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Hoy nacía un hombre que cambiaría la historia:Isaac Newton

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Biografía breve

Isaac Newton (Woolsthorpe, Lincolnshire; 25 de diciembre de 1642jul./ 4 de enero de 1643greg.-Kensington, Londres; 20 de marzojul./ 31 de marzo de 1727greg.) fue un físico, filósofo, teólogo, inventor, alquimista y matemático inglés.

Su padre murió tres meses antes de que naciera y su madre se volvió a casar cuando Isaac apenas tenía tres años, por lo que fue criado por su abuela. Esta separación le traumatizó.

No fue un niño prodigio. Nació sietemesino en una familia de campesinos. Tuvo problemas de salud y dificultades en los estudios. Como era débil físicamente no jugaba con los niños de su edad, escribía poesías, dibujaba y construía juguetes.

Sus primeros estudios los realizó en las escuelas situadas en los pueblos cercanos a donde vivía, a las que iba andando. En estos colegios no era muy buen estudiante (era el penúltimo de la clase). Con 17 años le sacaron del colegio para ayudar a la granja familiar, pero se pasaba la mayor parte del tiempo resolviendo problemas, experimentando e ideando modelos mecánicos.

Como era un pésimo granjero, su madre y su tío decidieron que fuera al College Trinity de Cambridge donde ingresó en 1661 y se licenció en Artes en 1665. Pero ese mismo año se cerró la Universidad a causa de la peste y tuvo que volver a la granja.

Entre 1665 y 1667, estando en la granja (por culpa de la peste), concibió la mayor parte de las teorías que le han hecho famosos.

Regresó a Cambridge en 1667, primero como becario (ayudante), luego como profesor y finalmente como catedrático.

En 1689 fue elegido miembro de la Cámara de los Lores, aunque no tenía nada que ver con la política. Al año siguiente se disuelve la cámara y Newton vuelve a su cátedra.

En 1693, debido al exceso de trabajo (o a un autoenvenenamiento con uno de sus experimentos) se desplomó mentalmente. Derrumbe del que tardo meses en salir y desde entonces no fue el mismo genio que había sido hasta entonces.

En 1696 fue nombrado inspector de la Casa de la Moneda y se encargó de la reforma del sistema de acuñaciones. En 1699 fue nombrado director de la misma. En 1703 fue elegido presidente de la Sociedad Real siendo reelegido cada año hasta su muerte. En 1705 es nombrado Caballero del Imperio británico (Sir).

En 1722 le aparecen cálculos renales y poco después empezó a tener problemas respiratorios, por lo que sus últimos años los pasó con bastantes dolores, aunque los acepto con resignación y dignidad. Murió a los 84 años.

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Aportes:

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1. Desarrollo del cálculo matemático



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En sus primeros años Newton se dedicó a las matemáticas. Desarrolló un método general para trazar la tangente en un punto dado de una curva cualquiera y también para calcular el área bajo la curva. Llamó a su descubrimiento “método de las fluxiones” y de él derivan todo el cálculo diferencial e integral. Sin embargo, Gottfried Leibniz, matemático coetáneo a Newton, lo hizo simultáneamente con una notación más sencilla, por lo que fue la que se impuso y la que se utiliza en la actualidad.

Newton pronto abandonó sus trabajos estrictamente matemáticos y se interesó más por el estudio de la Naturaleza, que era su gran pasión. Sin embargo a lo largo de toda su carrera utilizó las matemáticas de manera impecable como herramienta para explicar y formular todas sus leyes y teorías.

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2. Primera ley del movimiento



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Newton planteó que el movimiento de todos los cuerpos se atiene a tres leyes principales que pueden ser formuladas en términos matemáticos. La primera de estas leyes es conocida como la primera ley del movimiento o la ley de inercia, que en palabras del propio Newton puede enunciarse así:

“Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo y uniforme, salvo que actúen fuerzas sobre él que le obliguen a cambiar de estado”.

Si lo pensamos bien esta ley es muy poco intuitiva: las cosas que se mueven es muy raro que lo hagan en línea recta y además no se mueven indefinidamente, siempre se paran en algún momento.

Y es que esta idea rompe con la física aristotélica que era la que prevalecía hasta entonces, según la cual un cuerpo sólo podía estar en movimiento si se ejerce sobre él una fuerza. Pero, tal y como enunció Newton, lo que ocurre es precisamente lo contrario, los cuerpos no se mueven en línea recta ni lo hacen indefinidamente precisamente porque actúan fuerzas sobre ellos.

