Como investigador, Newton obtuvo prestigio y se le reconocía como el mayor científico de su época. Al morir, era presidente de la Real Sociedad de Londres. En el año 1727 fue sepultado en la abadía de Westminster, un honor que hasta ese momento no se había concedido a ningún científico.
Se considera que la revolución científica iniciada en el Renacimiento por Copérnico y continuada en el siglo XVII por Galileo y Kepler tuvo su culminación en la obra de Newton.
Conocedor de los estudios sobre el movimiento de Galileo y de las leyes de Kepler sobre las órbitas de los planetas, Newton formuló las leyes fundamentales de la dinámica, ley de inercia, proporcionalidad de fuerza y aceleración y principio de acción y reacción, y dedujo de ellas la ley de gravitación universal. Sus hallazgos deslumbraron a la comunidad científica: la clarificación y formulación matemática de la relación entre fuerza y movimiento permitía explicar y predecir tanto la trayectoria de un cuerpo en la Tierra como la órbita de un planeta o cometa, unificando así la mecánica terrestre y la celeste.
Con esta obra ya se hubiera consagrado en la historia de la física, pero también realizó trabajos fundamentales en óptica sobre el espectro de la luz blanca y su naturaleza ondulatoria, que publicó en su libro Opticks. También realizó trabajos sobre: la convección térmica, la velocidad del sonido, el origen de las estrellas y la mecánica de fluidos.
Su comprensión e interpretación de las leyes del movimiento le permitieron replantear el aristotelismo imperante durante casi dos mil años, y creó un nuevo paradigma, la física clásica, que se mantendría vigente hasta principios del siglo XX, cuando otro genio de su misma magnitud, Albert Einstein, formuló la teoría de la relatividad. Sus trabajos en matemáticas no son menos importantes: el cálculo infinitesimal, que él llamó método de las fluxiones, y el teorema del binomio; con estos descubrimientos ya se hubiera consagrado en la historia de las matemáticas.
Recientemente se ha reconocido su gran vocación por la filosofía antigua, la teología y la alquimia. Estudios realizados sobre su obra escrita revelan que solo el 10% de sus escritos son científicos, el otro 90% son de carácter teológico y sobre temas de alquimia.
Vida
Isaac Newton nació el 25 de diciembre de 1642, según el calendario juliano, o el 4 de enero de 1643, según el calendario gregoriano, en la pequeña aldea de Woolsthorpe, en el condado de Lincolnshire. Su padre, que había fallecido a comienzos de octubre, se había casado en abril del mismo año con Hannah Ayscough, procedente de una familia en otro tiempo acomodada.
Cuando el pequeño Isaac acababa de cumplir tres años, su madre contrajo de nuevo matrimonio con el reverendo Barnabas Smith, rector de North Witham, lo que tuvo como consecuencia un hecho que influiría decisivamente en el desarrollo del carácter de Newton: Hannah se trasladó a la casa de su nuevo marido y su hijo se quedó en Woolsthorpe, al cuidado de su abuela materna.
Cuando Newton tenía diez años, su madre regresó, al haber enviudado de nuevo. Dos años más tarde, el joven Newton fue inscrito en la King’s School de la cercana población de Grantham. Lo que se sabe de esta etapa es que estudió latín, algo de griego y lo básico de geometría y aritmética.
En los años que allí pasó estuvo alojado en la casa del farmacéutico, y desarrolló una gran habilidad mecánica que ejercitó en la construcción de diversos mecanismos; el más citado es un reloj de agua, así como maquetas y juguetes. Los relojes solares ocuparon parte de su tiempo en esa época, construyendo varios, así como un carro de cuatro ruedas impulsado por una manivela en su interior y cometas que hacía volar por las noches asustando a sus vecinos.
En esta época se produjo un importante cambio en su carácter: su inicial indiferencia por los estudios, surgida probablemente de la timidez y el retraimiento, se volvió avidez por el conocimiento y una gran competitividad, que le llevó a ser el primero de la clase. Según sus biógrafos, Newton fue un muchacho sobrio, silencioso, meditativo, que prefirió construir utensilios para que las niñas jugaran con sus muñecas a compartir las diversiones de los demás muchachos.
