IV. LA MEC�NICA DE GALILEO Y NEWTON

HUBO de llegar el Renacimiento europeo, tan vivo e innovador, para que la ciencia moderna y sus reglas comenzaran a definirse. El misterio de las catedrales g�ticas y de la alquimia quedan atr�s. Se invita a la experimentaci�n en muchos �mbitos y no tarda en surgir un Galileo, quien tal vez sea el primer f�sico experimental en el sentido que hoy damos a este t�rmino. Pocos a�os despu�s, el gran Newton hace cuatro contribuciones fundamentales al avance de la f�sica: formula las leyes de movimiento de los cuerpos, descubre la ley de la gravitaci�n universal, postula que la luz est� formada por corp�sculos e inventa el c�lculo infinitesimal. Pocos habr�an de hacer tantas y tan notables contribuciones a la ciencia.

Aunque Newton no las formul� as�, es conveniente para nuestros prop�sitos posteriores hacer un breve resumen de las leyes del movimiento, que son tres, y que constituyen la base de lo que llamamos la mec�nica cl�sica. Newton se dio cuenta de que para describir el movimiento de una part�cula se requiere de un marco de referencia, o sea de un sistema de coordenadas, que nos ayude a fijar la posici�n de la part�cula, y de un sistema de relojes, que nos indique c�mo transcurre el tiempo. Entre todos estos sistemas de referencia, postulamos que existe uno en que una part�cula aislada se mover� con velocidad constante, tanto en magnitud como en direcci�n. A este sistema de referencia le llamaremos inercial. Adem�s, si existe otro sistema de coordenadas que se mueva con velocidad constante respecto a uno inercial, ese otro sistema tambi�n ser� inercial. Es decir, si existe un sistema inercial, habr� un n�mero infinito de ellos. Postulamos tambi�n que las leyes de la mec�nica no dependen del sistema inercial que se elija. A este �ltimo postulado, se le llama principio de relatividad de Galileo. Ambos postulados constituyen la primera ley de movimiento, que es una ley muy general y v�lida no s�lo en el mundo cl�sico de la f�sica, sino tambi�n en el mundo relativista de Einstein que luego describiremos. Y, lo que es m�s, tambi�n v�lida en el dominio de la f�sica microsc�pica, la mec�nica cu�ntica. Esta ley, pues, formulada como hemos indicado, ha resistido todos los embates de miles y miles de f�sicos y los resultados de una enormidad de experimentos y observaciones a lo largo de tres siglos.

Luego tenemos la segunda ley de Newton, que define la fuerza, resultado de la acci�n de un cuerpo sobre otro, y que es igual al producto de la masa por la aceleraci�n que sufre ese cuerpo. Esta ley ya no resisti� la revoluci�n cu�ntica y fue reemplazada por otras, de mayor generalidad, como luego veremos. Tiene una jerarqu�a, pues, menor que la primera ley. Finalmente, la tercera ley de Newton es todav�a m�s particular y nos dice que a toda acci�n que un cuerpo ejerce sobre otro, corresponde una reacci�n que �ste �ltimo ejerce sobre el primero; la reacci�n es igual en magnitud y direcci�n a la acci�n pero de signo opuesto.

Si juntamos tres de las cuatro grandes contribuciones de Newton, las leyes de movimiento, la gravitaci�n y el c�lculo diferencial, podemos explicarnos la rotaci�n de los planetas alrededor del Sol regidos por las leyes que el astr�nomo real de Dinamarca, Kepler, descubri� al resumir sus observaciones sobre las �rbitas de los planetas. No es este un logro menor; desde la m�s remota antig�edad hab�a intrigado este problema al hombre de todas las civilizaciones.