Autor:
Ing. Víctor Cires
Gavidia
Octubre, 2003 |
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Durante los años
difíciles de la Segunda Guerra Mundial y en la
posguerra, participó junto con un puñado de científicos
japoneses aislados en la creación de una física
teórica tan original como la de Occidente. Autodidactas
en mecánica cuántica, desarrollaron la teoría cuántica
del electromagnetismo y postularon la existencia de
nuevas partículas.
A su llegada a América en 1965 realiza estudios en unión
de O. W. Greenberg y M. Y. Hanse que introducen la
propiedad de carga de color del quark, que afirman
que todos los hadrones que se habían observado en los
laboratorios eran de color neutro. A partir de entonces
el modelo de los quarks es aceptado aunque muy
lentamente, a causa principalmente de la imposibilidad
de obtener evidencias observables.
Nambu es profesor emérito de la Universidad de Chicago.
En el Instituto Enrico Fermi impartió
la cátedra de Física entre 1971 y
1977 y por haber contribuido de
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substancial a la comprensión de las partículas
elementales y sus interacciones se hizo merecedor en 1982 a la
National Medal of Science for Physical Sciences.
Actualmente se encuentra retirado.
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NEWTON, SIR ISAAC.
Capítulos 2, 6,
25, 28 y
Apéndice1 y
Apéndice3
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Isaac Newton nació el día de Navidad del antiguo calendario
en 1642 (correspondiente al 4 de Enero de 1643 del nuevo
calendario), año en que moría Galileo, en el pueblecito de
Woolsthorpe, unos 13 Km. al sur de Grantham, en el
Lincolnshire. Fue un niño prematuro y
su padre murió
antes de su nacimiento, a los treinta y siete años. Isaac
fue educado por su abuela, preocupada por la delicada salud
de su nieto. Su madre, mujer ahorrativa y diligente, se casó
de nuevo cuando su hijo no tenía más que tres años. Newton
frecuentó la escuela del lugar y, siendo muy niño, manifestó
un comportamiento completamente normal, con un interés
marcado por los juguetes mecánicos.
El reverendo William Ayscough, tío de Newton y diplomado por
el Trinity College de Cambridge, convenció a |
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su madre de que lo enviara a Cambridge en
lugar de dejarlo en la granja familiar para ayudarla. En
junio de 1661, a los dieciocho años, era pues alumno del
Trinity College, y nada en sus estudios anteriores permitía
entrever o incluso esperar la deslumbrante carrera
científica del fundador de la mecánica y la óptica. Por otra
parte, el Trinity College tenía fama de ser una institución
sumamente recomendable para aquellos que se destinaban a las
órdenes. Afortunadamente, esta institución le brindó
hospitalidad, libertad y una atmósfera amistosa que le
permitieron tomar contacto verdadero con el campo de la
ciencia.
Al comienzo de su estancia en
Cambridge, se interesó en primer lugar por la química, y
este interés, según se dice, se manifestó a lo largo de toda
su vida. Durante su primer año de estudios, y probablemente
por primera vez, leyó una obra de matemáticas sobre la
geometría de Euclides, lo que despertó en él el deseo de
leer otras obras. Parece también que su primer tutor fue
Benjamin Pulleyn, posteriormente profesor de griego en la
Universidad. En 1663, Newton leyó la Clavis mathematicae de
Oughtred, la Geometria a Renato Des Cartes de Van Schooten,
la Optica de Kepler, la Opera mathematica de Vieta, editadas
por Van Schooten y, en 1644, la Aritmética de Wallis que le
serviría como introducción a sus investigaciones sobre las
series infinitas, el teorema del binomio, ciertas
cuadraturas. También a partir de 1663 Newton conoció a
Barrow, quien le dio clase como primer profesor lucasiano de
matemáticas. En la misma época, Newton entró en contacto con
los trabajos de Galileo, Fermat, Huygens y otros, a partir
probablemente de la edición de 1659 de la Geometria de
Descartes por Van Schooten.
Desde finales de 1664, Newton parece dispuesto a contribuir
personalmente al desarrollo de las matemáticas. Aborda
entonces el teorema del binomio, a partir de los trabajos de
Wallis, y el cálculo de fluxiones. Después, al acabar sus
estudios de bachiller, debe volver a la granja familiar a
causa de una epidemia de peste bubónica. Retirado con su
familia durante los años 1665-1666, conoce un período muy
intenso de descubrimientos: descubre la ley del inverso del
cuadrado, de la gravitación, desarrolla su cálculo de
fluxiones, generaliza el teorema del binomio y pone de
manifiesto la naturaleza física de los colores. Sin embargo,
Newton guarda silencio sobre sus descubrimientos y reanuda
sus estudios en Cambridge en 1667.
