Cómo se explicaba la gravedad antes de la manzana de Newton

La historia de la manzana que cae sobre la cabeza del físico inglés Isaac Newton (1643-1727) es anecdótica.

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Pero está aceptado que lo que se conoció como la ley de la gravitación universal, el principio que explica por qué caen las cosas, fue formulado por él en la obra ‘Philosophiae Naturalis Principia Mathematica’, en 1687.

Aunque, obviamente, las cosas ya se caían antes de Newton. ¿Cómo entonces explicaban este fenómeno aquellos que se dedicaban a pensar? ¿Qué explicación tenía, hasta el siglo XVII, lo que ahora llamamos gravedad?

Muchos años después de Newton, el físico Albert Einstein (1879-1955) diría que “la gravedad es lo primero en lo que no pensamos”. Porque nos parece natural esa idea de que una piedra tirada cae, que una fruta que no se toma del árbol también cae y, bueno, que un tropiezo tonto es presagio de una caída.

En el libro “¿Por qué se caen las cosas? Una historia de la gravedad”, publicado por Zahar en 2009, los astrónomos Alexandre Cherman y Bruno Rainho Mendonça parten de la observación de que la gravedad, sin duda, “es especial”.

“Si no fuera así, ¿cómo explicar que los dos mayores genios de la ciencia, Isaac Newton y Albert Einstein, se dedicaran a ella? Y no solo eso: fueron elevados a esta condición de genios precisamente porque habían vislumbrado parte de sus secretos”, escribe Cherman.

Desde Grecia hasta la India

Según el astrónomo, la importancia de la gravedad reside en dos factores: es universal, “para usar una palabra querida por Newton”, y general, “para usar un término querido por Einstein”.

Universal y general. ¿Cómo se explicaba entonces?

Si tenemos que retroceder en la historia de la ciencia, vayamos hasta Aristóteles (384 a. C. - 322 a. C.) porque el sabio griego es considerado uno de los pensadores más influyentes de la historia occidental, y gran parte de la lógica misma del pensamiento científico se debe a sus prerrogativas.

“Él separó un poco los fenómenos de los elementos, y entendió que había una tendencia natural del objeto que pertenecía a cierto elemento a volver a la posición de ese elemento”, le explica a la BBC el físico Rodrigo Panosso Macedo, investigador de posdoctorado del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague, en Dinamarca.

“Entonces, si un objeto estaba hecho de tierra, su tendencia natural sería volver a caer hacia la tierra, y por eso caería. Un objeto hecho de aire gaseoso tendría una tendencia natural a volver a caer en el aire, por lo que se elevaría”.

En el libro del que es coautor, el astrónomo Mendonça retrocede un poco más en el tiempo y cita algunas referencias a la comprensión del fenómeno por parte de estudiosos hindúes incluso antes de Aristóteles.

Una representación pictórica posiblemente del siglo VIII a. C. revela que los filósofos de allí ya creían que la gravitación mantenía unido al Sistema Solar y que el Sol, como la estrella más masiva, debería ocupar la posición central en el modelo.

“Otro registro interesante también realizado en la antigua India se puede encontrar en el trabajo de un sabio hindú llamado Kanada, que vivió en el siglo VI aC”, describe. “Fue él quien fundó la escuela filosófica de Vaisheshika”.

Rainho Mendonça explica que Kanada asoció “el peso” con la caída, entendiendo al primero como la causa del fenómeno. “La intuición del sabio hindú iba por buen camino, pero aún quedaba mucho por recorrer en términos conceptuales”.

Lugar natural

El astrónomo coincide, sin embargo, en que el punto cero en el concepto de gravedad hay que atribuirlo a Aristóteles, “porque aunque su obra sobre este tema no representa la realidad actual, el conocimiento difundido por esta perduró muchos siglos después de su muerte”.

