Biografía de Isaac Newton: ¿Qué hizo? y más

Isaac Newton fue un físico ingles conocido por sus descubrimientos en física, astronomía, óptica y matemáticas. Su trabajo sobre la inercia y la gravedad han dado grandes pasos a lo largo de la historia. Conoce en este artículo más sobre la Biografía de Isaac Newton.

Vida de Isaac Newton

La fecha de nacimiento de Isaac Newton es exactamente el 4 de enero del año 1643 en Woolsthorpe, nació en un pueblo cerca de Grantham en Lincolnshire, fue hijo de un hombre inculto (también llamado Isaac), cuando era bebé era lo bastante pequeño para caber «en una bañera muy pequeña».

Cuando apenas tenía tres años, la madre de Newton, Hannah (Ayscough), lo dejo por primera vez con su abuela para volver a casarse y criar una segunda familia con Barnabas Smith, un rico rector del cercano norte de Witham. Mucho se ha hablado del nacimiento póstumo de Newton, la separación prolongada de su madre y su odio incomparable hacia su padrastro.

Hasta que Hannah regresó a Woolsthorpe en 1653 después de la muerte de su segundo esposo, a Newton se le negó la atención de su madre, una posible realidad de su carácter complejo. La infancia de Newton fue todo menos feliz y a lo largo de su vida estuvo al borde del colapso emocional, cayendo ocasionalmente en ataques violentos y vengativos contra amigos y enemigos por igual.

Estudios

Newton fue formado en la escuela para cumplir con sus estudios como un agricultor, pero falló en este llamado y regresó a King’s School en Grantham para prepararse para la entrada al Trinity College de Cambridge. Numerosas anécdotas sobreviven a partir de este período sobre la distracción de Newton como agricultor inicial y su desempeño como estudiante.

Pero el punto de partida en la vida de Newton llegó en junio de 1661 cuando dejó Woolsthorpe para ir a la Universidad de Cambridge, allí Newton entró en un mundo nuevo, uno que eventualmente podría llamar suyo.

Aunque Cambridge era un excelente centro de aprendizaje, el espíritu de la revolución científica aún no había penetrado en su plan de estudios antiguo, poco se sabe de los estudios formales de Newton como estudiante universitario, pero probablemente recibió grandes dosis de Aristóteles, así como otros autores clásicos.

Por todas las apariencias, su rendimiento académico no fue distinguido. En el año de 1664 Isaac Barrow, profesor Lucasian de Matemáticas en Cambridge, examinó la comprensión de Newton sobre Euclides y descubrió que le faltaba mucho.

Ahora sabemos que durante sus años de pregrado Newton estuvo profundamente atraído por el estudio desde su intimidad, el cual dominó en privado bajo las obras de René Descartes, Pierre Gassendi, Thomas Hobbes y otras figuras importantes de la revolución científica.

Una serie de cuadernos existentes muestran que en 1664 Newton había comenzado a dominar a Descartes Géométrie y otras formas de matemática muy por delante de los Elementos de Euclides. Barrow, un matemático talentoso, aún tenía que apreciar el genio de Newton.

En 1665 Newton saco su licenciatura en Cambridge sin honores ni distinción. Como la universidad estuvo cerrada durante los siguientes dos años debido a la peste, Newton regresó a Woolsthorpe a mediados de año. Allí, en los siguientes 18 meses, realizó una serie de contribuciones originales a la ciencia.

Uno de los pensamientos de Issaac:

«Todo esto fue en los dos años de la peste de 1665 y 1666, porque en esos días estaba en mi mejor momento para la invención y me preocupaba más la matemática y la filosofía que en cualquier otro momento».

En matemáticas, Newton concibió sus métodos y cálculos, sentó las bases de su teoría de la luz y el color y logró una comprensión significativa del problema del movimiento planetario, ideas que finalmente llevaron a la publicación de su Principia (Los principios matemáticos).

