La física aristotélica es la forma de ciencia natural o filosofía natural descrita en las obras del filósofo griego Aristóteles (384-322 a. C.). En su obra Física , Aristóteles pretendía establecer principios generales de cambio que gobiernan todos los cuerpos naturales, tanto vivos como inanimados, celestes y terrestres, incluidos todos los movimientos (cambios con respecto al lugar), cambios cuantitativos (cambios con respecto al tamaño o número). , cambio cualitativo y cambio sustancial (" venir a ser " [nacer , 'generación'] o "fallecer" [ya no existir, 'corrupción']). Para Aristóteles, la "física" era un campo amplio que incluía temas que ahora se denominarían filosofía de la mente , experiencia sensorial , memoria , anatomía y biología . Constituye el fundamento del pensamiento que subyace a muchas de sus obras .
Los conceptos clave de la física aristotélica incluyen la estructuración del cosmos en esferas concéntricas, con la Tierra en el centro y las esferas celestes a su alrededor. La esfera terrestre estaba formada por cuatro elementos , a saber, tierra, aire, fuego y agua, sujetos a cambios y descomposición. Las esferas celestes estaban hechas de un quinto elemento, un éter inmutable . Los objetos hechos de estos elementos tienen movimientos naturales: los de la tierra y el agua tienden a caer; los del aire y el fuego, para elevarse. La velocidad de dicho movimiento depende de sus pesos y de la densidad del medio. Aristóteles argumentó que el vacío no podía existir ya que las velocidades serían infinitas.
Aristóteles describió cuatro causas o explicaciones del cambio tal como se ve en la tierra: las causas materiales, formales, eficientes y finales de las cosas. En lo que respecta a los seres vivos, la biología de Aristóteles se basaba en la observación de los tipos naturales, tanto los básicos como los grupos a los que pertenecían. No realizó experimentos en el sentido moderno, sino que se basó en la recopilación de datos, procedimientos de observación como la disección y la formulación de hipótesis sobre las relaciones entre cantidades mensurables, como el tamaño del cuerpo y la esperanza de vida.
la naturaleza es en todas partes la causa del orden. [1]
— Aristóteles, Física VIII.1
Si bien son consistentes con la experiencia humana común, los principios de Aristóteles no se basaron en experimentos cuantitativos controlados, por lo que no describen nuestro universo de la manera precisa y cuantitativa que ahora se espera de la ciencia. Los contemporáneos de Aristóteles como Aristarco rechazaron estos principios en favor del heliocentrismo , pero sus ideas no fueron ampliamente aceptadas. Los principios de Aristóteles eran difíciles de refutar simplemente mediante la observación casual cotidiana, pero el desarrollo posterior del método científico desafió sus puntos de vista con experimentos y mediciones cuidadosas, utilizando tecnología cada vez más avanzada, como el telescopio y la bomba de vacío .
Al afirmar que sus doctrinas eran novedosas, los filósofos naturales que desarrollaron la "nueva ciencia" del siglo XVII frecuentemente contrastaban la física "aristotélica" con la suya propia. La física del primer tipo, según afirmaban, enfatizaba lo cualitativo a expensas de lo cuantitativo, descuidaba las matemáticas y su papel apropiado en la física (particularmente en el análisis del movimiento local), y se basaba en principios explicativos tan sospechosos como causas finales y " esencias "ocultas". Sin embargo, en su Física , Aristóteles caracteriza la física o la "ciencia de la naturaleza" como perteneciente a magnitudes ( megethê ), movimiento (o "proceso" o "cambio gradual" – kinêsis ) y tiempo ( cronon ) ( Phys III.4 202b30–1 ). De hecho, la Física se ocupa en gran medida del análisis del movimiento, particularmente del movimiento local, y de los demás conceptos que Aristóteles cree que son necesarios para ese análisis. [2]
— Michael J. White, "Aristóteles sobre el infinito, el espacio y el tiempo" en Blackwell Companion to Aristóteles
Existen claras diferencias entre la física moderna y la aristotélica, siendo la principal el uso de las matemáticas , en gran medida ausentes en Aristóteles. Sin embargo, algunos estudios recientes han reevaluado la física de Aristóteles, destacando tanto su validez empírica como su continuidad con la física moderna. [3]
Aristóteles dividió su universo en "esferas terrestres" que eran "corruptibles" y donde vivían los humanos, y esferas celestes móviles pero inmutables .
