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JUNIO DE 2008
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CONRADO RUIZ HERNÁNDEZ
MENDELISMO: SU ARMAZÓN MATEMÁTICA
Biografía
Isaac Newton
1642-1727



Físico y matemático inglés, descubrió el teorema del binomio, inventó el cálculo y construyó teorías para la mecánica, la óptica y la gravitación.

Newton nació prematuramente en el mismo año que falleciera Galileo y tres meses después de la muerte de su padre, propietario de Woolsthorpe Manor, Lincolnshire. La crianza del niño corrió a cargo de su abuela, desde su hogar de Woolsthorpe, cuando su madre volvió a contraer matrimonio, y fue su tio quien ejerció la más temprana influencia sobre el joven Isaac, cuyo talento ya entonces supo reconocer.

Newton asistió al instituto de segunda enseñanza de Grantham, y, tras dos años haciendo las veces de granjero en Woolsthorpe, fue enviado al Trinity College de Cambridge en 1661, donde permaneció durante cuarenta años.

En su época de estudiante, Newton había asistido a las clases de Barrow sobre cuestiones matemáticas. En 1665, la gran epidemia de entonces le obligó a regresar a su aislada residencia de Woolsthorpe. Allí realizó una serie de trabajos sobre muchas de las ideas que más tarde lo harían célebre, y por ello suele recordarse ese año como “el año milagroso”. Posteriormente, alrededor  de 1716, Newton escribía en su diario: “A principios del año 1665 descubrí el método para la aproximación de series y la regla que permite reducir cualquier dignidad (potencia) de cualquier binomio a una serie tal (teorema del binomio). Ese mismo año, en mayo, encontré el método de las tangentes de Gregory y de Sulzius, y en noviembre obtuve el método directo de las fluxiones (es decir, los elementos del cálculo diferencial), y en enero del siguiente año completé la teoría de los colores, y a continuación, en mayo, conseguí acceder al método inverso de las fluxiones ( esto es, el cálculo integral), y durante ese año comencé a pensar sobre la gravedad, extendiéndola hasta la órbita de la Luna (…) y (…) comparé la fuerza necesaria para mantener a la Luna en su órbita con la fuerza de la gravedad en la superficie de la Tierra. (…) Todo ello sucedió a lo largo de dos años, 1665 y 1666, puesto que por aquel tiempo me encontraba en la flor de la vida para la creación, y me importaban las matemáticas y la filosofía como nunca desde entonces.”

The Mathematical Principles  of Natural Philosophy

Tras su regreso al Trinity College fue elegido como uno de sus miembros (1667), sucediendo a Isaac Barrow en su Cátedra Lucasiana en 1669, a la edad de vientisés años. En 1672 era nombrado miembro de la Royal Society. Durante 1669-1676, Newton presentó varios de los resultados de sus experimentos sobre óptica, enfrascándose a continuación en una serie de polémicas relacionadas con esta materia. En 1679 comenzaba su correspondencia con Hooke, y gracias a ella vio renacer su interés por la dinámica, donde resolvió el problema del movimiento planetario elíptico descubierto por Kepler. Halley visitó a Newton en 1684 y logró convencerle para que redactara una obra sobre dinámica, obra que fue concluida en el plazo de dieciocho meses. Se trataba de The Mathematical Principles of Natural Philosophy (Los principios matemáticos de la filosofía natural) o Principia, que pronto se convirtió en la obra científica más significativa jamás escrita.

A partir de este momento, el interés de Newton por las matemáticas comenzó a decrecer a favor de la teología (irónicamente, si tenemos en cuenta el colegio al que pertenecía, Newton parece haber sido antitrinitario) y de los asuntos concernientes a la vida política. Asimismo, nuestro autor dedicó mucho tiempo y energía al estudio de la alquimia, aunque no dio resultado. En 1687 acompañó valientemente al vicerrector a Londres con el objeto de defender a su universidad contra los abusos ilegales cometidos por Jacobo II. En 1692 Newton “perdió la razón”, parafraseando sus propias palabras. Probablemente estaba sufriendo un periodo de severa depresión.

A continuación su atención se dirigió a Londres, y gracias a su amistad con Charles Mantague, primer conde de Halifax, Newton se convirtió en inspector y más tarde presidente de la Casa de la Moneda en 1696 y 1698, respectivamente. En recompensa por el inteligente proyecto de reforma de la moneda corriente, Newton fue nombrado sir en 1705. En Londres, una joven sobrina del físico hizo las veces de ama de llaves en su hogar de residencia. En 1701 abandonó su Catédra Lucasiana, así como su posición como miembro del Trinity College, pero conservó la presidencia de la Royal Society (en la que se mantuvo desde 1703 hasta su muerte). Fue elegido representante Whig de la universidad en el parlamento, aunque su actividad política fue escasa.


Gran parte de los últimos veinte años de la vida de Newton  transcurrieron en un mordaz debate acerca de la paternidad de una serie de descubrimientos científicos, en concreto con Flamsteed y Leibniz. A juzgar por el modo como Newton se condujo durante la controversia, su carácter demostró ser algo cruel y obsesivo. Después de haber padecido una dolorosa enfermedad (el mal de piedra), Newton moría en 1727, y sus restos fueron inhumados en la abadía Westminster.