En abril de 1667, Newton regresó a Cambridge y contra viento y marea, fue elegido miembro menor en Trinity, el éxito siguió a la buena fortuna, porque al año siguiente se convirtió en un miembro de alto rango al tomar su maestría en artes en 1669 y antes de cumplir 27 años, Isaac Barrow se convirtió en profesor de matemática de Lucasian.

Los deberes de este nombramiento le ofrecieron a Newton la oportunidad de organizar los resultados de sus investigaciones ópticas anteriores y en 1672, poco después de su elección a la Royal Society, comunicó su primer documento público, un brillante, pero no menos controvertido estudio sobre la naturaleza de color.

Finalmente reanudó sus estudios en Cambridge, fuertemente influenciado por dos años de investigación solitaria. En 1669, decidió mostrar ¿quien es Isaac Newton? acordó exponer su don a uno de sus maestros y le enseñó matemáticas. En esta área se encuentra el origen de la fórmula del «binomio de Newton«.

Descubrimientos

En el año 1671, cuando se dedicó al estudio de la óptica y más precisamente a la refracción de la luz (su obra Óptica no se publicó hasta 1704). Isaac Newton desarrolló el primer telescopio sin aberración cromático, este objeto ahora lleva su nombre: es el telescopio de Newton.

Por su creciente fama, el astrónomo Edmond Halley lo contactó para obtener su opinión sobre las leyes de Kepler (estudios sobre el movimiento de los planetas). Al encontrarlo convincente, financia su nuevo trabajo.

Isaac Newton se dedica esta vez a una rama de la física, hoy llamada «mecánica newtoniana«, que trata, entre otras cosas, del movimiento y la velocidad en el año 1687. Allí expone sus descubrimientos sobre la gravitación universal y sobre las tres famosas leyes, conocidas las leyes de Newton. Estas leyes describen los fenómenos físicos de la inercia y las fuerzas ejercidas sobre los objetos.

En su tiempo, jugó un papel vital en la Revolución Científica, ayudando a avanzar en los campos de la física, la astronomía, las matemáticas y las ciencias naturales. A partir de esto, estableció un legado que dominaría las ciencias durante los próximos tres siglos.

De hecho, el término «newtoniano» llegó a ser utilizado por generaciones posteriores para describir cuerpos de conocimiento que debían su existencia a sus teorías y debido a sus extensas contribuciones, Isaac Newton es considerado como uno de los eruditos más influyentes en la historia de la ciencia.

Las tres leyes del movimiento de Newton

Para empezar, su obra «Principios matemáticos de la filosofía natural», que se publicó por primera vez en 1687, sentó las bases de la mecánica clásica. En él, formuló sus Tres Leyes de Movimiento, que se derivaron de las Leyes de Movimiento Planetario de Johann Kepler y su propia descripción matemática de la gravedad.

La primera ley, conocida como la «ley de la inercia», establece que:

«Un objeto en reposo permanecerá en reposo a menos que actúe sobre él una fuerza desequilibrada. Un objeto en movimiento continúa en movimiento con la misma velocidad y en la misma dirección a menos que una fuerza desequilibrada actúe sobre él”.

La segunda ley establece que:

«La aceleración se produce cuando una fuerza actúa sobre una masa: cuanto mayor es la masa del objeto, mayor es la fuerza requerida para acelerarlo».

La tercera y última ley establece que:

«Para cada acción, hay una reacción igual pero opuesta».

Gravedad universal

También formuló su ley de la Gravitación Universal, que establece que cada masa de punto atrae a otra masa de punto por una fuerza que registra a lo largo de la línea que cruza ambos puntos. Según sus cálculos, esta fuerza es proporcional al producto de las dos masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas. La fórmula para esta teoría se puede expresar como:

Newton continuaría usando estos principios para explicar las trayectorias de los cometas, las mareas, la precesión de los equinoccios y otros fenómenos astrofísicos. Esto efectivamente eliminó las últimas dudas sobre la validez del modelo heliocéntrico del cosmos que argumentaba acerca de la Estructura del Sol (no la Tierra) estaba en el centro del sistema planetario.