Aristóteles creía que cuatro elementos clásicos lo constituyen todo en las esferas terrestres: [6] tierra , aire , fuego y agua . [a] [7] También sostuvo que los cielos están hechos de un quinto elemento especial, ingrávido e incorruptible (es decir, inmutable), llamado " éter ". [7] El éter también tiene el nombre de "quintaesencia", que significa, literalmente, "quinto ser". [8]
Aristóteles consideraba que la materia pesada, como el hierro y otros metales, estaba compuesta principalmente por el elemento tierra, con una cantidad menor de los otros tres elementos terrestres. Creía que otros objetos más ligeros tienen menos tierra en relación con los otros tres elementos en su composición. [8]
Los cuatro elementos clásicos no fueron inventados por Aristóteles; fueron originados por Empédocles . Durante la Revolución Científica , se descubrió que la antigua teoría de los elementos clásicos era incorrecta y fue reemplazada por el concepto empíricamente probado de elementos químicos .
Según Aristóteles, el Sol, la Luna, los planetas y las estrellas están incrustados en " esferas de cristal " perfectamente concéntricas que giran eternamente a velocidades fijas. Debido a que las esferas celestes son incapaces de cualquier cambio excepto la rotación, la esfera terrestre de fuego debe tener en cuenta el calor, la luz de las estrellas y los meteoritos ocasionales . [9] La esfera lunar más baja es la única esfera celestial que realmente entra en contacto con la materia terrestre cambiante del orbe sublunar , arrastrando el fuego enrarecido y el aire debajo mientras gira. [10] Al igual que el æthere (αἰθήρ) de Homero , el "aire puro" del Monte Olimpo , era la contraparte divina del aire respirado por los seres mortales (άήρ, aer ). Las esferas celestes están compuestas por el elemento especial éter , eterno e inmutable, cuya única capacidad es un movimiento circular uniforme a una velocidad determinada (en relación con el movimiento diurno de la esfera más externa de estrellas fijas).
Las " esferas de cristal " concéntricas, etéreas, mejilla a mejilla, que transportan el Sol, la Luna y las estrellas se mueven eternamente con un movimiento circular inmutable. Las esferas están incrustadas dentro de esferas para dar cuenta de las "estrellas errantes" (es decir, los planetas que, en comparación con el Sol, la Luna y las estrellas, parecen moverse erráticamente). Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno son los únicos planetas (incluidos los planetas menores ) que eran visibles antes de la invención del telescopio, razón por la cual Neptuno y Urano no están incluidos, ni tampoco ningún asteroide . Más tarde, la creencia de que todas las esferas son concéntricas fue abandonada en favor del modelo deferente y epiciclo de Ptolomeo . Aristóteles se somete a los cálculos de los astrónomos sobre el número total de esferas y varios relatos dan un número cercano a cincuenta esferas. Se supone un motor inmóvil para cada esfera, incluido un "motor primario" para la esfera de estrellas fijas . Los motores inmóviles no empujan las esferas (ni podrían hacerlo, ya que son inmateriales y adimensionales), pero son la causa final del movimiento de las esferas, es decir, lo explican de una manera similar a la explicación "el alma es movida por la belleza".
A diferencia del éter celestial eterno e inmutable , cada uno de los cuatro elementos terrestres es capaz de transformarse en cualquiera de los dos elementos con los que comparten una propiedad: por ejemplo, lo frío y húmedo ( agua ) puede transformarse en caliente y húmedo ( aire ) o el frío y seco ( tierra ). Cualquier cambio aparente de frío y humedad a calor y seco ( fuego ) es en realidad un proceso de dos pasos , ya que primero cambia una de las propiedades y luego la otra. Estas propiedades se predican de una sustancia real en relación con el trabajo que es capaz de realizar; el de calentar o enfriar y el de desecar o humedecer. Los cuatro elementos existen sólo con respecto a esta capacidad y en relación con algún trabajo potencial. El elemento celestial es eterno e inmutable, por lo que sólo los cuatro elementos terrestres explican "llegar a ser" y "desaparecer" - o, en los términos de Sobre la generación y la corrupción de Aristóteles (Περὶ γενέσεως καὶ φθορᾶς), "generación" y " corrupción".
