El Mecanicismo Cartesiano: René Descartes

Las Matemáticas como Modelo Universal

El racionalismo nació hacia el siglo XVII en Europa continental. Fue una corriente filosófica que estableció que los únicos conocimientos válidos eran aquellos derivados de la razón, con independencia de la experiencia. El proceder matemático se convirtió en el método único y universal. Es decir, se trató de aplicarlo en el resto de disciplinas. Contribuyeron a ello figuras como Galileo, Pascal, Huygens, Newton y Leibniz. En el centro de este gran y complicado proceso se situó Descartes.

La geometría analítica de Descartes supuso un cambio decisivo frente a la tradición antigua. Mostró la posibilidad de un tratamiento algebraico de los problemas geométricos. En su obra La Geometría (1637), propone ‘introducir términos matemáticos en la geometría’. El éxito de la construcción cartesiana radica en que se presentó como un sistema basado en la razón. Una de las grandes aportaciones de Descartes fueron las coordenadas cartesianas, que permiten definir la posición de un punto y hacer corresponder una ecuación con la línea recta trazada desde un punto. Consiguió explicar las propiedades de curvas según su ecuación y operaciones algebraicas. Gracias al descubrimiento cartesiano, los problemas de la física (en concreto los de la mecánica) empezaron a ser sometidos desde el álgebra. El principal instrumento que hizo posible la revolución conceptual de la física fue la matematización de esta.

Explicación Mecanicista del Mundo y Leyes del Movimiento

Una teoría mecanicista de la naturaleza es la que no admite más explicación de los fenómenos naturales que las derivadas de los movimientos de cuerpos en el espacio. Esta teoría concibe la naturaleza como una máquina, como un todo cuyos movimientos son resultados automáticos de otros movimientos, que se transmiten de cuerpo a cuerpo mediante una acción recíproca.

Según la concepción cartesiana, Dios ha creado el universo de materia inerte y la ha dotado de movimiento. La cantidad de materia y movimiento permanece constante e inalterable, puesto que Dios es inmutable y no vuelve a intervenir desde el momento de la creación. La materia es divisible indefinidamente, dando lugar a todas las clases de seres materiales existentes. No existe diversidad de materias; esta es única y común a todos los seres.

El choque y el roce de los cuerpos, en los que se ha dividido la materia extensa, hace que se produzcan limaduras muy sutiles que llenan todos los huecos (constituyen el primer elemento luminoso). Como consecuencia, no puede existir el vacío; el movimiento se transmite necesariamente de un cuerpo a otro por contacto. El vacío es una realidad contradictoria que no se entiende. Para Descartes, la materia se reduce a extensión y con ella se identifica. Materia y movimiento son los únicos ingredientes que constituyen el mundo. La única diferencia entre materia y espacio ocupado por la materia es la movilidad. Un cuerpo material es una forma del espacio que puede ser transportada de un lugar a otro sin perder la propia identidad. Para Descartes, el mundo de las ideas no es el espejo del mundo real y no hay razón para creer en él.

Leyes que explican el movimiento o leyes de la naturaleza:

• Ley de la inercia: un cuerpo no cambia su estado de movimiento o reposo a menos que choque con otro.
• Ley de la dirección del movimiento: la materia se mueve en línea recta a menos que choque con otro cuerpo. Ninguna materia tiende a moverse en líneas circulares, sino rectas. Con esta ley desbanca la perfección del movimiento circular que se creía en la Antigüedad.
• Ley de la conservación del movimiento: la cantidad de movimiento se mantiene constante a menos que choque con otro cuerpo. Si chocan, el cuerpo más fuerte pierde movimiento, tanto como le comunica al débil.

El choque o impacto es el centro de la física de Descartes.

La física cartesiana, pese a su éxito inicial, fue rápidamente abandonada y sustituida por la de Newton. Las dos razones de fondo que llevaban a Descartes a elaborar la física fueron dos: la exigencia geométrica y la exigencia del criterio de verdad (la claridad y distinción). La interpretación mecanicista abarca todo el universo, por lo que también está incluida en la explicación del mundo orgánico: plantas, animales y el propio cuerpo del ser humano, a los que considera máquinas que se rigen por las leyes universales y necesarias del movimiento.

