5. El nacimiento de la nueva física

Los mecánicos italianos. Tartaglia y Benedetti. Los estudios sobre la caída de los graves y el lanzamiento de proyectiles. La recuperación de la figura de Arquímedes y el tratamiento matemático de los problemas.

El papel de los experimentos y su combinación con la observación y matematización.

Aristóteles, En qué se distingue el físico y el matemático

Para una comprensión adecuada de las cuestiones relevantes sobre el estudio del movimiento como punto de partida para la elaboración de una nueva física es necesario discutir algunos de los presupuestos de la Física de Aristóteles. Los textos clásicos de S. Sambursky, El mundo físico de los griegos, y El mundo físico a finales de la Antigüedad, así como el de  I.B. Cohen, El nacimiento de una nueva física (todos ellos disponibles en ediciones recientes en castellano) constituyen un buen punto de partida para la comprensión de los problemas que, fundamentalmente en el S. XVI, tomarán una nueva dirección antiaristotélica

El libro de N. Tartaglia, Nova Scientia, publicado en Venecia en 1537 es un ejemplo de lo que constituye el nuevo enfoque matemático de la dinámica y el movimiento aunque a caballo todavía entre la visión clásica y medieval de la física y la moderna. El estudio de un caso especial de movimiento: un proyectil lanzado por un cañón prescindiendo de la resistencia del aire se convierte en un problema de análisis de la trayectoria resultante.

El mismo planteamiento del problema era novedoso, al prescindir de la resistencia del aire eliminaba el factor explicativo del movimiento violento en la física aristotélica: el aire como causa del mantenimiento del movimiento del proyectil una vez abandonaba el motor que lo impulsaba. Era este uno de los problemas que los mismos comentaristas de Aristóteles en la Edad Media habían señalado y matizado gracias a la Teoría del ímpetus. De la mano de J. Filopon o J. Buridan posteriormente, el movimiento natural y el movimiento violento adquieren un tratamiento diferente superando el problema generado por el propio Aristóteles al imponer dos condiciones a todo movimiento: estar en permanente contacto con el motor y ser externo a él. Pero el movimiento natural no cumple esta última condición ya que el agente del cambio es intrínseco a él, y en el movimiento violento, no se cumple la primera condición a no ser que se haga intervenir al aire como agente continuador del movimiento. Por otro lado, la velocidad de un cuerpo era proporcional a la fuerza motriz e inversamente proporcional a la resistencia del medio, de tal suerte que un incremento en la velocidad sólo era explicable por un incremento de la fuerza motriz. 

En resumen tres dificultades con esta consideración del movimiento iban a resultar insuperables:

•  Sólo existe movimiento cuando la fuerza motriz es superior a la resistencia.

• ¿De dónde procedía el aumento de velocidad observado en los cuerpos en caída libre?

• ¿Cuál es la fuerza motriz que mantiene en movimiento un proyectil cuando éste ha abandonado su contacto con el motor?.

Los problemas de la dinámica aristotélica son debatidos desde la antigüedad por los atomistas, quienes discutían una de las consecuencias dibujadas por el pensador griego y es que en ausencia de resistencia del medio la velocidad sería instantánea lo que le permitía argumentar su imposiblidad. Estoicos y alejandrinos discuten acerca de estos problemas y es J. Filopon  en el S. VI d.C. quien propone la idea de que “una cierta fuerza motriz incorpórea debe ser dada al proyectil a través del acto de lanzar” (como afirma en su Comentario a la Física de Aristóteles). Esta fuerza motriz decrecía según las tendencias naturales del cuerpo y la resistencia del medio, de manera que el movimiento no natural del proyectil terminaba por cesar. 