La explicación aristotélica de la gravedad es que todos los cuerpos se mueven hacia su lugar natural. Para los elementos tierra y agua, ese lugar es el centro del universo ( geocéntrico ); [11] el lugar natural del agua es una capa concéntrica alrededor de la Tierra porque la Tierra es más pesada; se hunde en el agua. El lugar natural del aire es también una capa concéntrica que rodea al del agua; las burbujas suben en el agua. Finalmente, el lugar natural del fuego es más alto que el del aire pero por debajo de la esfera celeste más interna (que lleva la Luna).
En el Libro Delta de su Física (IV.5), Aristóteles define topos (lugar) en términos de dos cuerpos, uno de los cuales contiene al otro: un "lugar" es donde la superficie interna del primero (el cuerpo que lo contiene) toca el superficie exterior del otro (el cuerpo contenido). Esta definición siguió siendo dominante hasta principios del siglo XVII, aunque había sido cuestionada y debatida por los filósofos desde la antigüedad. [12] La crítica temprana más significativa fue realizada en términos de geometría por el erudito árabe del siglo XI al-Hasan Ibn al-Haytham ( Alhazen ) en su Discurso sobre el lugar . [13]
Los objetos terrestres suben o bajan, en mayor o menor medida, según la proporción de los cuatro elementos que los componen. Por ejemplo, la tierra, el elemento más pesado, y el agua, caen hacia el centro del cosmos; por lo tanto, la Tierra y en su mayor parte sus océanos ya habrán llegado a descansar allí. En el extremo opuesto, los elementos más ligeros, el aire y especialmente el fuego, se elevan y se alejan del centro. [14]
Los elementos no son sustancias propias de la teoría aristotélica (o del sentido moderno de la palabra). Más bien, son abstracciones utilizadas para explicar las diferentes naturalezas y comportamientos de los materiales reales en términos de proporciones entre ellos.
El movimiento y el cambio están estrechamente relacionados en la física aristotélica. El movimiento, según Aristóteles, implicaba un cambio de potencialidad a actualidad . [15] Dio ejemplo de cuatro tipos de cambio, a saber, cambio de sustancia, de calidad, de cantidad y de lugar. [15]
Aristóteles propuso que la velocidad a la que dos objetos de idéntica forma se hunden o caen es directamente proporcional a sus pesos e inversamente proporcional a la densidad del medio a través del cual se mueven. [16] Al describir su velocidad terminal , Aristóteles debe estipular que no habría límite con el cual comparar la velocidad de los átomos que caen a través del vacío (podrían moverse indefinidamente rápido porque no habría un lugar particular para que se detuvieran). en el vacío). Sin embargo, ahora se entiende que en cualquier momento antes de alcanzar la velocidad terminal en un medio relativamente libre de resistencia como el aire, se espera que dos de esos objetos tengan velocidades casi idénticas porque ambos experimentan una fuerza de gravedad proporcional a sus masas y, por lo tanto, han sido acelerando casi al mismo ritmo. Esto se hizo especialmente evidente a partir del siglo XVIII, cuando comenzaron a realizarse experimentos de vacío parcial , pero unos doscientos años antes Galileo ya había demostrado que objetos de diferentes pesos llegan al suelo en tiempos similares. [17]
Aparte de la tendencia natural de las exhalaciones terrestres a elevarse y los objetos a caer , el movimiento antinatural o forzado de un lado a otro resulta de la colisión turbulenta y el deslizamiento de los objetos, así como de la transmutación entre los elementos ( Sobre la generación y la corrupción ).
En su Física, Aristóteles examina los accidentes (συμβεβηκός, symbebekòs ) que no tienen otra causa que el azar. "Tampoco hay ninguna causa definida para un accidente, sino sólo casualidad (τύχη, týche ), es decir, una causa indefinida (ἀόριστον, aóriston )" ( Metafísica V, 1025a25).
Es obvio que hay principios y causas que son generables y destructibles independientemente de los procesos reales de generación y destrucción; porque si esto no es verdad, todo será por necesidad, es decir, si necesariamente debe haber alguna causa, distinta de la accidental, de lo que se genera y se destruye. ¿Será esto o no? Sí, si esto sucede; en caso contrario no ( Metafísica VI, 1027a29).