Su trabajo también demostró que el movimiento de los objetos en la Tierra y de los cuerpos celestes podría describirse con los mismos principios.

Aunque la inspiración de Newton para sus teorías sobre la gravedad a menudo se atribuye al «Incidente de Apple», es decir, cuando vio una manzana caer de un árbol, la historia es considerada fingida por las fuentes modernas que argumentan que llegó a sus conclusiones con el tiempo. Sin embargo, el propio Newton describió el incidente y sus contemporáneos defienden esta afirmación.

Forma de la tierra

Las contribuciones adicionales incluyen su predicción de que la Tierra probablemente se formó como un «esferoide achatado», es decir, una esfera que experimentó aplanamiento en los polos, esta teoría luego sería reivindicada por las mediciones de Maupertuis, la Condamine y otros, esto a su vez ayudó a convencer a la mayoría de los científicos de Europa continental de la superioridad de la mecánica newtoniana sobre el sistema anterior de Descartes.

En conocimientos de matemáticas, este importante científico ayudó al estudio de cadenas de potencia, trascendió el teorema binomial a exponentes no enteros, amplió el procedimiento de Newton para acercar las raíces de una función y catalogó la mayoría de las curvas del plano cúbico, asimismo comparte prestigio con Gottfried Leibniz por el desarrollo del cálculo.

Estos descubrimientos representaron un gran salto hacia adelante en los campos de las matemáticas, la física y la astronomía, permitiendo cálculos que modelaron con mayor precisión el comportamiento del universo que nunca antes.

Óptica

En el año 1666, Newton comenzó a contribuir al campo de la óptica, primero observando que el color era una propiedad de la luz al medirlo a través de un prisma, desde al año 1670 al 1672, dio una conferencia en la Universidad de Cambridge sobre óptica e investigó la refracción de la luz, demostrando que el espectro multicolor producido por un prisma podría recomponerse en luz blanca con una lente y un segundo prisma.

Como resultado de su investigación, llegó a teorizar que el color es el resultado de objetos que interactúan con luz ya coloreada en lugar de objetos que generan el color, lo que se conoce como la teoría del color de Newton.

Además, concluyó que el lente de cualquier telescopio refractor sufriría la dispersión de la luz en colores (aberración cromática), como prueba del concepto, construyó un telescopio usando un espejo como objetivo para evitar ese problema, este fue el primer telescopio reflector funcional conocido que existe, cuyo diseño ahora se conoce como telescopio newtoniano.

Otros logros

También formuló una ley empírica de enfriamiento, estudió la velocidad del sonido e introdujo la noción de un fluido newtoniano, este término se usa para describir cualquier fluido donde las tensiones viscosas que surgen de su flujo, en cada punto, son linealmente proporcionales a la tasa de cambio de su deformación en el tiempo.

Entonces, ¿qué descubrió Isaac Newton? Teorías que dominarían los campos de la ciencia, la astronomía, la física y el mundo natural durante los siglos venideros, sus ideas continuarían influyendo en luminarias como Joseph-Louis Lagrange y Albert Einstein, el último de los cuales es el único científico que se cree que dejó un legado comparable.

Las leyes de la dinámica

La dinámica considera las fuerzas que afectan el movimiento de los objetos y sistemas en movimiento, las leyes del movimiento de Newton son la base de la dinámica. Estas leyes proporcionan un ejemplo de la amplitud y simplicidad de los principios bajo los cuales funciona la naturaleza.

También son leyes universales en el sentido de que se aplican a situaciones similares en la Tierra, así como en el espacio, el estudio del movimiento es cinemática, pero la cinemática solo describe la forma en que se mueven los objetos: su velocidad y su aceleración. 

El desarrollo de las leyes de Newton marca la transición del Renacimiento a la era moderna, esta transición se caracterizó por un cambio revolucionario en la forma en que las personas pensaban sobre el universo físico.

Durante muchos siglos, los filósofos naturales debatieron la naturaleza del universo basándose en gran medida en ciertas reglas de la lógica con gran peso dado a los pensamientos de filósofos clásicos anteriores como Aristóteles (384–322 a. C.). Entre los muchos grandes pensadores que contribuyeron a este cambio se encontraban Newton y Galileo.