Muchos de los aparatos que fabricó los sacó del libro The Mysteries of Nature and Art, de John Bate. Este libro también le sirvió para aprender sobre la técnica del dibujo, la captura de pájaros y la fabricación de tintas de diferentes colores, entre otros temas.
Todo el dinero que su madre le enviaba lo dedicaba a comprar herramientas. Dejó la buhardilla que ocupó llena de dibujos al carboncillo en las paredes de animales, pájaros, barcos, hombres y plantas.
Al cumplir dieciséis años, regresó a casa con su madre para empezar a ocuparse de los asuntos de la granja. Sin embargo, Newton no se mostró en absoluto interesado por asumir sus responsabilidades como terrateniente. Ya que no prestaba atención al cuidado de las ovejas ni a los demás asuntos de gestión de las tierras, por estar ocupado en investigaciones científicas o en lecturas de autores de la Grecia antigua, su madre, aconsejada por el maestro de Newton y por su propio hermano, accedió a que regresara a la escuela para preparar su ingreso en la universidad.
A los dieciocho años, en junio de 1661, Newton ingresó en el Trinity College de Cambridge, y se matriculó como alumno de rango inferior o fámulo, ganando su manutención a cambio de labores domésticas para otros alumnos, aunque su situación económica no parecía obligarle a ello. Allí se matriculó en la universidad; en tres años obtuvo el título de bachiller en artes, y tres años más tarde de magister en artes. Los estudios en las universidades inglesas seguían sólidamente anclados en la tradición aristotélica. Estudiaban la física aristotélica, retórica y ética. Pero Newton se sintió atraído por la nueva filosofía de la naturaleza.
Más que asistir a las clases, su interés estaba en la biblioteca, donde consultaba los libros de matemática y filosofía de su época. Así entró en contacto con las obras de importantes autores y obras, como la Clavis mathematicae, de William Oughtred, la Geometría, de Descartes, la Óptica, de Kepler, la Opera mathematica, de Viète. En ese mismo año entró en contacto con los trabajos de Galileo, Fermat y Huygens.
Gracias a esos esfuerzos escribió sus primeras notas acerca de lo que luego sería su cálculo de fluxiones, estimuladas quizá por algunas de las clases del matemático y teólogo Isaac Barrow. Sin embargo, Newton, debido probablemente a sus ausencias en clase, tuvo dificultades para conseguir una beca, que finalmente obtuvo con la ayuda de Humprey Babington, que había conocido desde Grantham, y de Isaac Barrow.
En el año 1665, hubo una gran epidemia y Cambridge cerró sus puertas y Newton regresó a Woolsthorpe durante un año. En su pueblo natal realiza diferentes estudios sobre óptica, matemáticas y gravitación. Fue un tiempo muy fructífero y, años más tarde, el mismo Newton escribía:
«A principios del año 1665 encontré el método de aproximación de las series y la regla para reducir la potencia de un binomio cualquiera a tales series. En mayo del mismo año hallé el método de las tangentes […], en noviembre desarrollé el método directo de las fluxiones, el año sucesivo en enero la teoría de los colores y en mayo siguiente el método inverso de las fluxiones. Y en el mismo año empecé a pensar en la gravedad que se extiende a la órbita de la Luna […]. Todo ello tuvo lugar en los dos años de la peste, de 1665 a 1666, cuando me encontraba en la flor de la edad creativa y me dedicaba a la matemática y a la filosofía más de lo que lo haría en adelante».
En esa época consiguió resolver problemas matemáticos y lo que él llamó método de las fluxiones, que hoy se conoce como cálculo diferencial e integral, y de forma más genérica, el cálculo infinitesimal, de gran aplicación en diferentes campos de la ciencia actual.
