La presencia de Newton en la vida diaria (6)

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Los modelos de la Mecánica de Newton

Cuando una chispa de más inteligencia tocó a un primate, el primer Ser Humano, le dio recursos suficientes para tomar ventaja sobre el resto de los seres vivos. Con este nuevo poder de creatividad e imaginación, empezó a modelar el mundo a su manera; no solo se convirtió en el mayor depredador del mundo, también tomó consciencia del inexorable paso del tiempo, de la vida y de la muerte; la guerra sustituyó la lucha por la supervivencia; se engendró la necesidad de trascender y descubrió en la religión una breve cura a su naciente inestabilidad espiritual; nacieron las eternas preguntas sin respuesta: ¿por qué está aquí?, ¿cuál es su función en la Tierra?

Entre los primeros capítulos de su libro, El ascenso del hombre, J. Bronowski reflexiona sobre el origen de nuestra evolución cultural al mostrar una mano, sobre la pared de una cueva, pintada hace mucho tiempo: “quienes hicieron las armas y estas imágenes, trabajaron en lo mismo; se anticiparon a un futuro como sólo el Ser Humano puede hacerlo“.

Desde entonces, hemos sido marcados por la imaginación, el pensamiento, la invención. Así, la experiencia generó conocimiento y el conocimiento, trascendencia; como ocurrió al descubrirse, empíricamente, las propiedades del arco, soporte de un mayor peso en las construcciones y comprenderse la forma en que se distribuyen las fuerzas, a través de trabes y columnas, para lograr el equilibrio de la estructura interna de obras arquitectónicas que buscaban ser eternas.

Con Newton, nuevos modelos basados en relaciones matemáticas permitieron no sólo entender el fenómeno físico, sino predecirlo. Ríos y mares son representados por medio de un infinito de partículas, de puntos, formadoras de líneas que representan complejas trayectorias de las corrientes en flujos estables o turbulentos que pueden ser calculadas.

El aleteo de los peces, entre fuertes turbulencias, empuja el agua para ser desplazados con la misma fuerza y en sentido contrario. También lo hacen los patos y los cisnes, el hombre y la mujer, al patalear o bracear en contra del agua, igual que los submarinos y barcos con las hélices. Las aves, en el aire, con base en el extraño perfil de sus alas, generan una diferencia de presión que les permite ascender; las hélices de drones, aviones y helicópteros trabajan de la misma manera.

El caballo, con sus pezuñas, empuja el suelo en su contra para, al mismo tiempo, ser lanzado hacia adelante y jalar de un carro con la misma fuerza con que este lo detiene; sólo que las patas del caballo se afianzan a la fricción sobre la tierra y el carro avanza porque las llantas son empujadas al contacto con el suelo con la misma fuerza y en sentido contrario.

Otra situación sucede con la montaña rusa. El tren, al descender de la parte más alta de la vía, aumenta la temperatura de las llantas y la velocidad hacia abajo (disminuye la Energía Potencial generada por la menor altura y se convierte en Energía de Movimiento y en Energía Calorífica); el tren vuelve a subir, pero la energía perdida por el calor no se recuperará y no podrá alcanzar la altura original.

Una bola de cañón se dispara varias veces. La gravedad vence al objeto, lo hace caer en una trayectoria parabólica. Pero, si la fuerza con que se expulsa se hace cada vez más grande, llegará un momento en que su trayectoria coincidirá con la curvatura de la Tierra, no regresará al suelo; caerá continuamente, “de lado”, con una trayectoria elíptica, es decir, entrará en órbita. Julio Verne utilizó este principio en su novela; con una velocidad de once kilómetros por segundo, logró, en su imaginación, hacer que una nave tripulada “venciera la gravedad terrestre”.