“Hasta la modernidad, con las nuevas investigaciones y teorías desarrolladas en el Renacimiento (...), la física aristotélica predominó en muchos centros de estudio de la Antigüedad y la Edad Media”, le explica a la BBC el físico, filósofo e historiador José Luiz Goldfarb, profesor de Historia de la Ciencia en la Pontificia Universidad Católica de São Paulo (PUC-SP).

“Él explicó la caída de los cuerpos por la idea de que la Tierra era el centro del Universo y los cuerpos pesados tendían a ocupar su lugar natural en este centro”.

En otras palabras, Goldfarb indica que esta idea es como “decir que las cosas caen cuando están sueltas, ya que tienden a ocupar su lugar natural en el centro del Universo, la Tierra”.

Etimológicamente, es interesante notar que la palabra gravedad deriva del latín “gravis”; por lo tanto, tiene el mismo origen que la palabra grave. Su campo semántico va desde “pesado” hasta “importante”, incluyendo significados como “poderoso”.

Según el “Diccionario Etimológico de la Lengua Portuguesa”, del filólogo y lexicógrafo Antônio Geraldo da Cunha (1924-1999), el término “gravedad” ya aparece desde el siglo XIII, pero las variaciones “gravitar” y “gravitación” sólo aparecen en el siglo XVIII, indicando una consecuencia de la física newtoniana sobre las terminologías.

En un texto firmado por Cherman en “¿Por qué caen las cosas?”, hay una digresión sobre el término en sánscrito para gravedad: “gurutvaakarshan”. “Nótese el comienzo de la palabra: ‘guru’. Es precisamente el término utilizado para designar a los respetados maestros espirituales y líderes religiosos del hinduismo”, dice.

“Y, en una vuelta de tuerca, también deriva del griego ‘barus’ (pesado), origen de la palabra ‘barítono’ (voz grave)”, añade el astrónomo.

En un capítulo escrito por Rainho Mendonça en el mismo libro, se explica que el uso del término latino “gravis” para designar el fenómeno de la gravedad comenzó en el siglo VIII, con las traducciones de tratados científicos del mundo árabe a Europa.

“Y así surge el término que es objeto de nuestro estudio: gravedad”, dice el investigador. “Y en el contexto que nos interesa, porque al referirse a objetos de gran peso, las traducciones latinas usaban la palabra cuya raíz es el adjetivo ‘gravis’, grave, que significa ‘pesado’”.

“No es posible precisar la primera vez que se utilizó este término”, comenta el autor. Para él, la aparición de las primeras universidades europeas, donde el latín era el idioma oficial en ese momento, contribuyó a la difusión de la nueva nomenclatura. “En las universidades de Bolonia, París, Oxford, entre otras, que utilizaron la mayoría de esas obras (en árabe) traducidas”.

Avances

Si bien predominó el pensamiento aristotélico, especialmente en el mundo occidental, y la Edad Media terminaría siendo conocida como la “edad oscura” en cuanto a la evolución del conocimiento, es innegable que hubo avances científicos en los 2,000 años que separan a Aristóteles y Newton.

“Hoy, los historiadores de la ciencia son capaces de detectar pensadores de la Antigüedad y la Edad Media que ya elaboraron ideas más cercanas a la teoría newtoniana que a la física aristotélica, aunque oficialmente prevaleció la teoría del filósofo griego”, señala Goldfarb.

El libro “¿Por qué se caen las cosas?” proporciona una descripción general de este escenario. El astrónomo Mendonça cita, por ejemplo, las investigaciones del filósofo árabe Abu Yusuf al-Kindi (801-873). “En su tratado ‘Sobre los Rayos (Solares)’, declaró que las estrellas ejercen una fuerza sobre los objetos y sobre las personas”, dice.

“Esta fuerza estaría asociada a la radiación de las estrellas, que se propagaría en línea recta por el espacio e influiría en las cosas de la Tierra”, dice el astrónomo.

Un poco más tarde, el filósofo de origen judío Solomon Ibn Gabirol (1021-1058) también abordó el tema, “con un razonamiento simple pero incipiente”, como señala Rainho Mendonça.