De 1667 a 1669, emprende activamente
investigaciones sobre óptica y es elegido fellow del Trinity
College. En 1669, Barrow renuncia a su cátedra lucasiana de
matemáticas y Newton le sucede y ocupa este puesto hasta
1696. El mismo año envía a Collins, por medio de Barrow, su
Analysis per aequationes numero terminorum infinitos. Para
Newton, este manuscrito representa la introducción a un
potente método general, que desarrollará más tarde: su
cálculo diferencial e integral. En 1672 publicó una obra
sobre la luz con una exposición de su filosofía de las
ciencias, libro que fue severamente criticado por la mayor
El
teorema del binomio, descubierto hacia 1664-1665, fue
comunicado por primera vez en dos cartas dirigidas en 1676 a
Henry Oldenburg (hacia 1615-1677), secretario de la Royal
Society que favorecía los intercambios de correspondencia
entre los científicos de su época. En la primera carta,
fechada el 13 de junio de 1676, en respuesta a una petición
de Leibniz que quería conocer los trabajos de matemáticos
ingleses sobre series infinitas, Newton presenta el
enunciado de su teorema y un ejemplo que lo ilustra, y
menciona ejemplos conocidos en los cuales se aplica el
teorema. Leibniz responde, en una carta fechada el 17 de
agosto del mismo año, que está en posesión de un método
general que le permite obtener diferentes resultados sobre
las cuadraturas, las series, etc., y menciona algunos de sus
resultados. Interesado por las investigaciones de Leibniz,
Newton le responde también con una carta fechada el 24 de
octubre en la que explica en detalle cómo ha descubierto la
serie binómica.
Aplicando los métodos de Wallis de interpolación y
extrapolación a nuevos problemas, Newton utilizó los
conceptos de exponentes generalizados mediante los cuales
una expresión polinómica se transformaba en una serie
infinita. Así estuvo en condiciones de demostrar que un buen
número de series ya existentes eran casos particulares, bien
directamente, bien por diferenciación o integración.
El descubrimiento de la generalización de la
serie binómica es un resultado importante de por sí; sin
embargo, a partir de este descubrimiento Newton tuvo la
intuición de que se podía operar con series infinitas de la
misma manera que con expresiones polinómicas
Compuesto en 1669 a partir de
conceptos elaborados en 1665-1666, el De analysi no fue
publicado hasta 1711, aunque era conocido entre los próximos
a Newton porque circulaba en forma manuscrita desde 1669.
Se franquea una segunda etapa en el momento en que Newton
acaba, en 1671, su obra Methodus fluxionum et serierum
infiniturum, comenzada en 1664. Newton tenía intención de
publicarla, en particular en su Opticks, pero a causa de las
críticas formuladas anteriormente con respecto a sus
principios sobre la naturaleza de la luz, decidió no
hacerlo. De hecho, será publicada en 1736 en edición
inglesa, y no será publicada en versión original hasta 1742.
Newton expone en este libro su segunda concepción del
análisis introduciendo en sus métodos infinitesimales el
concepto de fluxión.
La tercera concepción de Newton a propósito del nuevo
análisis aparece en su De quadratura curvarum, escrita en
1676 pero no publicada hasta 1704, como apéndice a su
Opticks. Newton se propone esta vez fundamentar su cálculo
sobre bases geométricas sólidas, por lo que hace hincapié en
la concepción cinemática de las curvas.
La primera información publicada acerca de su cálculo
diferencial e integral aparece indirectamente en sus famosos
Philosophiae naturalis principia mathematica, de 1687.
Aunque en esta obra predomina la forma sintética y, por otra
parte, Newton utiliza métodos geométricos en sus
demostraciones, se encuentran sin embargo algunos pasajes
analíticos, en particular la sección primera del libro I,
titulada: «El método de las primeras y últimas razones».
Entre los numerosos pasajes que explican su método de «las
primeras y últimas razones», el que sigue, que proviene de
un escolio que acompaña al lema XI en la segunda edición
traducida por Andrew Motte, parece ser el más claro:
"Las
razones últimas en las que las cantidades desaparecen no son
realmente las razones de cantidades últimas, sino los
límites hacia los cuales se aproximan constantemente las
razones de cantidades, que decrecen sin límite, y hacia los
cuales pueden aproximarse tanto como cualquier diferencia
dada, pero sin sobrepasarlos o alcanzarlos antes de que las
cantidades disminuyan indefinidamente."
Es interesante observar la
explicación de Newton relativa a sus razones últimas, porque
nos permite ver mejor la semejanza entre su última
concepción y nuestra derivada actual. En particular, la idea
intuitiva de esta razón última se encuentra en el problema
de las tangentes. Newton considera una tangente como la
posición límite de una secante.