Galileo fue instrumental en establecer la observación como el determinante absoluto de la verdad, en lugar del argumento «lógico». El uso del telescopio por parte de Galileo fue su logro más notable al demostrar la importancia de la observación, descubrió lunas orbitando al Planeta Júpiter e hizo otras observaciones que eran inconsistentes con ciertas ideas antiguas y dogmas religiosos.

Por esta razón y por la forma en que trató con los que tenían autoridad, Galileo fue juzgado por la Inquisición y castigado. Pasó los últimos años de su vida bajo una forma de arresto domiciliario.

Porque otros antes de Galileo también habían hecho descubrimientos observando la naturaleza del universo y debido a que las repetidas observaciones verificaron las de Galileo, su trabajo no pudo ser suprimido o negado, después de su muerte, toda su labor fue verificada por otros y sus ideas fueron finalmente aceptadas por la iglesia y las comunidades científicas.

Contribuciones de Isaac Newton

A lo largo de su vida el famoso científico Isaac Newton Obtuvo grandes contribuciones para la humanidad que aun conmemoran su nombre hoy en día a través de lo siguiente:

Desarrollo del calculo 

Durante dos años milagrosos, durante la época de la Gran Plaga de 1665, el joven Newton desarrolló una nueva teoría de la luz, descubrió y cuantificó la gravitación y fue pionero en un nuevo enfoque revolucionario de las matemáticas: el cálculo infinitesimal.

La pendiente promedio de una curva

El problema inicial que Newton estaba enfrentando era que, aunque era bastante fácil representar y calcular la pendiente promedio de una curva (por ejemplo, la velocidad creciente de un objeto en un gráfico de tiempo-distancia), la pendiente de una curva variaba constantemente y no había ningún método para dar la pendiente exacta en cualquier punto individual de la curva, es decir, efectivamente la pendiente de una línea tangente a la curva en ese punto.

Intuitivamente, la pendiente en un punto particular se puede aproximar tomando la pendiente promedio («aumento sobre la carrera») de segmentos cada vez más pequeños de la curva. A medida que el segmento de la curva que se está considerando se aproxima a cero (es decir, un cambio infinitesimal en x), el cálculo de la pendiente se acerca cada vez más a la pendiente exacta en un punto.

Sin entrar en demasiados detalles complicados, Newton (y su contemporáneo Gottfried Leibniz independientemente) calculó una función derivada f’ (x) que da la pendiente en cualquier punto de una función f (x). Este proceso de cálculo de la pendiente o derivada de una curva o función se llama cálculo diferencial o diferenciación (o, en la terminología de Newton, el «método de fluxiones» llamó a la tasa de cambio instantánea en un punto particular de una curva el «fluxion» y los valores cambiantes de x e y los «fluidos»).

Una vez establecida la función derivada para una curva particular, es fácil calcular la pendiente en cualquier punto particular de esa curva, simplemente insertando un valor para x. En el caso de un gráfico de tiempo-distancia, por ejemplo, está pendiente representa la velocidad del objeto en un punto particular.

Método de fluidos

El «opuesto» de la diferenciación es la integración o el cálculo integral (en la terminología de Newton, el » método de fluidos «) y juntos la diferenciación y la integración son las dos operaciones principales del cálculo, el teorema fundamental del cálculo de Newton establece que la diferenciación y la integración son operaciones inversas, de modo que, si una función se integra primero y luego se diferencia (o viceversa), se recupera la función original.

La integral de una curva puede considerarse como la fórmula para calcular el área delimitada por la curva y el eje x entre dos límites definidos. Por ejemplo, en un gráfico de velocidad contra tiempo, el área » debajo de la curva » representaría la distancia recorrida. Esencialmente, la integración se basa en un procedimiento limitante que se aproxima al área de una región curvilínea dividiéndola en losas o columnas verticales infinitamente delgadas.