Su contribución fue la noción de inercia. “Según él, las sustancias extensas y pesadas serían más inmóviles que las más ligeras”, explica.

El filósofo y astrónomo iraní Abd al-Rahman al-Khazini (1077-1155) planteó la idea de que los cuerpos pesados que caen siempre se mueven hacia el centro del planeta. “Sin embargo, aún más interesante fue su propuesta de que el ‘thiql’ (en árabe, que muchos autores traducen como ‘gravedad’) de los cuerpos dependía de su distancia al centro de la Tierra”, añade.

Fuerzas motrices

Aunque hubo muchas teorías en ese período de tiempo, prevaleció una idea que, en cierto modo, está muy cerca del concepto de inercia. Como explica a la BBC el físico Fábio Raia, profesor de la Universidad Presbiteriana Mackenzie, en Brasil, “la teoría más difundida (...) era la teoría del ímpetu (...), que decía que el movimiento continuo de un cuerpo se debe a la acción de la fuerza”.

“Cuando eso cesara, el cuerpo volvería a su estado de movimiento natural”, aclara.

El astrónomo Mendonça destaca, en este sentido, el papel fundamental del filósofo alejandrino Iohannes Philoponus (490-570).

“Según él, al ser lanzado, un cuerpo recibe una especie de fuerza motriz, que sería transferida desde el lanzador al proyectil, permaneciendo en él incluso después del final del contacto. Con el tiempo, tal ‘fuerza’ se disiparía espontáneamente, provocando terminar el movimiento”, explica.

En el caso de la caída de objetos, sin embargo, Philoponus ya entendió que esta fuerza era causada por algo que hoy se define como gravedad.

“Según esta idea, la Tierra ejercía una atracción sobre los objetos, que los arrastraba hacia su centro”, le aclara a la BBC el filósofo Andrey Albuquerque Mendonça, profesor de la Escuela Superior de Publicidad y Marketing de São Paulo (ESPM-SP).

El filósofo recuerda, sin embargo, que hubo voces disonantes, como la del filósofo y teólogo francés Jean Buridan (1301-1358) que “propuso una teoría alternativa para explicar la caída de los objetos”.

“Él argumentaba que los objetos caían debido a una fuerza interna que los empujaba hacia abajo, pero no podía explicar qué causaba esta fuerza”.

Tanto Leonardo da Vinci (1452-1519) como Galileo Galilei (1564-1642) estudiaron la caída de objetos. Como afirma Albuquerque Mendonça, el primero “proponía que la velocidad de caída dependía de la densidad del objeto y de la resistencia del aire”, mientras que el segundo “determinaba que todos los objetos caían con la misma aceleración, independientemente de su peso”.

Ninguno de ellos, sin embargo, logró llegar a una ley universal para explicar este fenómeno.

El avance de Newton fue genial porque logró, ciertamente con el conocimiento acumulado por sus predecesores, no solo comprender una fuerza universal y fundamental, sino también convertirla en un fenómeno explicable.

Fue una verdadera revolución científica. “Incorporó nuevos conceptos cosmológicos a sus teorías, alejándose del universo aristotélico”, resume Goldfarb.

“Así ya no se pensó en la caída al lugar natural, sino que surgió el concepto de la atracción entre los cuerpos, la ley de la gravitación: la materia atrae a la materia en razón directa de las masas y por la inversa del cuadrado de la distancia entre los cuerpos”.

Según el profesor, fue entonces cuando se dejó de “pensar en tendencias para ocupar el lugar natural” y se pasó a “comprender los movimientos de caída de los cuerpos como resultado de la acción de la fuerza que la Tierra ejerce sobre los cuerpos”.

“Podemos concluir que la mecánica introducida por Newton implicó profundas alteraciones en la forma en que el mundo moderno comenzó a concebir el cosmos, los cuerpos y las leyes que rigen sus movimientos”, concluye. (I)