El Universo Cartesiano: Elementos y Vórtices

Los tres elementos que componen el universo según Descartes son:

• Primer elemento: La materia sutil. Son las partículas infinitesimales producidas por limadura. Es un elemento luminoso, cuya agitación es la luz. Es parecido a un líquido que penetra en todos los huecos. Estas partículas lo ocupan todo. Su movimiento es parecido al de un río.
• Segundo elemento: El éter que forma los cielos. Transmite la luz, es luminífero. Sus partículas son como granos de arena o polvo. El primer elemento se desliza por ellas.
• Tercer elemento: Los cuerpos terrestres y opacos. Son partículas grandes y están unidas para resistir el movimiento de otros cuerpos.

Vórtices

La materia sutil ejerce en la física cartesiana funciones decisivas. En un universo lleno, el movimiento se entiende como desplazamiento o reorganización de estas partículas; cualquier movimiento tiende a crear un torbellino o vórtice. Un vórtice es un flujo turbulento en rotación espiral con trayectorias de corriente cerradas. Como vórtice puede considerarse cualquier tipo de flujo circular o rotatorio. La vorticidad es un concepto matemático que se puede relacionar con la cantidad de circulación o rotación de un fluido.

El Sol y las estrellas son masas fijas de partículas del primer elemento. Las partículas globulares del segundo elemento han formado vórtices anchos y giratorios. Tanto el primer como el segundo elemento rodean al Sol y las estrellas. Se mueven como torbellinos, formando remolinos.

Los vórtices, finalmente, generan las fuerzas para mantener a los planetas en órbita.

Francis Bacon y el Novum Organum

El Novum Organum (o Indicaciones relativas a la interpretación de la naturaleza) es la obra principal del filósofo británico Francis Bacon, quien concebía la ciencia como técnica, capaz de dar al ser humano el dominio sobre la naturaleza. El Novum Organum trata sobre la lógica del procedimiento técnico-científico, una lógica contrapuesta a la aristotélica, y que según Bacon resultaba buena sólo para la disputa verbal.

La obra se divide en dos partes:

1. Una primera que constituye la parte crítica y destructiva del tratado. En ella, el autor habla de los prejuicios como ídolos. Es necesario deshacerse de ellos. Bacon establece una clasificación de los ídolos según su procedencia (de la educación, del género humano, de la falsa filosofía, del hábito).
2. La parte constructiva estudia el modo en que debe ser organizada la experiencia. Es un discurso sobre el método científico. El elemento principal de este método es la inducción: organizar e interpretar los datos de la experiencia. Bacon investiga la naturaleza de las cosas, su sustancia y su esencia. En las ciencias naturales es necesaria una estrategia de observación atenta y paciente.

Crítica de la Filosofía Antigua

Dentro de las ciencias, los filósofos medievales no temían estar en desacuerdo con muchas cuestiones específicas de Aristóteles, aunque sus desacuerdos se establecían en el lenguaje de la filosofía aristotélica. Todos los filósofos naturales medievales eran aristotélicos, pero el «aristotelismo» se había convertido en un concepto un tanto amplio y flexible.

Con el fin de la Edad Media, el rechazo del Renacimiento de las tradiciones medievales, junto con una extrema reverencia por las fuentes clásicas, condujo a una recuperación de otras tradiciones filosóficas antiguas, especialmente las enseñanzas de Platón. En el siglo XVII, aquellos que se aferraban de manera dogmática a las enseñanzas de Aristóteles se enfrentaron con varios enfoques competitivos sobre la naturaleza.

La Experimentación Moderna y el Estudio del Vacío

Inicios de la ciencia moderna.

Evangelista Torricelli y el Barómetro de Mercurio

Torricelli (escuela galileana) realizó uno de los grandes experimentos de la historia de la ciencia. Quiso comprobar el equilibrio de pesos entre una columna de mercurio y el aire.

Torricelli llenó de mercurio un tubo de 1 m de largo (cerrado por uno de los extremos) y lo invirtió sobre una cubeta llena de mercurio. Sorprendentemente, la columna de mercurio bajó varios centímetros, permaneciendo estática a unos 76 cm de altura. Torricelli razonó que la columna de mercurio no caía debido a que la presión atmosférica ejercida sobre la superficie del mercurio (y transmitida a todo el líquido y en todas direcciones) era capaz de equilibrar la presión ejercida por su peso.