Newton decidió no publicar sus matemáticas revolucionarias de inmediato, preocupado por ser ridiculizado por sus ideas poco convencionales y se contentó con hacer circular sus pensamientos entre amigos, después de todo, tenía muchos otros intereses, como la filosofía, la alquimia y su trabajo en la Royal Mint.

Sin embargo, en 1684, el alemán Leibniz publicó su propia versión independiente de la teoría, mientras que Newton no publicó nada sobre el tema hasta 1693. Aunque la Royal Society, después de la debida deliberación, dio crédito por el primer descubrimiento a Newton (crédito por la primera publicación a Leibniz).

Surgió una especie de escándalo cuando se hizo público que la posterior acusación de plagio de la Royal Society contra Leibniz en realidad fue escrito por ningún otro Newton, lo que provocó una controversia en curso que empañó las carreras de ambos hombres.

Teorema binomial generalizado

A pesar de ser su contribución más conocida a las matemáticas, el cálculo no fue de ninguna manera la única contribución de Newton. Se le atribuye el teorema binomial generalizado, que describe la expansión algebraica de los poderes de un binomio (una expresión algebraica con dos términos, como a ² – b ²); hizo contribuciones sustanciales a la teoría de las diferencias finitas (expresiones matemáticas de la forma f (x + b) – f (x + a)).

Fue uno de los primeros en utilizar exponentes fraccionales y geometría coordinada para derivar soluciones a las ecuaciones de diofantina (ecuaciones algebraicas con variables de solo números enteros); desarrolló el llamado «método de Newton» para encontrar aproximaciones sucesivamente mejores a los ceros o raíces de una función; fue el primero en usar series de poder infinito con alguna confianza; etc.

En 1687, Newton publicó su » Principia » o » Los principios matemáticos de la filosofía natural «, generalmente reconocido como el mejor libro científico jamás escrito. En él, presentó sus teorías del movimiento, la gravedad y la mecánica, explicó las órbitas excéntricas de los cometas, los Mares y Océanos y sus variaciones, la precisión del eje de la Tierra y el movimiento de la Luna.

Más adelante en la vida, escribió una serie de tratados religiosos relacionados con la interpretación literal de la Biblia, dedicó una gran cantidad de tiempo a la alquimia, actuó como miembro del Parlamento durante algunos años y se convirtió quizás en el Maestro más conocido de la Royal Mint en 1699, puesto que ocupó hasta su muerte en 1727.

En 1703, fue nombrado presidente de la Royal Society y en 1705, se convirtió en el primer científico en ser nombrado caballero, el envenenamiento por mercurio de sus actividades alquímicas quizás explicaba la excentricidad de Newton en la vida adulta y posiblemente también su eventual muerte.

Investigación sobre la luz

Isaac Newton comenzó a tratar los fenómenos luminosos alrededor de 1660 cuando el debate sobre la naturaleza de la luz fue muy animado. Los eventos de Galileo Galilei y del telescopio habían tenido una gran resonancia en los círculos académicos y después de esto, los intereses relacionados con las técnicas de construcción de los instrumentos ópticos habían crecido significativamente.

Uno de los problemas más debatidos durante el período se refería a la aberración cromática en los objetivos del telescopio, que se pensaba que dependía de la forma de los lentes, la aberración cromática depende del hecho de que el índice de refracción de un medio transparente varía con la longitud de onda de la luz: por lo tanto, un lente tiene diferentes distancias focales para los diferentes colores de luz para que aparezca la imagen de un punto rodeado de un halo iridiscente.

En un intento por resolver el problema, el joven Newton examina la posibilidad de eliminar el defecto con lentes cónicas, pero, al mismo tiempo, analiza las causas que producen el cromatismo, de estos intentos surge el diseño y la construcción de un telescopio reflector que utiliza, en lugar de lentes, un espejo esférico cóncavo. Newton está convencido de que la aberración cromática no puede eliminarse y esto lo empuja a diseñar un telescopio reflector que obviamente esté libre del defecto.