Así que Newton con su primera ley nos abre el camino a descubrir unas fuerzas que no pueden verse, pero que actúan sobre los objetos, como son la fuerza de rozamiento, la gravedad, la fuerza eléctrica y la magnética.

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3. Segunda ley del movimiento



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Con su segunda ley, Newton nos proporciona la clave para calcular esas fuerzas a las que estamos sometidos todos los cuerpos. Nos dice que

“la fuerza neta sobre un objeto es igual a la tasa de variación temporal del producto de su masa y velocidad”.

Esta ley nos permite explicar por qué un camión consume más gasolina que un coche, por qué los lanzadores de peso tienen unos brazos tan enormes, por qué cuesta más llegar al autobús por la mañana si llevas a tu hija de tres años en brazos o por qué es tan díficil jugar a palas en la playa con una pelota de tenis mojada.

aportes

4. Tercera ley del movimiento

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En la mayor parte de los casos en los que un objeto está en reposo no es porque no actúe una fuerza sobre él, sino porque la fuerza neta es nula. Este hecho es la clave para entender la tercera ley de Newton:

“A cada acción le corresponde una reacción igual y en sentido opuesto”

Es decir, que las fuerzas que dos objetos ejercen el uno sobre el otro son siempre iguales pero de sentido opuesto.

Algunas consecuencias de esta ley son muy evidentes. Ayer mismo mis hijos pequeños jugando en la bañera con la ducha abierta a tope, se pelearon por ella y la soltaron. La manguera de la ducha empezó a serpentear y a dar latigazos empapando todo el baño y a mí cuando entré a ver qué pasaba. A la vez que la manguera de la ducha empuja al agua para que salga, el agua empuja también a la manguera provocando que tuviera que estar un buen rato limpiando aquel desastre.

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5. Ley de la gravitación universal



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Hoy en día sabemos que no es cierta esa imagen que aparece siempre de Newton en un paraje idílico descansando bajo un árbol cuando una manzana le cae en la cabeza y acto seguido enuncia su famosa ley de la gravitación universal. Sin embargo, sí que parece que fue precisamente el hecho de observar que las manzanas y el resto de los cuerpos caigan siempre perpendicularmente al suelo, lo que le llevó a afirmar que la fuerza de atracción entre dos objetos es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

Y sí, Newton fue el primero en ser consciente de que la fuerza que hace que los objetos caigan es la misma que rige el movimiento de la Tierra alrededor del Sol, de la Luna alrededor de la Tierra y el de todos los cuerpos del Universo.

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6. Teoría de las mareas



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Las tres leyes de Newton junto con la ley de la gravitación universal tuvieron un gran impacto porque cambiaron por completo la forma de concebir la física y la astronomía. Estas leyes permitieron determinar la masa de los planetas de forma muy sencilla sin más que conocer su periodo orbital y su distancia media al sol.

Isaac Newton realizó también varios estudios del comportamiento de las mareas y calculó la altura de éstas según la fecha del mes, la estación del año y la latitud. La explicación que dio Newton es la que se acepta actualmente.

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7. Naturaleza de la luz

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Explicar la composición de la luz ha sido uno de los grandes enigmas de la ciencia a lo largo de la historia. En la antigua Grecia se creía que la luz estaba formada de pequeñas partículas que eran las que constituían los rayos luminosos. Newton apoya esta idea y postula que la luz está constituida por corpúsculos lanzados a gran velocidad por los cuerpos emisores de luz y que no son ondas, como defendían sus contemporáneos. Desarrolla un estudio detallado y preciso de los fenómenos de reflexión, refracción y dispersión de la luz.

Durante muchos años sus teorías acerca de la naturaleza corpuscular de la luz fueron desacreditadas a favor de la teoría ondulatoria. Sin embargo, con el desarrollo de la mecánica cuántica en el siglo XX se llega a la conclusión de que la luz tiene una naturaleza dual, es decir, algunos fenómenos se explican considerándola como onda y otros como partícula.

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8. Teoría del color

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Aunque durante miles de años muchos pensadores y científicos habían intentado dar una explicación a lo orígenes del arco iris, Isaac Newton fue el primero en dar con ella.