Aristóteles argumenta en contra de los indivisibles de Demócrito (que difieren considerablemente del uso histórico y moderno del término " átomo "). Como lugar sin nada existente en él o dentro de él, Aristóteles argumentó en contra de la posibilidad de un vacío o vacío. Como creía que la velocidad del movimiento de un objeto es proporcional a la fuerza que se aplica (o, en el caso del movimiento natural, al peso del objeto) e inversamente proporcional a la densidad del medio, razonó que los objetos que se mueven en el vacío se mueven indefinidamente rápido y, por lo tanto, todos los objetos que rodean el vacío lo llenarán inmediatamente. El vacío, por tanto, nunca podría formarse. [18]
Los " vacíos " de la astronomía moderna (como el vacío local adyacente a nuestra propia galaxia ) tienen el efecto contrario: en última instancia, los cuerpos descentrados son expulsados del vacío debido a la gravedad del material exterior. [19]
Según Aristóteles, existen cuatro formas de explicar la aitia o causas del cambio. Escribe que "no tenemos conocimiento de una cosa hasta que hayamos captado su por qué, es decir, su causa". [20] [21]
Aristóteles sostenía que había cuatro tipos de causas. [21] [22]
La causa material de una cosa es aquello de lo que está hecha. Para una mesa, podría ser madera; para una estatua, podría ser bronce o mármol.
"En un sentido decimos que la ación es aquello de lo cual, en cuanto existente, algo llega a ser, como el bronce para la estatua, la plata para la ampolla y sus géneros" (194b2 3-6). Por "géneros", Aristóteles se refiere a formas más generales de clasificar la materia (por ejemplo, "metal"; "material"); y eso será importante. Un poco más adelante. amplía el alcance de la causa material para incluir letras (de sílabas), fuego y otros elementos (de cuerpos físicos), partes (de todos) e incluso premisas (de conclusiones: Aristóteles reitera esta afirmación, de manera ligeramente diferente). términos, en An. Post II.11). [23]
— RJ Hankinson, "La teoría de la física" en Blackwell Companion to Aristóteles
La causa formal de una cosa es la propiedad esencial que la convierte en la clase de cosa que es. En el Libro A de Metafísica , Aristóteles enfatiza que la forma está estrechamente relacionada con la esencia y la definición . Dice por ejemplo que la razón 2:1, y el número en general, es la causa de la octava .
"Otra [causa] es la forma y el ejemplar: ésta es la fórmula (logos) de la esencia (to ti en einai) , y sus géneros, por ejemplo la proporción 2:1 de la octava" ( Phys 11.3 194b26—8 )... La forma no es sólo figura... Estamos preguntando (y esta es la conexión con la esencia, particularmente en su formulación canónica aristotélica) qué es ser algo. Y es una característica de los armónicos musicales (que los pitagóricos observaron y maravillaron por primera vez) que los intervalos de este tipo efectivamente exhiben esta relación de alguna forma en los instrumentos utilizados para crearlos (la longitud de los tubos, las cuerdas, etc.) . En cierto sentido, la relación explica qué tienen en común todos los intervalos y por qué resultan iguales. [24]
— RJ Hankinson, "Causa" en Blackwell Companion to Aristóteles
La causa eficiente de una cosa es el agente primario por el cual la materia tomó forma. Por ejemplo, la causa eficiente de un bebé es un padre de su misma especie y la de una mesa es un carpintero, que conoce la forma de la mesa. En su Física II, 194b29—32, Aristóteles escribe: "existe aquello que es el originador primario del cambio y de su cesación, como el deliberante responsable [es decir, de la acción] y el padre del niño, y en general el productor de la cosa produjo y el que cambia la cosa cambió".