Avicena y Avempace, en el marco de la ciencia islámica construyen nuevos comentarios a partir de la línea trazada por Filopon, cuyo carácter neoplatónico fue contestado por Averroes. Este fue el comienzo de una larga disputa medieval en la que no entraremos, entre “nominalistas” y “realistas”. Aunque debemos señalar que las ideas desarrolladas por los estudiosos del Merton College de Oxford (como Bradwardine) Ockham, y los “físicos parisinos” N. De Oresme, y J. Buridan, quien habla del ímpetus no sólo como una virtud impresa sino que además era proporcional a la cantidad de materia y a la velocidad, son de una importancia central en el desarrollo de las teorías sobre el movimiento. La idea de J. Buridán es desarrollada por Alberto de Sajonia, quien estudia la trayectoria de los proyectiles definiendo tres estadios, donde actuaba el ímpetus, un momento en que ambas tendencias se igualaban y finalmente una etapa final de caída del cuerpo debida a su tendencia natural. Este enfoque fue seguido por Nicolás de Cusa y Leonardo da Vinci, entre otros, hasta que los desarrollos posteriores de Tartaglia o Benedetti en el S. XVI doten de un tratamiento muy diferente a los estudios sobre el movimiento.

Discutir sobre la continuidad o no de los tratamientos sobre el movimiento en el marco medieval y la desarrollada en los S. XVI y XVII es un asunto complejo  pero a modo de somera radiografía de las cuestiones a que se debe atender para ilustrar el cambio cualitativo que se produce en el marco renacentista señalaré las siguientes. En clara sintonía con P. Rossi (1997), son razones que permiten confirmar la tesis opuesta de que existe una fuerte discontinuidad entre la tradición científica medieval y la ciencia moderna:

•   El humanismo del S. XV supuso un “renacimiento de las letras”, y una cultivación de la simplificación y clarificación del lenguaje. Las nuevas traducciones de los humanistas, difundidas gracias a la imprenta, hizo que una nueva biblioteca de obras de los grandes matemáticos de la Antigüedad no estudiados como Arquímedes, Apolonio y Diofanto estuviera disponible. Esta biblioteca se nutrió también de textos pertenecientes a todos los campos del saber. Como consecuencia, “el saber de los modernos se parece a la exploración de un nuevo continente”. En especial la combinación entre matematización  e investigación experimental reflejada en la obra del alejandrino se convirtió en el ideal renacentista.

Arquímedes

• El desarrollo de los problemas estudiados por las Universidades de Oxford y Paris en el S. XIV, entre otras, había quedado muy limitado por la ausencia de unas matemáticas más desarrolladas. Ahora el desarrollo de ésta se verá tremendamente impulsado por matemáticos como Pacioli, Cardano, Tartaglia, Ferrari, Vieta, entre otros, que desarrollan el Álgebra y la Aritmética.

• El desarrollo de las Tecnologías impulsó la inventiva humana para diseñar todo tipo de artilugios mecánicos destinados a aprovechar las fuentes de energía naturales y facilitar las tareas humanas. La capacidad de observación y la búsqueda de la precisión se desarrollan a la par. La publicación de tratados técnicos como De Re Metallica (1556), de Agrícola, sobre las técnicas aplicadas a la minería y metalurgia, ilustra claramente este proceso. La naturaleza de los modernos es interrogada en condiciones artificiales y por ello, la figura del inventor y no la del maestro y discípulo es más significativa. En esta obra aparece, además, una defensa apasionada del arte de los metales, una defensa que abre el camino a una consideración alternativa de la relación técnica-conocimiento, y por tanto una valoración de las artes mecánicas en clara contraposición a la tradicional denostación aristotélica de las artes manuales.

El problema de los proyectiles y el trazado de su trayectoria que había ocupado a los físicos del S. XIV cobra ahora una nueva importancia en relación a la balística y las mejoras técnicas introducidas en el cañón. Tartaglia aplica las matemáticas a la resolución del problema y matiza la ‘física parisina’ y las ideas de Nova Scientia al considerar  en su Quaesiti et inventioni diverse (1546) la naturaleza totalmente curvilínea de la trayectoria y la actuación continua tanto del ímpetus como de la gravitas.

    N. Tartaglia, Nova scientia (1537).

I. Bernard Cohen, El nacimiento de una nueva física. Alianza Universidad, Madrid, 1989

M. Sellés, C. Solís, Revolución Científica. Ed. Síntesis, 1991. Especialmente el capítulo dos.

A.C. Crombie, (1959), Historia de la Ciencia: De San Agustín a Galileo,  vol. II. Alianza Ed., 1985. 

S. Sambursky, (1956), El mundo físico de los griegos, Alianza, 1990, Cap.IV y El mundo físico a finales de la Antigüedad (1962), Alianza, 1990 Cap.III