Descubrió que la luz procedente del sol (la luz blanca) se puede descomponer en colores. Lo probó haciéndola pasar por un prisma de cristal y mostrando cómo se separa en los distintos colores. A continuación, colocó otro prisma tras ese haz multicolor recién formado que convirtió la luz de colores de nuevo en luz blanca. Demostró de una manera muy sencilla que los colores no los creaba el prisma, que era lo que se creía entonces.

Newton también se dio cuenta de que, al igual que los prismas, muchos materiales también eran capaces de refractar la luz, entre ellos el agua. Y afirmó que la refracción y reflexión de la luz blanca en las gotitas de lluvia son las responsables de la formación del arco iris.

Gracias a Newton sabemos que para que veamos un arcoiris ha de haber una correcta disposición entre el sol, las nubes y nosotros, que tenemos que estar en el lugar apropiado mirando desde el ángulo correcto.



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9. Primer telescopio reflector



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En la época de Newton los telescopios que usaban los astrónomos eran telescopios refractores, es decir, utilizaban diferentes juegos de prismas y lentes para obtener una imagen amplificada de los objetos lejanos. A Newton no le convencían estos telescopios debido a sus aberraciones cromáticas, por lo que fabricó uno que utilizaba espejos parabólicos a fin de evitar este problema.

Aunque un científico escocés, James Gregory, ya había considerado la idea de utilizar espejos en vez de lentes, fue Newton el primero que lo construyó con éxito. La mayoría de los telescopios que se utilizan en la actualidad son reflectores, muy similares al primer telescopio obra de Newton hace ya más de tres siglos.

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10. Forma de la Tierra

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Su desarrollo del cálculo diferencial le ofreció a Newton la posibilidad de estudiar superficies curvas y movimientos curvilíneos. De los muchos cálculos que realizó me gustaría destacar uno que echa por Tierra las tesis de Galileo y Copérnico, científicos que defendían que la superficie de la Tierra era una esfera perfecta. Newton calculó la distancia al centro de la Tierra desde varios puntos del Ecuador y también desde Londres y París. Si la Tierra fuera esférica todos los valores deberían coincidir, lo que no ocurría, lo que le llevó a concluir a Newton que la Tierra está achatada por los polos.



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11. Velocidad del sonido



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Newton defendía que la propagación del sonido a través de cualquier fluido depende sólo de las propiedades físicas del fluido, como son la densidad y la elasticidad, y no de la intensidad ni de la frecuencia del sonido.

Publicó una fórmula aproximada para calcular la velocidad del sonido en el aire (igual a la raíz cuadrada de la presión entre la densidad), que nos da un valor de 280 m/s, un 16% más bajo que el valor experimental. En la actualidad se utiliza una fórmula similar a la de Newton pero que introduce factores correctores que dependen del tipo de fluido.



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12. Ley de convección térmica

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Newton también estudió la transferencia de calor al ambiente y demostró que el enfriamiento de los cuerpos sigue una ley muy sencilla. Afirmó que la velocidad con la que lo hacen es proporcional a la diferencia entre su temperatura y la temperatura ambiente. Esta ley se conoce hoy en día como “la ley de enfriamiento de Newton”.

Aunque esto es una aproximación al modelo actual, en todos los trabajos y estudios que hay sobre la convección del calor, Newton es un referente, por ser el primero en estudiar de forma cuantitativa este fenómeno y además porque cuando la diferencia de temperaturas no es muy grande su modelo funciona muy bien.

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13.Puertas para gatos

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Así es, Newton fue quien inventó las puertas para gatos y perros, así que si alguna vez te lo preguntaste pero te pareció demasiado simple como para investigar quien había sido; aquí lo tienes. Al parecer, el gran Isaac cuando no estaba pensando en cañones espaciales o en cómo el universo se mantiene allí unido y orbitando, se preocupaba en utilizar su gran ingenio en la comodidad y el bienestar de sus tantas mascotas.

Isaac Newton nunca se casó y nunca fue una persona extrovertida, tenía unos muy pocos amigos humanos, sin embargo, tenía una gran cantidad de gatos y perros e incluso, una habitación entera dedicada solo a estos. Aunque existe cierta discusión en cuanto a si esto es cierto o no, la habitación de Isaac en la Universidad de Cambridge , donde estudiaba y llevaba a cabo sus experimentos, tenía un agujero diseñado para los gatos en la parte inferior, que el mismo Isaac había ordenado hacer al carpintero de Cambridge.