Los ejemplos de Aristóteles aquí son instructivos: un caso de causalidad mental y otro de causalidad física, seguidos de una caracterización perfectamente general. Pero ocultan (o al menos no logran patentar) una característica crucial del concepto de causalidad eficiente de Aristóteles, y que sirve para distinguirlo de la mayoría de los homónimos modernos. Para Aristóteles, cualquier proceso requiere de una causa eficiente constantemente operativa mientras continúe. Este compromiso aparece más claramente a los ojos modernos en el análisis de Aristóteles sobre el movimiento del proyectil: ¿qué mantiene al proyectil en movimiento una vez que sale de la mano? "Impetus", "momentum", y mucho menos "inercia", no son respuestas posibles. Debe haber un motor, distinto (al menos en algún sentido) de la cosa movida, que esté ejerciendo su capacidad motriz en cada momento del vuelo del proyectil (ver Phys VIII. 10 266b29—267a11). De manera similar, en cada caso de generación animal, siempre hay algo responsable de la continuidad de esa generación, aunque pueda hacerlo a través de algún instrumento intermedio ( Phys II.3 194b35—195a3). [24]
— RJ Hankinson, "Causas" en Blackwell Companion to Aristóteles
La causa final es aquello por lo que algo sucede, su fin o finalidad teleológica: para una semilla en germinación, es la planta adulta, [25] para una pelota en lo alto de una rampa, es detenerse en el fondo, por ojo, es ver, por cuchillo, es cortar.
Las metas tienen una función explicativa: eso es un lugar común, al menos en el contexto de las atribuciones de acción. Menos común es la opinión adoptada por Aristóteles de que la finalidad y el propósito se encuentran en toda la naturaleza, que para él es el reino de aquellas cosas que contienen en sí mismas principios de movimiento y reposo (es decir, causas eficientes); por tanto, tiene sentido atribuir propósitos no sólo a las cosas naturales mismas, sino también a sus partes: las partes de un todo natural existen para el todo. Como señala el propio Aristóteles, las locuciones "por el bien de" son ambiguas: " A es por el bien de B " puede significar que A existe o se emprende para producir B ; o puede significar que A es para beneficio de B ( An II.4 415b2—3, 20—1); pero cree que ambos tipos de finalidad tienen un papel crucial que desempeñar tanto en contextos naturales como deliberativos. Así, un hombre puede hacer ejercicio por el bien de su salud: y así, la "salud", y no sólo la esperanza de lograrla, es la causa de su acción (esta distinción no es trivial). Pero los párpados son por el bien del ojo (para protegerlo: PA II.1 3) y el ojo por el bien del animal en su conjunto (para ayudarle a funcionar correctamente: cf. An II.7). [26]
— RJ Hankinson, "Causas" en Blackwell Companion to Aristóteles
Según Aristóteles, la ciencia de los seres vivos procede reuniendo observaciones sobre cada tipo natural de animal, organizándolas en géneros y especies (las diferencias en Historia de los animales ) y luego estudiando las causas (en Partes de los animales y Generación de Animales , sus tres principales obras biológicas). [27]
Las cuatro causas de la generación animal se pueden resumir de la siguiente manera. La madre y el padre representan las causas materiales y eficientes, respectivamente. La madre proporciona la materia a partir de la cual se forma el embrión, mientras que el padre proporciona la agencia que informa ese material y desencadena su desarrollo. La causa formal es la definición del ser sustancial del animal ( GA I.1 715a4: ho logos tês ousias ). La causa final es la forma adulta, que es el fin por el cual tiene lugar el desarrollo. [27]
— Devin M. Henry, "Generación de animales" en Blackwell Companion to Aristóteles
Los cuatro elementos constituyen los materiales uniformes como la sangre, la carne y los huesos, que son a su vez la materia a partir de la cual se crean los órganos no uniformes del cuerpo (por ejemplo, el corazón, el hígado y las manos) "que a su vez, como partes , son materia para el organismo en funcionamiento en su conjunto ( PA II. 1 646a 13-24)". [23]
[Hay] una cierta economía conceptual obvia en la opinión de que en los procesos naturales las cosas constituidas naturalmente simplemente buscan realizar en plena actualidad los potenciales contenidos en ellas (de hecho, esto es lo que significa que sean naturales); por otra parte, como no tardaron en señalar los detractores del aristotelismo a partir del siglo XVII, esta economía se logra a expensas de cualquier contenido empírico serio. El mecanicismo, al menos tal como lo practicaron los contemporáneos y predecesores de Aristóteles, puede haber sido explicativamente inadecuado, pero al menos fue un intento de dar una explicación general dada en términos reductivos de las conexiones legales entre las cosas. La simple introducción de lo que los reduccionistas posteriores se burlarían como "cualidades ocultas" no explica; simplemente, a la manera del famoso chiste satírico de Molière, sirve para redescribir el efecto. Las conversaciones formales, o eso se dice, son vacías.