Estando retirado en el campo había penetrado en el mundo nuevo, un terreno desconocido para los matemáticos de su época. Había descubierto un método que le permitía resolver problemas que sobrepasaban con creces las posibilidades de sus contemporáneos. Pero, curiosamente, no publicará sus resultados hasta el año 1704, cuando tenía sesenta y un años.
Con su trabajo consiguió avanzar las matemáticas enormemente. Llegaba a los resultados con una gran intuición y siguiendo patrones generales. Aplicó sus descubrimientos a lo que era conocido como filosofía natural, como por ejemplo el cálculo de la trayectoria de los cuerpos en el espacio. Al año siguiente, después de resolver los problemas matemáticos más complejos de su época, dejó de interesarse por las matemáticas y empezó a estudiar física. Entonces empezó a estudiar la filosofía natural, como se conocía entonces la física. Estudió el principio de inercia de Galileo y empezó por los trabajos de impacto y movimiento circular de Descartes. También conocía los estudios de Huygens de movimiento circular y la fuerza centrífuga. Fue entonces cuando, estando un día reflexionando en un jardín de su pueblo, tuvo la visión al ver caer una manzana. Pensó que quizás la fuerza centrífuga a la que debía de estar sometida la Luna podía ser compensada por una fuerza gravitatoria. Se dijo: «El poder de la gravedad no se limita a una cierta distancia de la Tierra, sino que debe de extenderse mucho más allá de lo que normalmente se cree». Estas reflexiones le llevaron a calcular cuál sería el efecto de esa suposición, pero, al no tener buenas medidas del radio de la Tierra, su cálculo no coincidió con la teoría y no descartó la teoría de los vórtices que había introducido Descartes.
Periodo de docencia
Al regresar a Cambridge, Newton fue elegido miembro becario del Trinity College en octubre de 1667, y dos años más tarde sucedió a Barrow en su cátedra. Por esa época, Newton redactó sus primeras exposiciones sistemáticas del cálculo infinitesimal, que no se publicaron hasta más tarde.
Como catedrático, Newton daba una conferencia semanal sobre matemáticas, óptica o filosofía natural, y en cada trimestre enviaba a la biblioteca una selección de temas. Años antes, había hallado la famosa fórmula para el desarrollo de la potencia de un binomio con un exponente cualquiera (entero o fraccionario), aunque no dio noticia escrita del descubrimiento hasta 1676, en dos cartas dirigidas a Henry Oldenburg, secretario de la Royal Society; el teorema lo publicó por vez primera en 1685 John Wallis, el más importante de los matemáticos ingleses inmediatamente anteriores a Newton, reconociendo debidamente la prioridad de este último en el hallazgo.
El procedimiento seguido por Newton para establecer la fórmula binomial tuvo la virtud de hacerle ver el interés de las series infinitas para el cálculo infinitesimal, legitimando así la intervención de los procesos infinitos en los razonamientos matemáticos y poniendo fin al rechazo tradicional de los mismos impuesto por la matemática griega. La primera exposición sustancial de su método de análisis matemático por medio de series infinitas la escribió Newton en 1669; Barrow conoció e hizo conocer el texto, y Newton recibió presiones encaminadas a que permitiera su publicación, pese a lo cual (o quizá precisamente por ello) el escrito no llegó a imprimirse hasta 1711.
Tampoco en las aulas divulgó Newton sus resultados matemáticos, que parece haber considerado más como una herramienta para el estudio de la naturaleza que como un tema merecedor de atención en sí. El capítulo de la ciencia que eligió tratar en sus clases fue la óptica, a la que venía dedicando su atención desde que en 1666 tuviera la idea que hubo de llevarle a su descubrimiento de la naturaleza compuesta de la luz.
En febrero de 1672 presentó a la Royal Society su primera comunicación sobre el tema de la luz. Newton demostró que la luz blanca estaba formada por una banda de colores (rojo, naranja, amarillo, verde, cian, azul y violeta), que podían separarse por medio de un prisma. Como consecuencia de estos trabajos, concluyó que cualquier telescopio refractor sufriría un tipo de aberración conocida en la actualidad como aberración cromática, que consiste en la dispersión de la luz en diferentes colores al atravesar una lente. Para evitar este problema, inventó un telescopio reflector. Para construirlo, él mismo modeló y pulió el espejo a partir de una aleación de su propia invención, construyó el tubo y la montura. Tenía solo seis pulgadas de largo y aumentaba cuarenta veces, igual que los telescopios refractores de seis pies.