Las investigaciones de Newton en el terreno de la mecánica dan sobrada muestra de la gran maestría de su autor, además de establecer su sistema uniforme basado en las tres leyes del movimiento: 1) un cuerpo en reposo o movimiento uniforme continuará en tal estado a no ser que le sea aplicada una fuerza; 2) la fuerza aplicada es igual a la tasa de cambio del movimiento del cuerpo; 3) si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro cuerpo, aparecerá entonces una fuerza igual pero opuesta sobre el primer cuerpo. A partir de estas leyes Newton procedió a explicar la colisión de partículas, los resultados obtenidos por Galileo en su estudio de la caída de los graves, las tres leyes keplerianas sobre el movimiento planetario y el movimiento de la Luna, de la Tierra y de las mareas. En sus deducciones nuestro autor se valía del cálculo, pero fueron demostradas geométricamente en los Principia por razones de claridad expositiva, pensando quizás en sus lectores contemporáneos. La teoría general de la gravitación establece que dos cuerpos ualesquiera, de masas m1, m2 separados por una distancia d, se atraen entre sí con una fuerza F:

F=G m1m2/d2

Donde G  es una constante universal. Esta ley sugió a partir de su original investigación de 1665 acerca del movimiento de la Luna. Es posible que sea cierto (la sobrina de Newton mantenía tal opinión) que la idea subyacente a la ley se formara en la mente de Newton tras haber contemplado la caida de una manzana desde la copa de un árbol próximo a su casa de Woolsthorpe. Tres siglos antes de la era de la tecnología Newton ya había demostrado que la velocidad de escape s de un satélite artificial, desde un planeta de masa m y radio r, viene dada por la expresión s=(2Gm/r)1/2. Si la velocidad no llega a este umbral, el satélite proyectado retrocederá a la superficie del planeta en cuestión.

Newton publicó otro célebre tratado, su Opticks [Òptica], en 1704, una exposición coherente y organizada del comportamiento de la luz. Basándose en un ingenioso trabajo experimental, Newton propuso una teoría corpuscular de la luz, añadiendo ciertos conceptos (como el de periodicidad) que estaban ausentes en la teoría ondulatoria concebida por Huygens y Hooke. Fenómenos tales como el de la refracción de la luz por un prisma (con la producción de colores por la dispersión) y los anillos de Newton de luz coloreada, que estan en conexión con el punto de contacto entre una lente y un espejo, también fueron considerados a lo largo de la obra mencionada. Con su nombre se bautizó al llamado telescopio newtoniano, aparato que utilizaba espejos en lugar de lentes con el objeto de acumular la luz y aumentar su poder de aumento. En nombre de Newton aparece relacionado con toda una serie de diversas cuestiones físicas, aparte de las ya referidas (por ejemplo, las leyes del movimiento.




En consecuencia, la unidad SI de fuerza, el newton (N) se fundamenta en la segunda ley, definiendo la fuerza F que causa una aceleración constante a en un cuerpo de masa m, según la relación F=ma. El newton es la fuerza que produce una aceleración de 1 m s-2. Cuando actúa sobre una masa de 1 kg.

En el terreno de la mecánica de fluidos, los fluidos newtonianos son aquellos cuya viscosidad es independiente del índice de cizalla o del gradiente de velocidad. Los coloides y otras soluciones constituyen fluidos no newtonianos. La ley de enfriamiento de Newton determina que el calor desprendido por un cuerpo a su entorno es proporcional a la diferencia de la temperatura existente entre el cuerpo y el medio circundante. Esta ley es empírica y sólo aplicable cuando las diferencias de temperatura son pequeñas o cuando se da una convección forzada.

La influencia que Newton ejerciera en la ciencia y en el pensamiento es profunda y única en la historia. En su faceta matemática descubrió el teorema del binomio (1676) y el cálculo. Este último y su ley de la gravitación universal son las cimas más altas de toda su labor científica, así como la base de su colosal magnitud. Sus trabajos establecieron el método científico, situando a la física en un nuevo rumbo. Además, proporcionó expresión matemática  a los fenómenos físicos y, en definitiva, alteró irremediablemente el curso del pensamiento moderno.

Einstein  escribía en cierta ocasión sobre él  con estas palabras: “La Naturaleza era a sus ojos un libro abierto cuyas letras podía leer sin esfuerzo […].  En una sola persona combinaba al experimentador, al teórico, al mecánico y al no menos importante artista de la exposición. Aparece ante nosotros como un hombre fuerte, seguro y solo: en cada palabra, en cada figura se hace evidente que disfrutaba creando y que pensaba con minuciosa precisión”.

Es interesante señalar que al final de su vida Newton guardaba sobre sí mismo una opinión algo diferente: “No sé qué es lo que debo parecerle al mundo, pero en lo que a mí respecta me imagino como un niño que hubiera estado jugando a la orilla del mar, divirtiéndome en descubrir de tanto en tanto algún guijarro más suave o alguna concha más bonita de lo ordinario, mientras el inmenso océano de la verdad se extiende, desconocido, ante mí.”

Millar, Daniel; et al. Diccionario básico de científicos. Trad. Elisa Lucena. Madrid: Editorial Tecnos, 1994, p. 437-440 

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