¡Como si hiciera falta razones para celebrar el próximo lunes 25 de diciembre!, quisiera agregar un detalle más: un 25 de diciembre, pero de 1642 el mundo fue testigo del nacimiento de una mente prodigiosa que cambiaría por completo la forma en que comprendemos el universo: Sir Isaac Newton, sus contribuciones, fundamentales para la física y las matemáticas, siguen dejando huella en el presente.
Vamos a explorar algunos aspectos alrededor de este hecho y de paso, repasar, ojalá aprender, pero sobre todo reflexionar un poco.
¿Nació Newton en Navidad?
La duda no surge por falta de documentación que acredite el momento del nacimiento de Newton como sí ocurre con otros personajes históricos, el problema surge debido a que para ese momento Inglaterra no usaba el calendario gregoriano, sino que usaba el calendario juliano; hablemos un poco sobre calendarios entonces.
Para hacer un buen calendario es necesario un poco de ciencia y matemática. Un calendario solar requiere como elemento fundamental la determinación precisa de la duración del año tropical. El valor moderno que usamos es de 365,242190402 días solares medios a partir de Borkowski, K. M. (1991). La sociedad española de astronomía nos da una excelente definición de este concepto:
"Intervalo de tiempo empleado por el Sol en completar su órbita aparente en torno a La Tierra. Se mide como el intervalo de tiempo entre dos pasos consecutivos del Sol por el punto Aries o equinoccio de primavera. Es una unidad fundamental para la cronología y para establecer el calendario que permite regular nuestras actividades religiosas, sociales y económicas. Es un concepto introducido desde la antigüedad; hace ya 5000 años los babilonios constataron que, visto desde la Tierra, el Sol se va proyectando sobre diferentes constelaciones y que este recorrido se repite cada 365 días aproximadamente. No tiene un número entero de días, y esto ha propiciado las diferentes reformas del calendario llevadas a cabo para ajustarse a lo observado." (Año Solar | Sociedad Española de Astronomía, s. f.)
Analicemos la definición, en primer lugar nos indica que año tropical es el tiempo empleado por el Sol para completar una órbita aparente (es decir, según lo vemos desde la Tierra). Hagamos un paréntesis astronómico para entender esto mejor. Las estrellas (excepto el Sol) desde el punto de vista de un observador en la Tierra parecen estar fijas a una esfera de radio prácticamente infinito; tan inmóviles parecen estar que son para nosotros referencias en el cielo; mientras que el Sol, la Luna y los planetas si tienen un movimiento relativo más evidente. De esto se dieron cuenta nuestros antepasados hace miles de años y de allí surge el concepto de constelación que no es más que un grupo de estrellas fáciles de ver desde la Tierra y que están aparentemente juntas en una región del espacio, de modo tal que las podemos agrupar y con un poco de imaginación asignarles una forma que nos permitan recordarlas e identificarlas fácilmente cada vez que las vemos. Esto nos permite hacer un mapa del cielo.
Esto nos lleva a la segunda parte de la definición, ¿cómo sabemos que el Sol está pasando por el mismo punto del cielo que pasó hace un año? Con ayuda de una referencia, un conjunto de estrellas, y se ha escogido el punto de Aries para ello.
El calendario es muy importante pues marca muchas actividades humanas como festividades religiosas, tales como la Semana Santa para el mundo cristiano; también para una sociedad agrícola el tiempo ideal para sembrar o cosechar, relacionado completamente con las estaciones; por lo tanto, es necesario contar con un calendario y uno preciso.
Un calendario preciso requiere de medir bien el año tropical, para el año 46 a.C el emperador romano Julio Cesar introdujo el Calendario Juliano, para lo cual el emperador requirió que los astrónomos midieran el año tropical y el valor obtenido por ellos fue de 365,25 días; un valor muy preciso que difiere del valor actual en aproximadamente 11 minutos y 14,75 segundos (invito al lector a calcular por sus propios medios este valor); esto demuestra lo buenos que eran los astrónomos de tradición griega. Notamos que el año no dura un número entero de días, esto es un problema, la solución propuesta fue: el año va a durar 365 días; con lo cual cada 4 años tendremos un error de un día, para arreglarlo se inventaron el año bisiesto, cada 4 años el año durará 366 días, este año especial se llama año bisiesto. Otro problema es que eso nos deja con un error de 11 minutos y 14,75 segundos por año; que se traduce en aproximadamente 1 día de error cada 128 años. Para el siglo XVI eran ya aproximadamente 11 días de error lo que acumulaba el calendario, lo cual se hacía evidente en cuestiones tales como la fecha de inicio de las estaciones. Luego de varios intentos fue el papa Gregorio XIII el que promulgó en 1582 un nuevo calendario; el papa había encargado a los astrónomos de la Universidad de Salamanca el calculo del año tropical y el valor por ellos obtenido fue de 365,2425 días; un valor que difiere tan solo en 26,75 segundos del valor actual y que acumularía un error de 1 días cada 3230 años, algo muy aceptable en términos humanos.