Si los astronautas permanecen en órbita, es porque están en caída libre. En caros viajes turísticos, después de elevar un avión a gran altura, el cual se deja caer libremente, los pasajeros, de inmediato, sufren el mismo efecto de ingravidez que los astronautas. Esto también ocurriría en un elevador que dejara de estar sostenido, solo sería necesario que el pánico de los usuarios les permitiera darse cuenta de ello.

De esta manera, en novelas, películas o juegos electrónicos es posible predecir el movimiento de cualquier cuerpo con base en relaciones matemáticas. Vistos como partículas, es decir, como puntos sin dimensiones, sin fuerza que actúe sobre estas, sólo pueden tomar una línea recta como trayectoria.

Un astronauta, representado por una partícula, utiliza un extintor para avanzar: basta arrojar un poco de gas para que lo empuje con la misma fuerza y en sentido contrario, en línea recta; el diseño de pequeños expulsores de combustible en diferentes direcciones, sobre el traje, permite controlar su movimiento de esta manera.

Cualquier sólido es un conglomerado infinito de partículas. Si este gira, nunca dejará de hacerlo, como ocurre con el movimiento de rotación de los planetas. Si la nave se rompiera por accidente, sus partes seguirían dando vueltas con respecto a un punto que representa un promedio en posición y masa de todo el conjunto, llamado el Centro de Masa. Alrededor de este punto, giran la Tierra y Sol; la Tierra cae sobre el Sol, el Sol sobre la Tierra; ocurre lo mismo entre la Luna y la Tierra; en realidad, Sol, Tierra y Luna giran alrededor de un punto muy cercano al centro del Sol debido a que la masa de este es mucho mayor que la del planeta y el satélite. Los planetas y satélites del sistema planetario, y el Sol, giran alrededor de un punto muy cercano al centro de este. Las estrellas de nuestra galaxia, la Vía Láctea, lo hacen alrededor de un punto que representa el promedio de la masas del conglomerado completo.

Igualmente, la ficción recrea el fin del mundo. Siempre existirá la probabilidad de que un astro llegue del infinito con dirección a la Tierra. Bajo la esperanza de que, por errores en los cálculos, el impacto previsto no ocurra, el cuerpo celeste invasor se manifestará en el cielo como una Luna cada vez más grande. El campo gravitacional resultante alterará la atmósfera, la corteza terrestre y los mares. Si, en medio del caos, se confirma la mortalidad de la trayectoria, la humanidad se llenará de melancolía al recordar lo que no quiso hacer por su bien. Se iniciará la colisión del astro en contra de la Tierra y, por lo tanto, la destrucción de la vida. Ambos cuerpos celestes chocarán entre sí respondiendo con fuerzas iguales y en sentido contrario. Muchos pedazos brotarán, sin perder su giro alrededor de un Centro de Masa, el cual seguirá orbitando alrededor del Sol, para que, después de millones de años, sin interrupciones, sea posible que las partes vuelvan a concentrarse, a formar un nuevo planeta, permitir el regreso de la vida y, ¿por qué no?, de otra civilización.

Así, en este ciclo virtuoso de origen-fin-origen, en un futuro muy lejano, podrían escucharse, en nuevos idiomas, palabras parecidas a las del matemático Bronowski: “tener la habilidad de mostrar conclusiones de lo que vemos a lo que no vemos, mover nuestras mentes a través del espacio y del tiempo, y reconocernos en el pasado sobre los pasos dados al presente. Todo lo que dicen las pinturas rupestres con la mano representada sobre los muros de la cueva es: Esta es mi marca, esta es la Humanidad“. Tal es el poder de la creatividad e imaginación del Ser Humano.

Se continuará con Newton en la siguiente colaboración.

 

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About Author

Enrique López Yáñez

Es Físico por la UNAM, Especialista en Ciencias de la Computación por la Fundación A. Rosenblueth y ahí fue profesor de Física y Graficación y Simulación por Computadora. Trabaja en mantenimiento de software y prepara una novela para la Maestría en Literatura y Escritura Creativa en Casa Lamm.

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