Isaac Newton ( III )

Cambridge : los años de mayor creatividad científica.
Dos años para pensar
Los dos años de la peste han pasado a formar parte de la historia de la ciencia. En este período Newton tuvo sus primera grandes intuiciones científicas, incluida la que más habría de contribuir a su fama : la gravitación universal. El mismo, efectuando muchos años después el balance de su actividad en Woolsthorpe, redactó una lista completa de sus descubrimientos : a principios de 1665 se había dedicado a las matemáticas, formulando aquel importantísimo enunciado conocido en el álgebra como teorema del binomio ; entre noviembre de 1665 y mayo 1666 definió el cálculo infinitesimal, dándose tiempo, en enero, para elaborar una original teoría sobre la naturaleza de los colores. Y además, "en el mismo año comencé a pensar en la gravedad, extendiéndola a la órbita de la Luna...y confronté la fuerza necesaria para mantener a la Luna en su órbita con la fuerza de gravedad existente en la Tierra, y observé que son aproximadamente iguales. Todo esto ocurrió en los dos años de la peste, 1665 y 1666, cuando me hallaba en la plenitud de mis capacidades intelectuales y me ocupaba de matemáticas y filosofía en mayor grado de lo que nunca volvería a hacerlo posteriormente".

Puede resultar útil recorrer las etapas de esos dos años para entender en profundidad su importancia en la vida de Newton así como en la totalidad de la historia del pensamiento científico.

En Woolsthorpe, los días transcurrían lentos, con la cadencia regular de la vida campestre. Newton pasaba mucho tiempo en compañía de su madre, con la que mucho se había encariñado, pero por lo demás estaba solo. Nadie había allí con quien discutir, nadie con quien intercambiar opiniones, e incluso tenía muy pocos libros a su disposición.

Esta fase de aislamiento intelectual, privada de cualquier clase de distracciones, le ayudó a retomar el hilo de muchos pensamientos y a poner orden en sus ideas, desovillando los nudos que hasta en ese momento le habían obstaculizado el camino. Quizá también el aburrimiento jugó su parte en esa incitación de Newton a concentrarse, casi obsesivamente, en algunos problemas.

Ya anciano, contestaba a quien le preguntase cómo había procedido de joven para llegar a determinados descubrimientos : "Pensando continuamente en ellos". SU secreto era muy simple : "Suelo mantener pendiente el tema ante mí, y espero hasta que los primeros albores se convierten poco a poco en la plena luz del día."

Esta constancia, unida a una gran capacidad de concentración, le ayudaba al menos a alejarse en parte de una rutina pobre en estímulos culturales para vivir en otra realidad. En ella encontraban su espacio las observaciones sobre la luz, los estudios matemáticos y todas las otras expresiones del amplio bagaje cultural que había acumulado en aquellos años.

En la primera parte del período pasado en Woolsthorpe, Newton se dedicó a la elaboración del cálculo diferencial e integral.

En el álgebra elemental, con frecuencia el problema consiste en hallar el valor numérico atribuido a una determinada letra que representa una cantidad desconocida y que, en las particulares condiciones establecidas por el enunciado problema, acaba asumiendo determinados valores. Pero en muchos campos de las matemáticas es posible hallarse ante dos cantidades que varían continuamente una con respecto a otra ; baste con pensar, por ejemplo, en los problemas ligados a la velocidad, que obligan a valorar la relación entre las variaciones de la distancia y las correspondientes variaciones de tiempo. Los problemas de física y de astronomía tratan casi siempre con leyes de variación ; el calculo diferencial e integral servía precisamente para afrontar ese tipo de problemas.

El perfecto dominio de estos instrumentos matemáticos le permitirá a Newton, muchos años después, llegar más allá que cualquier otro en la descripción sistemática del universo.

Hasta la primera mitad del siglo XVII las matemáticas habían mantenido un aspecto muy distinto del actual. Los números árabes, es decir los que empleamos normalmente, se utilizaban ya en todas partes, pero en la contabilidad se usaban todavía números romanos ; en realidad, los símbolos de las cuatro operaciones se volvieron de uso común en la segunda mitad del siglo XVII ; la práctica de utilizar las letras para indicar cantidades desconocidas o indeterminadas, es decir la notación algebraica, sólo fue introducida por el matemático francés Viète poco antes de 1600. El propio hecho de efectuar cálculos con la pluma, o escribiendo con ayuda del ábaco o de otros instrumentos similares, se consideraba todavía un método avanzado, comparable con el que hasta hace algunos años era el empleo de la calculadora.