La respuesta de Newton a sus oponentes tiende a subrayar el hecho de que no hay nada en su teoría que no se haya deducido directamente de las observaciones y experimentos y esto lo hace absolutamente irrefutable. Además, sus declaraciones sobre la naturaleza de la luz no son esenciales para la teoría: la interpretación de la onda puede conciliarse igualmente con la naturaleza heterogénea que le asigna la luz.

En cuanto al medio en el que se propaga la luz, Newton se declarará a favor o en contra de la existencia del éter según el fenómeno particular examinado. A este respecto, en un asunto agregado en una edición posterior donde Newton declara que:

» Las propiedades de la luz establecidas por el experimento son indudables. Algunos de ellos pueden interpretarse sobre la base de la hipótesis del éter, mientras que otros solopueden explicarse por el movimiento de las partículas, entre las cuales actúan las fuerzas de atracción y repulsión. Sin embargo, lo más exacto es no formular hipótesis y describir fenómenos sobre la base de experimentos y observaciones, de acuerdo con el método inductivo».

Alquimia

Newton es un caso emblemático ya que dedicó una parte considerable de sus energías intelectuales no solo a las matemáticas, la mecánica y la óptica, por las cuales se hizo famoso, sino también al estudio de la alquimia y las profecías bíblicas, no es sorprendente que algunos enemigos de la racionalidad estén contentos con ella, pero ellos también están equivocados.

Es cierto que Newton demostró que tenía un horizonte mental no muy diferente al de otros intelectuales de su tiempo, pero, incluso dentro de lo que con un término incorrecto podríamos llamar su «error», no dejó de demostrar su genio. Este hecho se resume efectivamente en un artículo publicado hace algunos años en la revista «El Rebuscado», titulado: «Isaac Newton, un alquimista diferente de los demás».

Antes de describir cómo esta figura legendaria se ocupó de un tema que ahora consideramos irracional, es necesario hacer una aclaración importante: el hecho de que Newton practique la alquimia o el «descifrado» de las profecías, de ninguna manera cambia la importancia de los descubrimientos científicos teóricos y experimentales por los que hoy se celebra.

Además, Newton escribió extensamente sobre alquimia, pero prefirió guardar sus propios manuscritos para sí mismo en lugar de entregarlos a la prensa.

La investigación de la última generación ha revelado que el famoso científico pasó más de treinta años componiendo, transcribiendo y exponiendo textos alquímicos, lo que resultó en una gran cantidad de documentos con un total de aproximadamente un millón de palabras manuscritas.

De hecho, Newton parece haberse considerado uno de una hermandad alquímica de élite, incluso llegando a acuñar anagramas privados de su nombre en la costumbre secreta de los hijos del arte.

Actuaciones públicas de Newton

En 1672, Newton se convirtió en miembro de la Royal Society, un grupo de científicos comprometidos con el método experimental, presentó uno de sus nuevos telescopios a la Royal Society junto con sus hallazgos sobre la luz.

La Royal Society estableció un comité dirigido por el físico Robert Hooke para evaluar los hallazgos de Newton. Hooke era un científico empleado por la Royal Society para evaluar nuevos inventos. Sin embargo, Hooke tenía sus propias ideas sobre la luz y tardó en aceptar la verdad de los hallazgos de Newton. Esto sorprendió y decepcionó a Newton, quien incluso consideró no hacer circular sus descubrimientos en el futuro.

Isaac Newton vivió en una época en que la política, la religión y la educación no estaban separadas. El rey Carlos II ordenó que todos los que enseñaban en lugares como el Trinity College, donde se formaban los ministros de la Iglesia de Inglaterra, debían ser ordenados ministros de la Iglesia de Inglaterra después de siete años, esto incluía personas como Newton, que enseñaba solo matemáticas y ciencias, no teología.

Newton era un líder imponente, obsesionado por el poder y la reputación. Aunque continuó publicando su propio trabajo, también trabajó para hacer y romper la reputación de otros hombres. Newton siguió siendo una figura influyente, rodeada de una nueva generación de estudiantes que plantearon sus ideas.