Sin embargo, las cosas no son tan sombrías. Por un lado, no tiene sentido intentar dedicarse a la ciencia reduccionista si no se tienen los medios, empíricos y conceptuales, para hacerlo con éxito: la ciencia no debería ser simplemente metafísica especulativa sin fundamento. Pero más que eso, tiene sentido describir el mundo en términos tan cargados de teleología: da sentido a las cosas de una manera que las especulaciones atomistas no dan. Y además, el discurso de Aristóteles sobre las formas-especies no es tan vacío como insinuarían sus oponentes. No dice simplemente que las cosas hacen lo que hacen porque ese es el tipo de cosas que hacen: el objetivo de su biología clasificatoria, ejemplificada más claramente en PA , es mostrar qué tipos de funciones van con qué, cuáles presuponen cuál y cuáles están subordinados a cuáles. Y en este sentido, la biología formal o funcional es susceptible de una especie de reduccionismo. Comenzamos, nos dice, con los tipos de animales básicos que todos reconocemos preteóricamente (aunque no de manera irrevocable) (cf. PA I.4): pero luego pasamos a mostrar cómo sus partes se relacionan entre sí: por qué es, por ejemplo, que sólo las criaturas con sangre tienen pulmones, y que ciertas estructuras de una especie son análogas u homólogas a las de otra (como las escamas de los peces, las plumas de las aves, el pelo de los mamíferos). Y las respuestas, para Aristóteles, se encuentran en la economía de funciones, y en cómo todas ellas contribuyen al bienestar general (la causa final en este sentido) del animal. [28]— RJ Hankinson, "Las relaciones entre las causas" en Blackwell Companion to Aristóteles
Según Aristóteles, la percepción y el pensamiento son similares, aunque no exactamente iguales en el sentido de que la percepción se ocupa únicamente de los objetos externos que actúan sobre nuestros órganos sensoriales en un momento dado, mientras que nosotros podemos pensar en cualquier cosa que elijamos. El pensamiento trata sobre formas universales , en la medida en que han sido comprendidas exitosamente, basándose en nuestra memoria de haber encontrado instancias de esas formas directamente. [29]
La teoría de la cognición de Aristóteles se basa en dos pilares centrales: su explicación de la percepción y su explicación del pensamiento. Juntos, constituyen una parte importante de sus escritos psicológicos, y su análisis de otros estados mentales depende fundamentalmente de ellos. Estas dos actividades, además, están concebidas de manera análoga, al menos en lo que respecta a sus formas más básicas. Cada actividad es desencadenada por su objeto; es decir, cada una tiene que ver con aquello mismo que la provoca. Esta simple explicación causal explica la confiabilidad de la cognición: la percepción y el pensamiento son, en efecto, transductores que traen información sobre el mundo a nuestros sistemas cognitivos porque, al menos en sus formas más básicas, infaliblemente se refieren a las causas que los provocan. ( An III.4 429a13–18). Otros estados mentales más complejos están lejos de ser infalibles. Pero todavía están atados al mundo, en la medida en que se basan en el contacto directo e inequívoco que la percepción y el pensamiento disfrutan con sus objetos. [29]
— Victor Caston, "Phantasia and Thought" en Blackwell Companion To Aristóteles
La teoría aristotélica del movimiento fue objeto de críticas y modificaciones durante la Edad Media . Las modificaciones comenzaron con Juan Filópono en el siglo VI, quien aceptó en parte la teoría de Aristóteles de que "la continuación del movimiento depende de la acción continua de una fuerza", pero la modificó para incluir su idea de que un cuerpo lanzado también adquiere una inclinación (o "poder motriz") para alejarse de cualquier cosa que lo haya causado, una inclinación que asegura su movimiento continuo. Esta virtud impresa sería temporal y autoconsumidora, lo que significa que todo movimiento tendería a la forma del movimiento natural de Aristóteles.