Newton introduce la noción de «diferencial», designada por
la palabra «momento», el cual es producido por una cantidad
variable llamada «genita». Este constituye una aproximación
al concepto de función, y se presenta en el libro II,
sección 11 de los Principia. Parece que estas cantidades
llamadas «genita» son variables e indeterminadas, y que
aumentan o decrecen mediante un movimiento continuo,
mientras que sus momentos son crecimientos temporales que
pueden generar partículas finitas. En aritmética, las «genita»
son generadas o producidas por la multiplicación, la
división o la extracción de raíces de cualquier término,
mientras que la búsqueda del contenido de los lados o de los
extremos y medias proporcionales constituye «genita». Así,
las «genita» pueden ser productos, cocientes, raíces,
rectángulos, cuadrados, cubos, etc. Sin embargo, Newton no
llega a esclarecer el concepto de momento lo suficiente como
para que se pueda hablar aquí de una concepción neta de la
diferencial de una función.
En el prefacio de sus Principia, Newton ofrece la definición
de conceptos de mecánica tales como inercia, momento y
fuerza, y después enuncia las tres célebres leyes del
movimiento que son generalizaciones de las concepciones de
Galileo sobre el movimiento.
A continuación, Newton asocia las leyes astronómicas de
Kepler y la ley centrípeta de Huygens en el movimiento
circular para establecer el principio de su célebre ley de
la gravitación universal.
Este libro I, titulado: El movimiento de los cuerpos, trata
abundantemente de mecánica y comprende también un estudio y
una descripción orgánica de las cónicas.
El libro II está consagrado al movimiento de los cuerpos en
medios que ofrecen una resistencia como el aire y los
líquidos. Es la verdadera introducción a la ciencia del
movimiento de los fluidos. Se puede encontrar en él, entre
otras cosas, un estudio de la forma de los cuerpos para
ofrecer menos resistencia, una sección sobre la teoría de
las ondas, una fórmula para la velocidad del sonido en el
aire y un estudio de las ondas en el agua.
El libro III, titulado Sobre el sistema del mundo, contiene
las aplicaciones al sistema solar de la teoría general
desarrollada en el libro I. Newton demostró cómo calcular la
masa del Sol en términos de la masa de la Tierra y de los
otros planetas que tienen un satélite. Calculó la masa
volúmica media de la Tierra y demostró que tenía la forma de
un esferoide aplanado, y que, por consiguiente, la atracción
no era constante en su superficie. Hizo también un estudio
de la precesión de los equinoccios y de las mareas, explicó
que la Luna constituía la causa principal de este fenómeno y
que el Sol también ejercía en él una influencia. Dedicó
también un estudio detallado al movimiento de la Luna,
porque debía servir para mejorar la determinación de las
longitudes.
Newton realizó también contribuciones a otros temas
matemáticos, entre los que podemos mencionar una
clasificación de las curvas de tercer grado y trabajos sobre
la teoría de las ecuaciones.
En un pequeño tratado, publicado como apéndice a su Opticks
en 1704 y titulado Enumeratio linearum tertii ordinis,
Newton, que compuso esta obra en 1676, divide las cúbicas en
catorce genera que comprenden setenta y dos especies, de las
que faltan seis. Para cada una de estas especies, traza
cuidadosamente un diagrama y el conjunto de estos diagramas
presenta todas las formas posibles (salvo las que son
degeneradas) de las curvas de tercer grado. Subrayemos el
uso sistemático de dos ejes y el empleo de coordenadas
negativas.
En una obra publicada por primera vez en 1707, y de la que
aparecen muchas ediciones en el siglo XVIII, Newton expone
su visión de la teoría de las ecuaciones. Evidentemente nos
referimos a su Aritmetica universalis, compuesta al parecer
entre 1673 y 1683 a partir de los cursos que impartió en
Cambridge. Entre las contribuciones importantes de esta
obra, mencionemos las «identidades de Newton» para la suma
de las potencias de las raíces de una ecuación polinómica,
un teorema que generaliza la regla de los signos de
Descartes para la determinación del número de raíces
imaginarias de un polinomio, un teorema sobre la cota
superior de las raíces de una ecuación polinómica, y el
descubrimiento de la relación entre las raíces y el
discriminante de una ecuación. Señalemos que las cuestiones
geométricas ocupan una parte importante en esta obra, porque
Newton parece pensar que es muy útil construir
geométricamente la ecuación con el fin de estimar más
fácilmente las raíces buscadas.
Hacia el final de su vida, Sir Isaac Newton seguía
asistiendo a las reuniones de la Real Sociedad, pero con
frecuencia se quedaba dormido. En cierta ocasión, se levantó
como si quisiera tomar la palabra. Se hizo un profundo
silencio. Los asistentes esperaban con ansia las palabras
del famoso científico. Pero Newton sólo pidió que cerraran
la ventana porque tenía frío.
Isaac Newton murió el 31 de marzo de 1727 a los 84 años. Sus obras
científicas siguen siendo influyentes hoy, casi tres siglos
después.
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