Con estos experimentos, formuló una teoría general sobre la naturaleza de la luz. Según él, estaba formada por corpúsculos que se propagaban en línea recta y no en ondas. También sostenía que la luz blanca estaba compuesta por las siete luces básicas. Tras enviar su telescopio a la Royal Society, quedó tan satisfecho por la acogida que recibió que se animó a publicar sus estudios de la luz el 19 de febrero de 1672. Al principio, el libro gozó de una excelente acogida; empezó a recibir libros de otros científicos como Huygens y Boyle y, con solo treinta años, se había instalado en la comunidad de los filósofos naturales más importante de Europa. Unas semanas después llegaron las críticas. Newton consideraba que su descubrimiento era «el más singular, cuando no el más importante, de los que se han hecho hasta ahora relativos al funcionamiento de la naturaleza». El que primero reaccionó en su contra fue Robert Hooke, que había estudiado el tema y defendía una concepción ondulatoria de la luz.
La acritud de la polémica hizo que Newton renunciara a publicar un tratado que contuviera los resultados de sus investigaciones hasta después de la muerte de Hooke. En efecto, su Óptica no se publicó hasta 1704. La obra máxima de Newton, Principios matemáticos de la filosofía natural, vería la luz mucho antes. No queriendo continuar con la polémica, Newton restableció la comunicación con Hooke a través de cartas. En una de ellas le escribió: «Descartes dio un paso significativo. Usted ha añadido numerosos y nuevos caminos, especialmente al considerar filosóficamente los colores de las láminas delgadas. Si he ido un poco más lejos, ha sido apoyándome en los hombros de unos gigantes». Newton no estaba preparado más que para una aceptación inmediata de su teoría. La continua necesidad de defender y explicar lo que para él había quedado establecido, le llevó a vivir una crisis personal. Con estos incidentes se acentuó su recelo y se abstuvo de realizar publicaciones de temas que tendrían que esperar años para ver la luz. Hasta 1704, treinta y dos años después, no escribió lo más importante de sus obras sobre óptica, en las que exponía teorías que ya conocía en su juventud.
Durante unos años se refugió de nuevo en la intimidad de sus trabajos sobre el cálculo diferencial y en su interés por dos temas aparentemente alejados del mundo sobrio de sus investigaciones sobre la naturaleza: la alquimia y los estudios bíblicos. La afición de Newton por la alquimia estaba en sintonía con su empeño por trascender el mecanicismo de observancia estrictamente cartesiana que todo lo reducía a materia y movimiento. Newton aspiraba a llegar a establecer la presencia efectiva de lo espiritual en las operaciones de la naturaleza.
Durante casi treinta años se dedicó a la alquimia, copiando personalmente gran número de manuscritos que recibía, antes de devolverlos. Conocía también obras de los rosacruces, como el Fama Fraternitatis y el Corpus Hermeticum de Hermes Trimegisto, el cual tradujo al inglés.
Su más extenso escrito alquímico, Index Chemicus, sobresale por su gran organización y sistematización. En 1692 escribió dos ensayos, de los que destaca De Natura Acidorum, en donde discute la acción química de los ácidos por medio de la fuerza atractiva de sus moléculas. Estableció amistad con John Locke y Fatio Dullier gracias a los estudios de alquimia, aunque la mayor parte de sus notas experimentales se inspiraban en Boyle.
El universo
El pensamiento de Newton sobre el mundo se acercaba más a la filosofía clásica que a la concepción religiosa del momento. No consideraba el cosmos como una creación de un Dios externo que lo legisla desde fuera. Lo entendía más como un ámbito donde estaba la voluntad divina, haciéndose presente en todo lo manifestado, incluidos los átomos. Esto le llevaba a pensar en un principio general cósmico. Esa búsqueda de la unidad en la naturaleza trataba de compaginarla con los estudios bíblicos.
