Orígenes de la Filosofía de la Naturaleza

El Cosmos de los Presocráticos

En la Antigüedad, algunos pensadores se plantearon que era posible dar una respuesta racional a las preguntas sobre la naturaleza. Pitágoras, matemático y filósofo presocrático, fue el primero en utilizar el término cosmos para referirse a la realidad natural en su conjunto. Heráclito, otro filósofo presocrático, explicó que el orden que rige en la naturaleza gobierna también al individuo y a la sociedad. Otros, como Tales, Anaximandro o Anaxímenes, concibieron la realidad como algo ordenado que surge de una sustancia originaria llamada arjé. Para unos, el primer elemento fue el aire; para otros, el fuego o el agua.

Dos Visiones del Orden Natural: Teología y Mecanicismo

La teoría teológica concibe el orden natural como fruto de un proyecto diseñado previamente, en el que cada elemento desempeña una función determinada para lograr un objetivo final preestablecido. Por otro lado, la respuesta mecanicista sostiene que la naturaleza es como una máquina, y los cambios y las transformaciones que experimenta son fruto de la acción necesaria de unos mecanismos sobre otros.

Los Paradigmas Científicos

Un paradigma científico es el marco teórico general que los científicos utilizan como referencia en su trabajo de investigación. Sus elementos incluyen:

• Una cosmovisión, es decir, una concepción general de la realidad.
• Un conjunto de leyes y teorías muy generales sobre el ámbito de la realidad de la que se ocupa.
• Una descripción general de los problemas que hay que resolver dentro del ámbito del paradigma.
• Una enumeración y una descripción del instrumental que el científico emplea en sus investigaciones.

La Cosmología Aristotélica: Un Universo Finito y Geocéntrico

La cosmología de Aristóteles presentaba las siguientes características:

• Finito: Infinito es sinónimo de incompleto; el cosmos, por tanto, es finito.
• Eterno: El cosmos no puede tener un origen temporal.
• Pleno: No existe el vacío; el universo está lleno de materia.
• Geocéntrico y geoestático: Todos los cuerpos celestes giran alrededor de la Tierra, que permanece inmóvil.
• Dotado de movimiento: Todo cambio requiere una causa de la acción constante. Cuando la acción de la causa cesa, el cambio se detiene.
• Dividido en dos regiones: El orbe sublunar y el supralunar. El sublunar abarca desde el centro hasta la esfera de la Luna. El supralunar va desde la esfera de la Luna hasta las estrellas, que delimitan las fronteras del cosmos.

La Revolución Científica: El Universo Mecánico

Nicolás Copérnico propuso la sustitución del modelo geocéntrico por el heliocéntrico. Galileo Galilei desarrolló argumentos para apoyar las tesis de Copérnico, para lo cual tuvo que realizar avances en la física y emplear nuevos instrumentos de observación, como el telescopio. Johannes Kepler completó y diseñó el sistema solar como lo entendemos actualmente. Finalmente, Isaac Newton elaboró una teoría que sustituyó definitivamente a la física aristotélica y dio consistencia a los avances realizados por Copérnico, Galileo y Kepler.

El Modelo Heliocéntrico

Propuesto por figuras como Aristarco de Samos y, más tarde, Nicolás Copérnico, este modelo tenía las siguientes características:

• El Sol permanece estático y situado en el centro.
• Alrededor de él giran los planetas.
• La Luna gira alrededor de la Tierra en veintiocho días.
• Las estrellas fijas encierran el universo.
• Las órbitas de los planetas son circulares.
• Se describen tres movimientos de la Tierra: rotación (alrededor de su eje), traslación (alrededor del Sol) y una oscilación de su inclinación en el plano de la eclíptica.

Este modelo implicaba que el movimiento de traslación debía permitir apreciar diferencias de brillo y tamaño de las estrellas y explicaba fenómenos como la caída de los cuerpos hacia la Tierra.

Aportaciones Clave: Kepler y Galileo

Kepler y las Órbitas Elípticas

Kepler acabó con el «hechizo de la circularidad», la tesis que se había mantenido durante siglos y que decía que la forma geométrica perfecta era el círculo y que los cuerpos celestes, al ser perfectos, debían describir movimientos circulares en sus órbitas. Kepler ofreció una explicación del movimiento planetario que encajara a la perfección con los datos empíricos. Su solución fue sustituir las órbitas circulares por órbitas elípticas, con lo que los artificios como epiciclos o deferentes se volvieron innecesarios.

Galileo y la Física Experimental

Galileo proporcionó un soporte físico a la astronomía copernicana. Para ello:

• Limitó el campo de investigación a aquellas preguntas cuyas respuestas eran comprobables por medio de la experiencia sensible.
• Tomó en consideración únicamente las propiedades que pueden ser tratadas matemáticamente.
• Diseñó instrumentos para mejorar las observaciones, como el telescopio.
• Elaboró argumentos que pusieron en evidencia los errores del modelo geocéntrico.

La Física de Newton: La Síntesis Final

La física de Newton se fundamenta en tres leyes principales:

• Ley de la inercia.
• Ley de la fuerza.
• Ley de acción y reacción.

A partir de estas, estableció la Ley de la Gravitación Universal, una única ley que explica fenómenos tan diversos como la caída de los cuerpos o las órbitas planetarias. Newton sostenía que en el futuro la fuerza gravitacional serviría para explicar también fenómenos magnéticos, eléctricos, ópticos y fisiológicos, basándose en un carácter corpuscular de la materia.

La Cosmovisión Contemporánea

La Crisis de la Mecánica Clásica

La mecánica clásica entró en crisis con nuevos descubrimientos. Se demostró que nunca se puede transformar íntegramente una cantidad determinada de energía térmica en energía mecánica, lo que llevó a la formulación del principio de entropía. Además, se observó que la luz se comportaba como una onda y se definió el campo electromagnético, donde la fuerza actúa en una dirección distinta a la recta que une los dos cuerpos. Estos hallazgos abrieron paso a dos nuevos paradigmas.

Los Nuevos Paradigmas: Relatividad y Mecánica Cuántica

La Teoría de la Relatividad resultó especialmente fructífera en lo referido a velocidades y magnitudes astronómicas. Por su parte, la mecánica cuántica se centró en el estudio de fenómenos microscópicos.

Principios de la Teoría de la Relatividad

Esta teoría postula que:

• El espacio y el tiempo son magnitudes relativas.
• La luz se propaga en el vacío a una velocidad constante e independiente del estado en que se encuentra el cuerpo que la emite.

Además, el campo gravitatorio se considera como una deformación del espacio, que se vuelve curvo.