Cuando me enteré que la edición número 48 del Carnaval de la Física giraría en torno a la figura de Isaac Newton lamenté haber gastado mi cartucho del Científicos de Relumbrón que participó en la anterior edición. Para esta edición me gustaría realizar una reflexión que se presenta en el podcast comentado. En éste se dice: «De hecho todo lo que conoces de la física son mis tres leyes.». Y creo que es verdad. Supongamos que salimos a la calle y preguntamos a cualquiera, para que responda rápidamente, estas dos preguntas:
¿Qué conoces de física?
¿Qué leyes físicas conoces?
Si haces estas preguntas a un público general, veremos que todo lo que se sabe sobre física, que seguro sabe algo, tendrá que ver con estás tres leyes:
1ª Ley: «Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza éste se mantendrá en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme.»
Ley de la Inercia
2ª Ley: «El cambio en el movimiento de un cuerpo es proporcional a la fuerza aplicada y ocurre en la dirección de ésta.»
Segunda ley de Newton
3ª Ley: «Toda acción recibe una acción igual y de sentido opuesto.»
Acción y Reacción
Éstas son las leyes de movimiento enunciadas por Isaac Newton en sus Principia, este libro fue publicado en 1687, es decir hace ¡326! años. Esta publicación es considerada por muchos la mayor genialidad que ha escrito un ser humano.
Podemos pensar que estas tres leyes o principios son conocidas y entendidas por todo el mundo, o mejor dicho, si alguien conoce algo de física, son estos principios ya que llevan enseñándose durante estos 326 años, pero también es verdad que estos principios cumplen varias condiciones: son pocos (solo 3) y sencillos para que sean entendibles.
Que sean sencillos no debe ser el único motivo por el que sigan instalados en la cultura popular, ya que si has profundizado en el estudio de la física sabrás que la mecánica clásica que se deriva de estos tres sencillos principios se puede complicar hasta el infinito.
Además de la sencillez creo que es importante resaltar que la mecánica newtoniana es la mecánica de lo cotidiano, de lo humanamente posible, es decir, pueden ser experimentadas y sentidas por todo el mundo en muchísimas situaciones. ¿Quien no ha intentado patinar o esquiar y ha visto que eso no hay manera de pararlo? o ha jugado al billar, etc. Todos estos movimientos cotidianos están regidos por estos principios, lo que favorece que vayan calando en el saber popular.
Pero estos principios y la ley de la gravitación universal formulada por Newton no solo permiten explicarse el comportamiento de los cuerpos cotidianos, también ha permitido al ser humano llegar a la luna, algo que aunque aún hoy nos parezca sencillo no lo es, si quieres comprobarlo puedes leer ciertas consideraciones que hay que tener a la hora de planificar un viaje a la luna.
También está instalado en el saber popular que las teorías de Newton han sido refutadas por Albert Einstein y su teoría de la relatividad, bueno, esto es cierto en parte. Yo no diría refutadas, han sido ampliadas. Se ha visto que hay ciertas condiciones en que no basta con estos principios. Hay un límite en su aplicación, y este tiene que ver con la velocidad como veremos a continuación, pero antes me gustaría presentar los principios o axiomas en los que se basa la Teoría de la Relatividad Especial por compararlos con los de Newton:
1º Principio: «Las leyes de la física deben ser invariantes para todos los observadores que se mueven a velocidades constantes entre ellos.»
2º Principio: «La velocidad de la luz es constante para cualquier observador.»
Aunque no conozcamos estos principios si podemos decir, o al menos a mi me lo parecen, que son sencillos. Yo diría que incluso más que los de Newton, sin embargo ocurre que las consecuencias de estos principios ya no son nada intuitivos y no hay posibilidad de experimentarlos por nosotros mismos.
Todo el mundo habrá oído hablar de que los objetos se contraen, el tiempo no transcurre igual de deprisa dependiendo de la velocidad a la que nos movamos, y demás consecuencias de las que se suele hablar en Relatividad. Esto ocurre porque para que los efectos se hagan notar hace falta moverse a una velocidad comparable a la velocidad de la luz, que son 299.792.458 m/s o lo que es lo mismo ¡1.079.252.849! km/h, si tenemos en cuenta que lo más rápido que hayas viajado posiblemente sean unos 900 km/h, creo que queda claro que no nos acercamos a esta velocidad ni un poquito.
Bueno en realidad te estás moviendo a unos 107.208 km/h en todo momento en tu movimiento alrededor del sol, pero esto también queda lejos de la velocidad de la luz aunque ya sería posible notar algún pequeño efecto, como se observan en astrofísica, pero esto queridos amigos está fuera de la experiencia normal de cualquiera.
Así que creo que es normal que la física que esté instalada en nuestra cultura popular sea la física Newtoniana, y que así seguirá por otros 326 años, o más. Pero bueno es saber que sigue siendo muy útil y acertadísima, ya sabes, siempre que no te muevas muy rápido 🙂
¿Nos seguimos leyendo?
BTW: Este post participa en la XLVIII Edición del Carnaval de la Física, albergado en esta ocasión en el blog «La Aventura de la Ciencia«
Meditaciones Dactilares 
Has comentado algo que sí, que me llamó la atención cuando me di cuenta, y es que no se han demostrado las leyes de Newton. Tengo pendiente leer o escribir algo sobre la dicotomía entre D’Alembert y Newton y su versión del equilibrio. Y también leeré a Ernst Mach y su visión filosófica de la mecánica, que promete ser interesante
No entiendo eso de que no se han demostrado. Newton los toma cómo punto de partida, axiomas, a partir de ahí todas las consecuencias, predicciones y cálculos corroboran que son un buen punto de partida.
no se han demostrado matemáticamente, simplemente funcionan. Es genial.
Yo creo que funciona así siempre, al menos en Física.
La física no es matemática. Sus leyes no se demuestran como si fuesen teoremas matemáticos. En física, como ciencia experimental que es, la única «demostración» es la experimental.
Las leyes fundamentales de la física son constataciones de hechos experimentales que se expresan de forma matemática. Las leyes de Kepler son un magnífico ejemplo de descripción de lo que ocurre y las leyes de Newton las explican a la vez que ellas mismas adquieren validez al hacerlo. Otros ejemplos son las leyes de la termodinámica o las de los gases.
Los que hacen los físicos teóricos desde mediados del XIX es trabajar «con» matemáticas y deducen matemáticamente expresiones que intentan describir hechos físicos conocidos, o que intentan prededir nuevos hechos observables. De aquí la discusión de si la teoría de cuerdas es realmente física. Pues sólo el contraste experimental da validez a un modelo teórico.