En la correspondencia con Hooke se aborda el tema de los planetas. Los planteamientos de Hooke sobre el movimiento de los cuerpos en el espacio motivan a Newton a retomar sus reflexiones sobre la fuerza de atracción. En una carta, Hooke le escribe: «Nos queda ahora por conocer las propiedades de una línea curva… tomándola a todas las distancias en proporción cuadrática inversa». En otras palabras, Hooke deseaba saber cuál es la curva resultante de un objeto al que se le imprime una fuerza inversa al cuadrado de la distancia. Hooke termina esa carta diciendo: «No dudo de que usted, con su excelente método, encontrará fácilmente cuál ha de ser esta curva». Con el tiempo, estas conversaciones habrían de provocar las reclamaciones de prioridad de Hooke respecto a la formulación de la ley de la atracción gravitatoria. Pero en ese momento, le devolvió a Newton su interés por la dinámica, y así vio que la trayectoria seguida por un cuerpo que se moviera bajo el efecto de una fuerza inversamente proporcional al cuadrado de la distancia tendría forma elíptica y no una espiral, como había creído en principio.
Años más tarde, Edmond Halley le visita en Cambridge. Por aquel entonces, Halley ya había observado el cometa que tendría su nombre. Newton, que intuía la importancia de las leyes de Kepler, profundizó en ellas engrandeciéndolas en sus tratados. Sabiéndolo, Halley le preguntó cuál sería la órbita de un planeta si la gravedad disminuyese con el cuadrado de la distancia, y la respuesta fue inmediata: una elipse.
Maravillado por la rapidez con que Newton consideraba resuelto un asunto en cuyo esclarecimiento andaban compitiendo desde hacía varios meses Robert Hooke y el propio Halley, el astrónomo inquirió cómo Newton podía conocer la forma de la curva. Obtuvo una contestación tajante: «La he calculado». La reconstrucción del cálculo le llevó a demostrar que la fuerza de atracción entre dos esferas es igual a la que existiría si las masas de cada una de ellas estuviesen concentradas en los centros respectivos. Newton resolvió ese problema en febrero de 1685, tras comprobar la validez de su ley de la atracción gravitatoria mediante su aplicación al caso de la Luna; la idea, nacida veinte años antes, quedó confirmada entonces merced a la medición precisa del radio de la Tierra realizada por el astrónomo francés Jean Picard.
En su tratado Principios matemáticos de la filosofía natural, Newton expuso las hoy conocidas como leyes de Newton:
- 1.ª Ley de la inercia: «Todo cuerpo permanecerá en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado por fuerzas externas a cambiar su estado inicial».
- 2.ª Ley de la interacción o de la fuerza: «El cambio de movimiento en un cuerpo es proporcional a la fuerza motriz externa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime».
- 3.ª Ley de acción-reacción: «A toda acción corresponde siempre una reacción igual y contraria; las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentidos opuestos».
La intervención de Halley en la publicación de la obra no se limitó a haber sabido convencer a su autor en consentir en ello, algo ya muy meritorio tratándose de Newton. Halley, para aplacar la polémica con Hooke, se encargó de que el manuscrito fuese presentado en abril de 1686 ante la Royal Society y de que esta asumiera su edición. Él mismo acabó corriendo personalmente con los gastos de la impresión, terminada en julio de 1687.
Este tratado también contenía la primera exposición del cálculo infinitesimal, aunque el autor prefirió que, en general, la obra presentara los fundamentos de la física y la astronomía formulados en el lenguaje sintético de la geometría. En la primera edición, había un reconocimiento a Leibniz, quien había desarrollado un método similar. Pero de nuevo hubo una disputa entre partidarios de uno y otro, lo que causó que Newton eliminara esa referencia. Es probable que el detonante de la disputa la causara el propio Newton al insinuar el plagio por parte de Leibniz a un amigo y seguidor suyo.
