el límite E F, es claro que el éter en su centro debe encontranse menos rarificado que si la partícula fuera mayor; pues si así fuera, su centro estaría situado más lejos de la superficie A B, es decir, en un lugar donde, por hipótesis, el éter está más rarificado. Cuanto más pequeña sea la partícula B, tanto más denso será el éter en su centro, porque éste se acercará más a la arista A B, donde el éter es más denso que dentro del límite E F G H. Y si la partícula fuera separada del cuerpo y conducida a una distancia de él donde el éter fuera todavía más denso, el éter interior aumentará proporcionalmente su densidad. Si usted considera esto, comprenderá cómo al disminuir las partículas de tamaño, la rarificación del éter interior disminuirá hasta que haya poca diferencia entre el éter interior y el exterior, es decir, hasta que haya desaparecido la causa que mantiene a esta y otras partículas tales auna cierta distancia mutua. Pues esa causa, explicada en las suposiciones 4a. y 5a., era el exceso de densidad del éter exterior por encima del interno. Esta es, probablemente, la razón por la cual las pequeñas partículas de los vapores se reúnen con facilidad y forman nuevamente agua, a menos que el calor, que las mantiene an agitación, sea tan grande para separarlas tan pronto como se reunen; pero las partículas más compactas de las exhalaciones originadas por fermentaciones mantienen su forma aérea de una manera más persistente, por estar más rarificado el éter dentro de ellas.

No sólo las dimensiones, sino también la densidad de las partículas conduce a la permanencia de las sustancias aéreas en esta forma. Pues el exceso de densidad del éter fuera de ellas, por encima del que está adentro, es aún mayor lo que me ha hecho pensar algunas veces que el verdadero aire permanente podría ser de origen metálico, pues no hay ninguna sustancia cuyas partículas sean más densas que las de los metales. Creo que esto está también corroborado por la experiencia, pues me acuerdo de haber leído alguna vez que el señor Huygens, de Paris, encontró que el aire obtenido disolviendo sal de tártaro se condensa y deposita en dos o tres días, mientras que el aire obtenido disolviendo un metal permanese sin condensarse en lo más mínimo. Si usted considera entonces como, mediante la continua fermentación que tiene lugar en las entrañas de la tierra, existen sustancias aéreas desprendidas de todas clases de cuerpos, las cuales, en su conjunto, forman la atmósfera, y que, de todas éstas, las metálicas son las más persistentes, usted no considerará absurdo que la parte más persistente de la atmósfera, el verdadero aire, esté constituido por ellas, especialmente desde que son las más pesadas de todas, y, por ello, se asientan en las partes más bajas de la atmósfera y flotan sobre la superficie de la tierra, y sostienen a las más ligeras exhalaciones y vapores que flotan en gran abuandancia sobre ellas. Así, digo, deberá ocurrir con las exhalaciones metálicas que emergen de las entrañas de la tierra por la acción de los disolventes ácidos, y así ocurre con el verdadero aire permanentemente: pues éste, como es rezonable, es considerado como la parte más pesada de la atmósfera, por estar colocado en la parte más inferior, de donde se descubre su pesantez, haciendo que los vapores asciendan fácilmente en ella, sosteniendo las nieblas y nubes de nieve, y manteniendo en suspensión granizos grandes y pesados. El aire es también la parte más consistente e inactiva de la atmósfera, que no proporciona ningún alimento a los seres vivientes si se le priva de las más tenues exhalaciones y vapores que flotan en ella, y ¡qué más inactivo o carente de valor alimenticio que los cuerpos metálicos!

Escribiré una conjetura más que se me ocurrió ahora, mientras escribía esta carta, acerca de la causa de la gravedad. Con este fin, supondré que el éter consiste en partes que difieren mutuamente en su sutilidad, pasando por infinitas graduaciones; que en los poros de los cuerpos se encuentra menos éter más compacto, en proporción al sutil que en espacios abiertos, y, en consecuencia, que en el gran cuerpo de la tierra hay mucho menos del éter más compacto en proporción al sutil que en las regiones del aire, y que, además, el éter más compacto en el aire afecta la regiones superiores de la tierra, y el más sutil las regiones más bajas del aire, de tal manera que desde el punto más alto del aire hasta la superficie de la tierra, y, nuevamente, desde la superficie de la tierra al centro de la misma, el éter se hace insensiblemente más y más fino.

Imagínese ahora cualquier cuerpo suspendido en el aire, o que yace sobre la tierra, y que el éter, por hipótesis, por ser más denso en los poros que se encuentran en la parte superior del cuerpo que en aquellos que estan en las partes más bajas, y aquel éter más compacto, por ser menos apto para situarse en esos poros que el éter más sutil, tratará de escapar y seder su sitio al éter más fino abajo, lo que no puede ocurrir sin que los cuerpos desciendan para hacer lugar. De esta supuesta sutilidad gradual de las partes del éter, algunas cosas más arriba mensionadas podrían ser ilustradas más detalladamente y ser explicadas de manera más inteligible, pero, por lo que se ha dicho, usted dicernirá fácilmente si en estas conjeturas existe algún grado de probabilidad, que es todo lo que yo deseo. En lo que a mi respecta tengo tan poca inclinación por estas cosas, que, si no me hubieran movido sus palabras de aliento, no creo que nunca las hubiera levado al papel. Lo que en ello haya de erróneo, espero, en consecuencia, que usted se lo perdonará fácilmente a su . . . etcétera

Carta al honorable Mr. Boyle acerca de la causa de la gravitación.

Trad. de J. Novo Cerro (Buenos Aires, 1943)