En El libro de la curación (1027), el erudito persa Avicena del siglo XI desarrolló la teoría filoponea hasta convertirla en la primera alternativa coherente a la teoría aristotélica. Las inclinaciones en la teoría del movimiento de Avicena no eran fuerzas autoconsumidoras sino permanentes cuyos efectos se disipaban sólo como resultado de agentes externos como la resistencia del aire, lo que lo convirtió en "el primero en concebir un tipo tan permanente de virtud impresa para el movimiento no natural". ". Tal automovimiento ( mayl ) es "casi lo opuesto a la concepción aristotélica del movimiento violento del tipo proyectil, y recuerda más bien al principio de inercia , es decir, la primera ley del movimiento de Newton ". [30]
El hermano mayor de Banū Mūsā , Ja'far Muhammad ibn Mūsā ibn Shākir (800-873), escribió El movimiento astral y La fuerza de atracción . El físico persa Ibn al-Haytham (965-1039) analizó la teoría de la atracción entre cuerpos. Parece que era consciente de la magnitud de la aceleración debida a la gravedad y descubrió que los cuerpos celestes "debían responder a las leyes de la física ". [31] Durante su debate con Avicena , al-Biruni también criticó la teoría aristotélica de la gravedad, en primer lugar por negar la existencia de levedad o gravedad en las esferas celestes ; y, en segundo lugar, por su noción de que el movimiento circular es una propiedad innata de los cuerpos celestes . [32]
Hibat Allah Abu'l-Barakat al-Baghdaadi (1080-1165) escribió al-Mu'tabar , una crítica de la física aristotélica donde negaba la idea de Aristóteles de que una fuerza constante produce un movimiento uniforme, al darse cuenta de que una fuerza aplicada continuamente produce aceleración . , una ley fundamental de la mecánica clásica y un presagio temprano de la segunda ley del movimiento de Newton . [33] Al igual que Newton, describió la aceleración como la tasa de cambio de la velocidad . [34]
En el siglo XIV, Jean Buridan desarrolló la teoría del impulso como alternativa a la teoría aristotélica del movimiento. La teoría del impulso fue precursora de los conceptos de inercia y momento en la mecánica clásica. [35] Buridán y Alberto de Sajonia también se refieren a Abu'l-Barakat al explicar que la aceleración de un cuerpo que cae es el resultado de su impulso creciente. [36] En el siglo XVI, Al-Birjandi discutió la posibilidad de la rotación de la Tierra y, en su análisis de lo que podría ocurrir si la Tierra estuviera rotando, desarrolló una hipótesis similar a la noción de "inercia circular" de Galileo . [37] Lo describió en términos de la siguiente prueba observacional :
"La roca pequeña o grande caerá a la Tierra a lo largo de la trayectoria de una línea que es perpendicular al plano ( sath ) del horizonte; esto lo atestigua la experiencia ( tajriba ). Y esta perpendicular está alejada del punto tangente de la La esfera de la Tierra y el plano del horizonte percibido ( hissi ). Este punto se mueve con el movimiento de la Tierra y, por lo tanto, no habrá diferencia en el lugar de caída de las dos rocas. [38]
El reinado de la física aristotélica, la primera teoría especulativa de la física conocida, duró casi dos milenios. Después del trabajo de muchos pioneros como Copérnico , Tycho Brahe , Galileo , Kepler , Descartes y Newton , se aceptó generalmente que la física aristotélica no era ni correcta ni viable. [8] A pesar de esto, sobrevivió como una actividad escolar hasta bien entrado el siglo XVII, hasta que las universidades modificaron sus planes de estudio.
En Europa, la teoría de Aristóteles fue primero desacreditada de manera convincente por los estudios de Galileo. Utilizando un telescopio , Galileo observó que la Luna no era del todo lisa, sino que tenía cráteres y montañas, contradiciendo la idea aristotélica de la Luna incorruptiblemente perfecta y lisa. Galileo también criticó teóricamente esta noción; una Luna perfectamente lisa reflejaría la luz de manera desigual como una brillante bola de billar , de modo que los bordes del disco lunar tendrían un brillo diferente al punto donde un plano tangente refleja la luz solar directamente al ojo. Una luna rugosa se refleja en todas direcciones por igual, lo que da lugar a un disco de aproximadamente el mismo brillo que es lo que se observa. [39] Galileo también observó que Júpiter tiene lunas , es decir, objetos que giran alrededor de un cuerpo distinto de la Tierra, y anotó las fases de Venus, lo que demostró que Venus (y, por implicación, Mercurio) viajaba alrededor del Sol, no de la Tierra.