El nuevo problema es cómo convertimos ese número (365,2425) en un conjunto de reglas prácticas para un calendario. Lo primero que podemos hacer es escribirlo en términos de fracciones, una opción es: 365,2425 = 365 + 1/4 – 1/100 + 1/400 (invito al lector a comprobar que es cierto); con base en estas fracciones la regla sería: los años duran 365 días, excepto cada 4 años, cuando durará 366 días (año bisiesto); el día adicional se le agregará al mes de febrero; pero cada 100 años (cada siglo) que tocaría año bisiesto, este año no lo será; y finalmente cada 400 años que según la regla anterior el año no sería bisiesto, según esta regla si lo será. ¿Se te ocurren otras reglas para un calendario? Antes de pasar a otros asuntos, evaluemos nuestro entendimiento. ¿Usando las reglas anteriores el año 2000 fue o no fue bisiesto? Respuesta: el año 2000 es múltiplo de 4, por la primera regla si debe serlo, pero también es múltiplo de 100, por lo tanto, según la segunda regla no; pero también es múltiplo de 400; por lo cual sí lo fue. ¿El año 3000 será bisiesto o no? Les leo en comentarios.
El tema es que para 1742 Inglaterra seguía utilizando el calendario juliano debido a que Inglaterra se había separado de la autoridad del Papa, mientras que en los países católicos se usaba el calendario gregoriano; por lo tanto, el día que nació Newton era 25 de diciembre de 1642 en Inglaterra, pero era 4 de enero de 1643 en el reino de Francia, por ejemplo.
Inglaterra y sus colonias realizaron el cambio hasta el año de 1752, de modo tal que el jueves 14 de setiembre de 1752 fue el día después del miércoles 2 de setiembre de 1752. Se les pasó rápido setiembre en esa ocasión.
¿Nació o no nació Newton en Navidad?
Un Vistazo a su Legado Científico
1. Leyes del Movimiento
Newton nos brindó las tres leyes del movimiento que son la piedra angular de la mecánica clásica. Desde la primera ley sobre la inercia hasta la tercera que explica la acción y reacción, estas leyes continúan siendo la base para entender el movimiento de objetos en nuestro mundo cotidiano. Todos los cálculos que permitieron que el primer ser humano pusiera un pie en la Luna se realizaron utilizando las leyes de Newton, para citar un ejemplo.
2. Gravitación Universal
La manzana que supuestamente cayó sobre la cabeza de Newton fue el punto de inicio para la formulación de la ley de la gravitación universal. Esta ley no solo explicó por qué los objetos caen hacia la Tierra, sino que proporcionó una comprensión más profunda de cómo los cuerpos celestiales interactúan en el vasto cosmos. La humanidad tuvo que esperar hasta el 25 de noviembre de 1915 para conocer una versión mejor de esta ley de gravitación universal y esto ocurrió cuando Einstein publicó su Teoría General de la Relatividad, la cual no invalida completamente la ley de gravitación Universal, la Ley de Gravitación Universal pasa a ser una aproximación precisa y práctica para una gran cantidad de problemas de la Teoría General de la Relatividad y por esa razón se sigue enseñando y utilizando hasta el día de hoy.
3. Cálculo Matemático
Newton también es conocido por su trabajo pionero en cálculo matemático, una herramienta esencial en la resolución de problemas en física y ciencias aplicadas. Su método de cálculo, junto con el de Leibniz, sentó las bases para el desarrollo posterior de esta rama esencial de las matemáticas.
4. Calculo variacional
Newton mediante la resolución de un problema clásico introdujo el calculo variacional, una poderosa herramienta matemática sobre la cual descansan hoy en día las principales teorías de la Física y sobre la cuál me encantaría escribirles en un "post" completo más adelante.
5. Teoría perturbativa:
Las teorías físicas de Newton permitían estudiar fenómenos naturales reduciéndolos a ecuaciones matemáticas que al resolverlas nos permiten hacer predicciones, diseñar y en fin comprender y controlar mejor nuestro entorno. El problema es que esas ecuaciones son muy difíciles o imposibles de resolver excepto para un limitado número de casos bastante idealizados. Un ejemplo de este tipo de problemas es explicar y predecir las mareas a partir de la influencia gravitacional del Sol y la Luna sobre los océanos. Los contemporáneos de Newton estaban convencidos que ese problema no tenía solución, hasta que Newton inventó la teoría perturbativa, un método que permite obtener soluciones aproximadas de dichas ecuaciones y que dominó en solitario la forma de hacer estos cálculos hasta que se inventaron las computadoras; y a pesar que los métodos computacionales han demostrado ser muy fuertes y dominan a la hora de hacer estos cálculos en la actualidad, los métodos perturbativos siguen teniendo su lugar e importancia.
Esta lista podría prologarse muchísimo más y solo es un vistazo al gran legado de Newton.
Reflexiones sobre su Influencia Continua:
El legado de Newton va más allá de las ecuaciones y teorías. Su enfoque metódico, su curiosidad insaciable y su capacidad para ver el mundo a través de un prisma científico continúan inspirando a generaciones de científicos y estudiantes. Su obra es un recordatorio eterno de cómo la observación y la razón pueden iluminar los secretos del universo.
Celebrando el Día de Newton:
En este día especial, tomémonos un momento para reflexionar sobre la grandeza de Newton y cómo su trabajo ha allanado el camino para el entendimiento humano. Ya sea que te sumerjas en sus escritos originales o simplemente aprecies la magnitud de su impacto, celebremos el cumpleaños de Newton como un tributo a la maravilla del descubrimiento científico.
¡Feliz cumpleaños, Sir Isaac Newton! Tu luz sigue brillando en cada rincón del cosmos que ayudaste a descifrar.
Referencias
Año Solar | Sociedad Española de Astronomía. (s. f.). https://www.sea-astronomia.es/glosario/ano-solar-o-ano-tropico
Borkowski, K. M. (1991). The tropical year and the solar calendar. Journal of the Royal Astronomical Society of Canada. 85 (3): 121-130
Excelente Juanka
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