Por esa época, cuando rondaba los cincuenta años, sufrió una crisis psicológica, permaneciendo aislado por largos periodos, en los que apenas comía y dormía, tenía depresión y ataques de paranoia. Se han dado diversas explicaciones sobre las causas: algunos dicen que fue la ruptura con su discípulo Fatio de Duillier. También es posible que se intoxicara con sustancias en sus experimentos alquímicos, lo que provocaría su enfermedad y cambios en la conducta. Además, algunos autores afirman que le afectaba el no conseguir un reconocimiento mayor, más allá del ámbito de la ciencia.
Últimos años
Sin embargo, sus escritos de los Principios matemáticos de la filosofía natural le habían hecho famoso en la comunidad científica. En 1687, Newton había formado parte de la comisión que la Universidad de Cambridge envió a Londres para oponerse a las medidas de catolización del rey Jacobo II. Aunque quizá su intervención se debió más a su condición de laico que a su fama, ello le valió ser elegido por la Universidad como representante suyo en el Parlamento formado como consecuencia del desembarco de Guillermo de Orange y el exilio de Jacobo II a finales de 1688.
En sus últimos treinta años dejó la actividad científica, dedicándose al estudio de la alquimia y de la religión. En este aspecto, su creencia religiosa se decantaba hacia el arrianismo, defendiendo la idea de un único Dios en contra de la Trinidad. Esto le causaría problemas, al acusar a la Iglesia católica de Roma de fraude y tergiversación de las Escrituras. Por estas razones no tomo órdenes religiosas, y tampoco pudo llegar a ser director del Trinity College.
En relación con la alquimia, se supo años después que había escrito tratados bajo el seudónimo de Jeova Sanctus Unus, ya que tratar el tema abiertamente era ilegal en la época.
A fines de 1701, Newton fue elegido de nuevo miembro del Parlamento como representante de su Universidad, pero poco después renunció definitivamente a su cátedra y a su condición de fellow del Trinity College. Se confirmaba así un alejamiento de la actividad científica que se remontaba, de hecho, a su llegada a Londres. A sus cincuenta y tres años, después de haber sido profesor cerca de treinta años, deja su puesto y acepta el cargo de Director de la Moneda, desde el que persiguió incansablemente las falsificaciones y propuso por primera vez el uso del oro como patrón monetario.
A los sesenta años es nombrado presidente de la Royal Society, cargo que mantendrá hasta su muerte. A los sesenta y dos años recibe el título de caballero, por los servicios prestados a Inglaterra. Sus últimos años, además de la controversia con Leibniz, estuvieron marcados por dolencias físicas, como los daños renales y cólicos, que le causarían la muerte en el año 1727 a la edad de ochenta y cuatro años.
En reconocimiento a su figura, se le enterró en la abadía de Westminster, donde se puede visitar el monumento, obra del escultor Michael Rysbrack, con la siguiente inscripción: «Aquí está enterrado Isaac Newton, caballero que por una fuerza de la mente, casi divina, y los principios matemáticos peculiarmente suyos, exploró el curso y las figuras de los planetas, los senderos de los cometas, las mareas del mar, las diferencias en los rayos de luz y, lo que ningún otro estudioso ha imaginado anteriormente, las propiedades de los colores producidos por la misma. Diligente, sagaz y fiel, en sus exposiciones de la naturaleza, la antigüedad y las Sagradas Escrituras, reivindicó por su filosofía la majestad de Dios todopoderoso y bueno, y expresó la sencillez del Evangelio a sus maneras. Los mortales se regocijan de que haya existido tal y tan grande; ¡un ornamento de la raza humana!».
En sus propias palabras, así se definió Isaac Newton: «No sé cómo puedo ser visto por el mundo, pero en mi opinión, me he comportado como un niño que juega al borde del mar, y que se divierte buscando de cuando en cuando una piedra más pulida y una concha más bonita de lo normal, mientras que el gran océano de la verdad se exponía ante mí completamente desconocido».
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