Según la leyenda, Galileo dejó caer bolas de varias densidades desde la Torre de Pisa y descubrió que las más ligeras y las más pesadas caían casi a la misma velocidad. En realidad, sus experimentos se llevaron a cabo utilizando bolas que rodaban por planos inclinados, una forma de caída lo suficientemente lenta como para ser medida sin instrumentos avanzados.
En un medio relativamente denso como el agua, un cuerpo más pesado cae más rápido que uno más ligero. Esto llevó a Aristóteles a especular que la velocidad de caída es proporcional al peso e inversamente proporcional a la densidad del medio. A partir de su experiencia con objetos que caen al agua, concluyó que el agua es aproximadamente diez veces más densa que el aire. Al pesar un volumen de aire comprimido, Galileo demostró que éste sobreestima la densidad del aire en un factor de cuarenta. [40] De sus experimentos con planos inclinados, concluyó que si se desprecia la fricción , todos los cuerpos caen al mismo ritmo (lo cual tampoco es cierto, ya que no sólo la fricción sino también la densidad del medio en relación con la densidad de los cuerpos tiene que ser ser insignificante. Aristóteles notó correctamente que la densidad media es un factor, pero se centró en el peso corporal en lugar de la densidad. Galileo descuidó la densidad media, lo que lo llevó a la conclusión correcta para el vacío).
Galileo también presentó un argumento teórico para respaldar su conclusión. Preguntó si dos cuerpos de diferentes pesos y diferentes velocidades de caída están atados por una cuerda, ¿el sistema combinado cae más rápido porque ahora es más masivo, o el cuerpo más liviano en su caída más lenta retiene al cuerpo más pesado? La única respuesta convincente es ninguna de las dos: todos los sistemas caen al mismo ritmo. [39]
Los seguidores de Aristóteles eran conscientes de que el movimiento de los cuerpos que caían no era uniforme, sino que se aceleraba con el tiempo. Como el tiempo es una cantidad abstracta, los peripatéticos postularon que la velocidad era proporcional a la distancia. Galileo estableció experimentalmente que la velocidad es proporcional al tiempo, pero también dio un argumento teórico de que la velocidad no podía ser proporcional a la distancia. En términos modernos, si la tasa de caída es proporcional a la distancia, la expresión diferencial para la distancia y recorrida después del tiempo t es:
con la condición de que . Galileo demostró que este sistema se mantendría para siempre. Si una perturbación pusiera al sistema en movimiento de alguna manera, el objeto ganaría velocidad exponencialmente en el tiempo, no cuadráticamente. [40]
De pie en la superficie de la Luna en 1971, David Scott repitió el famoso experimento de Galileo dejando caer una pluma y un martillo de cada mano al mismo tiempo. En ausencia de una atmósfera sustancial, los dos objetos cayeron y chocaron contra la superficie de la Luna al mismo tiempo. [41]
La primera teoría matemática convincente de la gravedad, en la que dos masas son atraídas entre sí por una fuerza cuyo efecto disminuye según el cuadrado inverso de la distancia entre ellas, fue la ley de gravitación universal de Newton . Esta, a su vez, fue sustituida por la Teoría General de la Relatividad gracias a Albert Einstein .
Los eruditos modernos difieren en sus opiniones sobre si la física de Aristóteles se basó lo suficiente en observaciones empíricas para calificarla como ciencia, o si se derivaron principalmente de la especulación filosófica y, por lo tanto, no satisfacen el método científico . [42]
Carlo Rovelli ha argumentado que la física de Aristóteles es una representación precisa y no intuitiva de un dominio particular (movimiento en fluidos) y, por lo tanto, es tan científica como las leyes del movimiento de Newton , que también son precisas en algunos dominios pero fallan en otros (es decir, relatividad especial y general ). [42]
a ^ Aquí, el término "Tierra" no se refiere al planeta Tierra , conocido por la ciencia moderna por estar compuesto por una gran cantidad de elementos químicos . Los elementos químicos modernos no son conceptualmente similares a los elementos de Aristóteles; el término "aire", por ejemplo, no se refiere al aire respirable .