Estas aportes de Newton a la Ciencia y muchas otras fueron cuidadosamente anotadas y explicadas en sus cuatro grandes obras publicadas: “Method of fluxions” (1671), “Philosophiae naturalis principia mathematica” (1687), “Opticks” (1704) y “Arithmetica universalis” (1707). Desde su muerte, hace ya casi tres siglos, sus descubrimientos y teorías han servido de base para una gran cantidad de avances científicos y hoy en día nos siguen dando frutos para la ciencia y tecnología. Y como dice Asimov, la máxima importancia de Newton no es de carácter científico, sino psicológico, ya que sus leyes y descubrimientos se convirtieron en modelos de lo que debía ser una teoría científica. Los pensadores de todas las demás ciencias y también de la filosofía y política, han intentado emular su elegante sencillez. Gracias a él la ciencia adquirió una confianza en sí misma que jamás ha vuelto a decaer.

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Curiosidades:

  • Verdaderamente Newton encaja perfectamente en el estereotipo de científico despistado: él mismo cuenta que, en una ocasión, entró en la cuadra de la granja donde vivía arrastrando por las riendas a un caballo. Sin advertir que el caballo hacía tiempo que se había zafado, por lo que únicamente entro con las riendas.
  • Newton también se olvidaba a menudo de comer y hasta de dormir, al menos es lo que cuentan quienes le conocieron en sus tiempos universitarios. Y es que Newton a menudo quedaba abstraído por sus reflexiones.
  • También se olvidaba a menudo de sus invitados cuando se ausentaba por algún motivo del salón: se dirigía a su laboratorio y no regresaba en horas. Esto tambien le ocurria a Hilbert, lo que pasa que este se quedaba durmiendo.
  • Vestía de forma descuidada, e incluso sucio, porque a menudo olvidaba su higiene personal.
  • No era raro verle sentado en cualquier camino de la universidad de Cambridge, trazando en el suelo enrevesadas figuras geométricas, mientras sus alumnos y compañeros le sorteaban, tratando de no estropear aquellos incomprensibles dibujos. Esos mismos alumnos que eludían sus clases porque, muchas veces, no eran sino indescifrables peroratas ensimismadas.
  • Newton también era serio y circunspecto. No le gustaba la alegría y ni siquiera sonreír. De hecho, se cuenta que sólo se le vio una vez reír en clase: el día en que un alumno le preguntó cuánto podría valer un obsoleto libro de Euclides.
  • A pesar de sus continuos despistes, Newton eran extremadamente metódico a la hora de apuntar todo lo que hacía en sus cuadernos. El problema es que anotaba tanto las cosas importantes como las triviales, como si tuvieran el mismo rango. Por ejemplo, se conserva su cuaderno juvenil “de pecados”, en el que anotaba diariamente todo pecado que hubiese cometido ese día. Por ejemplo: “impertinencia con mi madre” o “ robo de cerezas”.
  • El matemático inglés John Wallis era amigo de Isaac Newton. De acuerdo con su diario, Newton le fanfarroneó en cierta ocasión acerca de su perrito Diamond:
  • – Mi perro Diamond sabe algo de matemáticas. Hoy probó dos teoremas antes de almorzar.

    – Tu perro debe ser un genio- respondió Wallis.

    – ¡Oh, me he pasado un poco! El primer teorema tenía un error y el segundo tenía una excepción patológica.

  • Cuando vió el entierro de Newton y el concurrido funeral de Newton en la Abadía de Westminster, Voltaire, que estaba visitando Londres, dijo maravillado: “Inglaterra honra a un matemático de la misma manera que los súbditos de otras naciones honran a un rey”.

Isaac Newton

Como muchos de los grandes genios, Newton era excéntrico, solitario, soberbio y muy contradictorio, pero también consciente de sus limitaciones. Me gustan estas palabras que pronunció al final de su vida que reflejan a la perfección el sentir de todos aquellos que ansiamos conocer:

“No sé cómo me verá el mundo, pero en mi opinión, me he comportado como un niño que juega a la orilla del mar y que se divierte buscando de vez en cuando una piedra más pulida y una concha más bonita de lo normal, mientras que el gran océano de la verdad se exhibía ante mí completamente desconocido”

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