Ya a comienzos del siglo XVII muchos estudiosos habían concentrado sus esfuerzos en el álgebra y la geometría analítica. Algunos de los problemas insolubles de la geometría clásica, en especial los que implicaban líneas y superficies curvas mediante ecuaciones algebraicas. Este nuevo modo de proceder -que precisamente caracteriza a la geometría analítica- se mostraba muy fértil, pero a la vez obligaba a plantear otro orden de problemas particularmente insidiosos para la mentalidad de la época : el de las magnitudes infinitamente pequeñas. Así pues, los matemáticos del siglo XVII se vieron enfrentados con las magnitudes infinitesimales y el modo con que determinan las magnitudes finitas.

Antes de Newton ya se habían dado pasos en ese sentido, en especial gracias a la contribución de los algebristas ingleses, pero precisamente en su haber y en de Leibniz, otro gran matemático, hay que anotar que el calculo infinitesimal acabó teniendo una sistematización orgánica. El primer paso consistió en la formulación de una ley aritmética que permitiese el desarrollo de series de funciones con un exponente cualquiera (teorema del binomio) ; era éste un instrumento matemático extraordinario que habría de tener consecuencias prácticas incalculables.

Otra cuestión delicada del cálculo infinitesimal consistía en hallar la relación exacta que liga a dos tipos de problemas : los que se resuelven calculando la derivada de una función y los que se resuelven calculando su integral. Newton, con su teorema de inversión, fue el primero en formular claramente la relación entre estas dos clases de problemas, logrando así que la matemática moderna diera un inmenso salto adelante.

"Me avergüenza decir hasta qué cifra decimal he extremado mis cálculos, al no tener por el momento nada que hacer", escribió Newton ; y es verdad que para él, por entonces, estos estudios sólo cumplían la función de un pasatiempo. No comentó con nadie sus descubrimientos. Sólo en 1669 entregó a Barrow un informe en latín (De analysi per aequationis numera terminorum infinitas), que fue leído en privado por algunos estudiosos pero que sólo habría de publicarse treinta años después.

Newton perfeccionará su método de cálculo varias veces hasta su "presentación oficial" en 1687, con la publicación de su libro fundamental, los Principia, en donde lo utilizará para la demostración de todos los teoremas cruciales. El no publicar de inmediato los resultados de sus estudios se revelará muy pronto como una tendencia constante de su carácter. Es una costumbre que con los años le procurará molestias y polémicas inacabables.

Pero los nuevos puntos de partida de ese período tan fecundo no han acabado. Exactamente en el huerto de su casa ocurrió el episodio que le dio celebridad incluso entre quienes jamás se interesaron por la física. Mientras tranquilamente a la sombra vio caer una manzana y, como a veces suele suceder, aquel hecho de por sí trivial, pero acontecido en el momento preciso, dio origen a una serie de brillantes intuiciones. O, al menos, así lo contó el viejo Newton el 15 de abril de 1726, alimentando su propia leyenda, a su amigo William Stokeley. Y gracias a este último, el relato llegó a nosotros : " Después de comer, como hacia calor, nos encaminamos al jardín con el propósito de tomar el té a la sombra de unos manzanos, él y yo a solas.

Al promediar nuestra charla, me dijo que se hallaba exactamente en la misma posición cuando, bastante tiempo atrás, se le había ocurrido la idea de la gravitación. La ocasión le había sido proporcionada por la caída de una manzana, mientras meditaba. ¿Por qué una manzana tenía que caer, siempre, perpendicularmente al suelo ?, pensó para sí. ¿Por qué no se desplaza lateralmente o hacia arriba, sino siempre hacia el centro de la Tierra ? Ciertamente, el motivo consiste en que la Tierra la atrae. Debe de existir en la materia un poder de atracción ; y la suma de tal poder debe de radicar en el centro de la Tierra, no en cualquier otra parte de ella. Por esto la manzana cae perpendicularmente, es decir hacia el centro. Si la materia atrae la materia, esto debe ocurrir proporcionalmente a su cantidad. Por ello la manzana atrae a la Tierra tal como la Tierra atrae a la manzana. ¿Existe por consiguiente una fuerza, como la que nosotros denominamos gravedad, que se extiende por todo el universo ?"