Si el tubo en un inicio estaba totalmente lleno y el líquido ha bajado, ¿qué queda arriba? Es la primera construcción del vacío.

• Vacío filosófico (Descartes): espacio en el que no hay sustancia alguna. Es la nada.
• Horror Vacui (Aristotélicos): Sostenían que hay una tendencia en la naturaleza a evitar el vacío. Percibían un peligro a su continuidad y lo evitaban a toda costa. Los mecanicistas no podían concebir que la naturaleza tuviera intenciones. Esto generó una contraposición entre aristotélicos y mecanicistas.

Blaise Pascal: La Presión Atmosférica

Aunque aceptando inicialmente la teoría del horror al vacío, Pascal no tardó en cambiar de idea al observar los resultados de los experimentos que realizó. Empleando un tubo encorvado y usándolo de forma que la atmósfera no tuviera ninguna influencia sobre el líquido, observó que las columnas llegaban al mismo nivel. Sin embargo, cuando permitía la acción de la atmósfera, el nivel variaba.

Pascal da una segunda definición de vacío: espacio en el que no se encuentra ninguna sustancia con la que estemos familiarizados. Esta definición es comprobable a través de experimentos, a diferencia de la primera. Pascal va un paso más allá. Él sabe que en las balanzas se pueden cambiar los materiales de lado.

Se subió el dispositivo de Torricelli a una montaña (el Puy-de-Dôme) para comprobar si la columna de mercurio variaba. Efectivamente, comprobó que el mercurio descendía notablemente. Concluyó que todos los efectos atribuidos al horror vacui se deben a la variación de peso del aire.

Robert Boyle y la Filosofía Experimental

Boyle reprodujo el experimento de Torricelli. Se trataba de hacer el vacío en un recipiente.

Robert Hooke diseñó una máquina neumática (para hacer el vacío) para la obra de Boyle. Si se conseguía hacerlo, se podían comprobar muchas cosas:

• Si la luz se propaga en el vacío (metiendo una vela).
• Si el sonido se propaga en el vacío (metiendo una campana).
• Si los animales viven en el vacío (metiendo una rata).

Boyle dice que su máquina extrae el aire, todo o casi todo. Él no entra en la cuestión de si eso es vacío o no vacío. Sostiene que los filósofos naturales no debían ocuparse de ese tema metafísico. Ellos solamente debían encargarse de crear un espacio artificialmente que parecía ser vacío. La máquina construida le permite aprender cosas sobre la naturaleza (inicios de la experimentación moderna). En definitiva, ha construido un experimento que permite contrastar la idea de Pascal.

El aire es un fluido elástico. Boyle dice que no es solo el peso del aire (como sugería Torricelli). Distingue entre peso y presión.

Ley de Boyle-Mariotte: PV = cte (La presión ejercida por una fuerza física es inversamente proporcional al volumen de una masa gaseosa, siempre y cuando su temperatura se mantenga constante).

El filósofo natural no debe ocuparse de cuestiones relacionadas con la finalidad. Las causas finales no son su tarea, porque sería como intentar entrar en la mente de Dios, y el ser humano no alcanzará nunca a comprenderlas. Las causas eficientes son la tarea del científico. Este es un cambio de perspectiva clave de los británicos, de Boyle a Newton, en la filosofía natural británica.

Filosofía natural: filosofía mecánica y experimental.

La Filosofía Corpuscular o Mecánica de Boyle

La filosofía corpuscular o mecánica que Boyle defiende no debe ser confundida, por tanto, ni con el epicureísmo ni con el cartesianismo. En el mecanicismo de Boyle, el problema del primer origen de las cosas debe distinguirse cuidadosamente del problema del posterior curso de la naturaleza. Dios no se limita a otorgar el movimiento a la máquina, sino que guía los movimientos de cada una de sus partes; se introduce en el proyecto del mundo que había construido. La distinción entre origen de las cosas y posterior curso de la naturaleza es muy importante. Los seguidores de Demócrito y de Epicuro, y los cartesianos, representan para Boyle la versión atea y materialista de la filosofía mecánica.