1. La admiración ante la naturaleza

La actitud filosófica se caracteriza por la manifestación de admiración ante lo que nos rodea (la naturaleza).

1.1. Los orígenes de la filosofía de la naturaleza

En la Antigüedad, algunos pensadores se plantearon que era posible ofrecer una respuesta racional a las preguntas sobre la naturaleza. Esto supone la plena confianza en la capacidad de la razón humana e implica una concepción de la realidad natural como algo ordenado. Pitágoras fue el primero en utilizar el término cosmos, refiriéndose a la realidad natural en su conjunto. Heráclito explicó que el orden que rige en la naturaleza gobierna también al individuo y a la sociedad.

Los pensadores presocráticos (Tales, Anaximandro, Anaxímenes) concibieron la realidad como algo ordenado que surge de una sustancia originaria denominada arjé (aire, fuego, agua). Anaxímenes sostuvo que la sustancia originaria era el aire y propuso dos procesos por los que este elemento se transforma en el resto de sustancias: condensación y rarefacción.

1.2. Teleología y mecanicismo

Si partimos de la premisa de que la naturaleza constituye una realidad ordenada, los filósofos se formularon preguntas y dieron con dos respuestas diferentes:

• Teleología: concibe el orden natural como fruto de un proyecto diseñado, en el que cada elemento desempeña una función determinada para alcanzar un objetivo final preestablecido.
• Mecanicismo: sostiene que la naturaleza es como una máquina; los cambios y las transformaciones que experimenta son fruto de la acción necesaria de unos mecanismos sobre otros.

Anaxágoras y Demócrito simplificaron las dos respuestas formuladas:

• Anaxágoras: sostuvo que el universo está formado por partículas cualitativamente diferentes gobernadas por el nous (entendimiento). Si el entendimiento gobierna el universo, lo hará con un plan inteligente.
• Demócrito: defendió que los seres naturales y la naturaleza se componen de partículas indivisibles (átomos). El orden natural es fruto del choque y combinación de partículas sin ningún plan previo que lo explique.

2. Los paradigmas científicos

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

• Una cosmovisión: un conjunto de creencias que conforman la imagen del mundo que tiene una cultura. A partir de ella interpretamos nuestra propia naturaleza y la de todo lo existente.
• Un conjunto de leyes y teorías sobre el ámbito de la realidad de la que se ocupa el paradigma.
• Una descripción general de los problemas que hay que resolver dentro del ámbito del paradigma.
• Una enumeración y descripción del instrumental que el científico puede emplear en sus investigaciones.

La ciencia normal es cuando una comunidad científica adopta un determinado paradigma. Su misión consiste en solucionar los problemas que el paradigma define como tales y que encajan dentro de este marco general. El objetivo es desarrollar todas las posibilidades de comprensión de la realidad.

A veces aparecen anomalías, hechos que no encajan con lo establecido o predicciones incumplidas. No son motivo suficiente para el abandono inmediato del paradigma; la confianza en él lleva a ignorar anomalías, atribuyéndolas a errores instrumentales o del investigador, para demostrar que la desviación es solo aparente. En ocasiones, el problema se deja en “estado de latencia” esperando futuras explicaciones.

Cuando las anomalías se acumulan, los científicos sospechan que el problema está en el paradigma. Buscan soluciones fuera del marco actual, proponiendo un nuevo paradigma alternativo con una solución ingeniosa y novedosa. Cuando surgen anomalías irresueltas se inicia una revolución científica. Si hay dos paradigmas rivales, los científicos se posicionan a favor o en contra de cada uno, enfocándose a menudo en demostrar las deficiencias del paradigma rival más que en el desarrollo del propio. Finalmente, uno de los paradigmas se impone, dando paso a un nuevo período de ciencia normal.

3. La cosmología aristotélica

Aristóteles fue el primero en ofrecer una respuesta global y sistemática sobre la naturaleza y el cosmos.

3.1. La física de Aristóteles

Aristóteles se preocupó por explicar los hechos observables. Su concepción del logos integró el conjunto de creencias y doctrinas que habían defendido sus predecesores. El resultado de su integración fue un universo con estas características:

• Finito: lo infinito se consideraba incompleto y, por tanto, carente de un orden perfecto.
• Eterno: el cosmos no puede tener un origen temporal, porque provendría de la nada.
• Pleno: no existe el vacío (vacío = no ser absoluto → no existe). El universo está lleno de materia.
• Geocéntrico y geostático: la Tierra está en el centro del cosmos e inmóvil. Alrededor de ella giran todos los cuerpos celestes.
• Dotado de movimiento: el cosmos posee un orden dinámico. Todo cambio requiere su causa; cuando la acción de la causa cesa, el cambio cesa.
• Dividido en dos regiones: un orbe sublunar (abarca desde el centro hasta la esfera de la Luna) y otro supralunar (abarca desde la esfera de la Luna hasta la de las estrellas fijas).

La física aristotélica tiene carácter cualitativo: no incluye cálculos sobre los movimientos y las posiciones de los planetas.

4. El universo mecánico

En el siglo XVI, Nicolás Copérnico propuso sustituir el modelo geocéntrico por el heliocéntrico. Galileo Galilei desarrolló argumentos a favor de Copérnico y empleó nuevo material de observación (telescopio). Johannes Kepler perfeccionó las ideas de Copérnico y completó el diseño del sistema solar. Isaac Newton elaboró una teoría física que sustituyó a la física aristotélica y dio consistencia a los hallazgos realizados por Copérnico, Galileo y Kepler.

