Diferencias entre las Concepciones del Movimiento de Galileo y Newton

La Concepción del Movimiento según Galileo

Para Galileo, el movimiento es un cambio de relación respecto de un sistema de referencia arbitrariamente elegido. El movimiento se define en función de relaciones respecto a un sistema de referencia: no hay fenómenos mecánicos, dentro del sistema de referencia, que nos permitan reconocer si este se encuentra en estado de movimiento rectilíneo o reposo (principio mecánico de relatividad). Las propiedades intrínsecas de los cuerpos en Descartes y Aristóteles, con Galileo pasan a ser meros cúmulos de relaciones.

Galileo defiende un principio óptico de relatividad (copernicano) a la hora de hablar del movimiento de la Tierra y del Sol: no podemos inferir desde la observación de los fenómenos celestes si es el Sol o es la Tierra la que se mueve, tampoco mirando a fenómenos terrestres. Desde este punto de vista, se puede afirmar tanto una postura heliocentrista como geocentrista.

De todo esto se concluye:

1. El movimiento no es una propiedad del móvil.
2. El movimiento y el reposo no son estados absolutos, sino relativos (contra la física newtoniana).
3. El movimiento compartido (ej. el de la Tierra y sus habitantes) es equivalente al reposo; si se estima que un sistema en reposo no altera el movimiento de los cuerpos, tampoco lo alterará un sistema con movimiento compartido: el movimiento de la Tierra es imperceptible y, por ende, indefinible (no hay cambio de relación entre la Tierra y las cosas terrestres).

No podemos establecer el estado de reposo o movimiento de la Tierra, ya que es imperceptible, puesto que no es una propiedad del cuerpo, sino una relación. Solo si se produce un cambio de posición entre algo y su sistema de referencia hay movimiento propiamente dicho, lo cual exige que este último carezca de él. Ahora resulta que el movimiento y el reposo no son estados absolutos, definidos unívocamente, sino estados relativos que en modo alguno se oponen entre sí: el reposo no es sino un movimiento compartido (carece de efectos perceptibles).

No es necesario pensar, al contrario que en la física aristotélica, en un motor capaz de dotar de movimiento a las cosas terrestres, ya que los cuerpos son movidos en función de la ley de la inercia (pasividad de la materia): todo cuerpo continúa indefinidamente en su estado de reposo o de movimiento si no se ve obligado por fuerzas/causas expresas a modificar su estado (principio galileano de inercia-destrucción de la noción de physis). De esta manera, es posible entender cómo es capaz un cuerpo de seguir el movimiento de la Tierra sin estar en contacto con ella.

Consecuencias de la Teoría de Galileo

• El movimiento se define como un estado en el espacio y en el tiempo definidos geométricamente (subordinación de la experiencia empírica a una abstracción matemática). Desaparece todo planteamiento animista y teológico (Newton piensa que Dios es el espacio absoluto).
• El movimiento queda definido en inercial (sin aceleración) y acelerado.
• La materia es completamente pasiva. El principio de inercia muestra la resistencia que ofrecen los cuerpos a cambiar su estado, ya sea de reposo o movimiento (ej. de la bola en un plano inclinado).
• El espacio y el tiempo geométricos aparecen como ámbitos donde se produce el movimiento (anterioridad ontológica y absolutización del espacio y el tiempo).
• El ser es uno y son las mismas leyes las que regulan la totalidad de lo existente. Acaba la distinción aristotélica del mundo supralunar y el mundo sublunar.

La Concepción del Movimiento según Newton

El movimiento es definido por Newton como la sucesiva ocupación de los puntos matemáticos en los que consiste el espacio por un cuerpo.

Newton, para poder refutar a Galileo, presupone la existencia de un espacio y tiempo absolutos subsistentes por sí mismos independientemente de los cuerpos. Solo tiene sentido presuponer el espacio y el tiempo absolutos si queremos afirmar que el movimiento no solo es relativo, sino también absoluto (independiente del sistema de referencia). El espacio relativo sería el aspecto fenoménico del espacio absoluto; por eso los cuerpos, movimientos y relaciones no se identifican con el espacio.

Newton distingue entre MRU (Movimiento Rectilíneo Uniforme) y movimiento acelerado. El movimiento rectilíneo necesita especificar el sistema al que está referido. Este sistema de referencia debe ser inmóvil y tal cosa se consigue con el espacio absoluto. Este espacio es el sistema de referencia absoluto que dota de valor universal a las leyes del movimiento (principios de la dinámica). El movimiento acelerado, absoluto, no tiene que ver con las posiciones relativas de los demás cuerpos, sino con las fuerzas.

Newton no niega en ningún momento el movimiento relativo de Galileo, pero añade que este es válido únicamente para sistemas en movimiento rectilíneo y uniforme. Para movimientos que no sean a la vez rectilíneos y uniformes, como por ejemplo, el movimiento circular (acelerado), las leyes de Galileo no se cumplen y un observador puede determinar si un cuerpo está o no en movimiento por la mera observación de dicho movimiento. Tal como dice Newton, fijándonos en la figura cóncava que se produce en el agua cuando damos vueltas al cubo con una soga, podemos determinar su movimiento real.

Axiomas o Leyes del Movimiento de Newton

1. Todo cuerpo permanece en estado de reposo o movimiento rectilíneo y uniforme si sobre él no actúan causas/fuerzas externas (completa el principio galileano de inercia). Para que pueda darse un movimiento inercial es necesario suponer un espacio infinito.
2. F = m.a – Los movimientos acelerados no son equivalentes al reposo. Cuando un sistema es acelerado, dentro del mismo ocurren efectos, perceptibles desde cualquier sistema de referencia, que nos permiten determinar que el sistema está en movimiento absoluto (movimiento acelerado = movimiento verdadero).
3. Las fuerzas en la naturaleza actúan por pares (acción-reacción/centrípeta-centrífuga).
4. Ley de gravitación universal: entre dos cuerpos se producen unas fuerzas de atracción directamente proporcional a las masas e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias (ley que simplifica las leyes de Kepler). Fuerza gravedad= Mtierra· Mplaneta/ r2t. Esta sencilla ley permite explicar el movimiento de los cuerpos celestes. La ley habla de fuerzas, pues estas actúan por pares (el Sol ejerce fuerza sobre la Tierra y viceversa). Ambas fuerzas son iguales en intensidad, pero se diferencian en la masa en la que se aplican.

Problemas de la Física Newtoniana

1. En la segunda ley de Newton, el concepto de masa empleado es el de masa inercial: Resistencia que pone un cuerpo a cambiar su estado de reposo o MRU (masa es impenetrabilidad). En la cuarta ley ya no aparece el concepto de masa inercial sino el de masa gravitatoria: capacidad de un cuerpo para atraer a otro. Ahora bien, Newton no responde a si las masas inerciales son también masas gravitatorias (origen de la teoría de la relatividad). Newton iguala la masa inercial a la masa gravitatoria.
2. Para Newton, las fuerzas son entidades que existen en la naturaleza. La fuerza es un ente espiritual, no material. La fuerza es producto de la continua acción de Dios sobre el mundo: Ente no material que pone en movimiento a la materia (la materia es pasiva, incapaz de automovimiento).