4.1. El modelo heliocéntrico

En el siglo III a. C., Aristarco de Samos elaboró un modelo de universo que situaba el Sol en el centro y la Tierra girando alrededor de él. En 1543, Nicolás Copérnico publicó Sobre la revolución de los orbes celestes, obra convertida en la propuesta definitiva de un modelo heliocéntrico del universo. Las características más destacadas son:

• El Sol permanece estático y situado en el centro.
• En torno a él giran los planetas.
• La Luna se desplaza alrededor de la Tierra (aprox. 28 días).
• Las estrellas fijas encierran el universo.
• Las órbitas de los planetas se concebían como circulares; se necesitaban órbitas excéntricas para dar cuenta de las posiciones observadas de los planetas.
• La Tierra experimenta tres movimientos:
  • Rotación alrededor de su eje.
  • Traslación en torno al Sol.
  • Oscilación de su inclinación con respecto al plano de la eclíptica.

Hubo objeciones respecto a esta propuesta:

• Debería haber diferencias de brillo y tamaño en las estrellas en cuanto a la traslación de la Tierra alrededor del Sol, dado que su distancia a cada una de ellas varía a lo largo del año.
• La caída de los cuerpos hacia la Tierra no se podía explicar si esta salía de su posición central en el universo y giraba alrededor del Sol.

El desplazamiento de la Tierra desde su posición central cambió la concepción general del mundo y del papel del ser humano: ya no gozaría de la posición privilegiada del modelo geocéntrico.

4.2. Las aportaciones de Kepler y Galileo

Kepler puso término al denominado “hechizo de la circularidad”: la forma geométrica perfecta era el círculo y se había asumido que todos los cuerpos celestes debían describir movimientos circulares. Kepler se empeñó en ofrecer una explicación del movimiento planetario que encajara a la perfección con los datos empíricos, dando prioridad a la observación sobre las ideas metafísicas. Su ley más importante fue la primera:

• Primera ley de Kepler: los planetas giran alrededor del Sol en órbitas elípticas (no circulares).

Galileo Galilei proporcionó un soporte físico a la astronomía copernicana. Desarrolló un programa con los siguientes puntos:

• Limitación del campo de investigación solo a preguntas cuyas respuestas son comprobables por la experiencia sensible.
• Considerar únicamente las propiedades que pueden ser tratadas matemáticamente (longitud, masa).
• Diseñar y perfeccionar instrumentos útiles para mejorar las observaciones (telescopio).
• Elaborar argumentos en contra del modelo geocéntrico señalando errores en sus postulados.

Usando el telescopio, Galileo pudo ver cráteres en la Luna (imperfecciones). También observó satélites girando alrededor de Júpiter y comprobó que Venus presenta fases y cambios aparentes de tamaño.

4.3. La física de Newton

Con la publicación de la obra Principios matemáticos de la filosofía natural (1687) finalizó el proceso que se inició con Copérnico, significando el nacimiento de la ciencia moderna. Newton expuso las bases de la mecánica clásica y formuló las tres leyes de la dinámica:

• Primera ley (ley de la inercia).
• Segunda ley (ley de la fuerza).
• Tercera ley (acción y reacción).

Newton descubrió que la ley de la gravitación universal gobernaba el movimiento de todos los cuerpos, tanto en el firmamento como sobre la superficie de la Tierra. Su modelo implicaba un universo unificado, en contraposición a la división aristotélica entre los mundos sublunar y supralunar. La física newtoniana constituyó un ejemplo paradigmático porque, en el futuro, serviría para explicar fenómenos magnéticos, eléctricos, ópticos y fisiológicos.

Newton inició investigaciones sobre el carácter relativo del reposo y el movimiento: los estados de reposo y movimiento solo se pueden determinar en relación con otros cuerpos. Al no poder llevar esta relación hasta el infinito, Newton postuló la existencia de espacio y tiempo absolutos. La física newtoniana generaría problemas en su programa de investigación que conducirían a una nueva revolución científica a principios del siglo XX.

4.4. Las claves del modelo mecanicista

Características de la física moderna de Newton (modelo mecanicista):

• Mecanicismo: el universo está compuesto por partículas de materia que se mueven regidas por leyes que pueden expresarse matemáticamente.
• Rechazo del antropocentrismo: la propuesta copernicana provoca una sensación de pequeñez e insignificancia del ser humano frente al cosmos.
• Matematización: se considera que las matemáticas son el medio válido para conocer la naturaleza. Esto resta valor a aquellas cualidades de la naturaleza que no pueden ser expresadas matemáticamente.
• Homogeneidad: la naturaleza se rige por dos principios:
  • Simplicidad: la naturaleza no recurre a causas superfluas (más simple = mejor).
  • Uniformidad: a los mismos efectos deben corresponder las mismas causas.
• Determinismo: como todo fenómeno físico está sujeto a leyes causales, si se conocieran todos los fenómenos que suceden en cierto instante y las causas que intervienen, sería posible conocer con precisión cualquier estado de cosas pasado o futuro.

El método racionalista iniciado con Newton instauró una nueva forma de hacer ciencia, basada en la demostración física y matemática y rechazando lo que no puede ser demostrado por estos medios.