El experimento crucial con el que Isaac Newton derrocó el mundo antiguo y le dio paso a la ciencia moderna

Tomado: BBC News

Un par de prismas y un rayo de luz fueron los ingredientes del experimento crucial.

En 1664, Isaac Newton fue a una feria rural cerca de Cambridge, Inglaterra, y compró un par de prismas. Con ellos, un rayo del Sol y su ingenio desentrañó un misterio que había desconcertado a generaciones de científicos: la naturaleza de la luz.

Sus ideas no solo transformaron nuestro conocimiento de lo que vemos, sino que revolucionaron la forma en la que nos comunicamos.

Y el prisma y sus colores del arco iris se han convertido en una imagen artística cautivadora.

Pero ¿cómo descubrió las propiedades reales de la luz?

¿Y cómo su trabajo se convirtió en una gran influencia en la ciencia y el arte durante siglos?

El secreto de la luz

¿Por qué la comprensión de la luz era tan importante para Newton?

Una respuesta es que se dio cuenta de que solo podíamos ver y examinar la naturaleza gracias a la luz, por lo que quería investigar el medio que hacía posible todos los otros quehaceres científicos.

Otra, es que nadie más había logrado revelar su secreto.

En el siglo XVII, se pensaba todavía que la luz blanca del Sol era pura, y que los colores eran una modificación.

Los científicos habían estado investigando las propiedades de la luz durante 2.000 años.

Sabían que la luz viaja en línea recta y que vemos los objetos debido a los rayos de luz que rebotan en ellos.

Pero se pensaba que la luz del Sol blanca era pura y sospechaban que los colores debían ser una modificación de ella.

Para él, esa explicación no era satisfactoria.

A casa

La decisión de Newton de investigar el tema de la luz coincidió con una epidemia nacional que lo expulsó de la universidad.

Como dice un registro de la universidad: Ha agradado al Dios Todopoderoso visitar la ciudad de Cambridge con una plaga de peste.

Newton tuvo que huir de Cambridge así que regresó a su hogar, Woolsthorpe Manor, en Lincolnshire.

Woolsthorpe Manor era la casa de su familia, el lugar donde había crecido y se entretenía haciendo relojes de sol y modelos de molinos de viento.

En la casa de su familia, se embarcó en algunos de los experimentos más importantes de su carrera.

Se dice que Newton amaba las manzanas, y allá estaba el árbol bajo el cual supuestamente se sentó cuando una de esas frutas lo golpeó en la cabeza y comprendió todo el significado de la gravedad.

Allá también es donde Newton descubrió el cálculo, que le ayudó a medir la velocidad cambiante de una manzana al caer.

Algunos de sus experimentos fueron realmente peligrosos.

En una ocasión deslizó un una aguja grande y plana: “entre mi ojo y el hueso lo más cerca posible de la parte posterior de mi ojo”.

Aterrador, pero lo que hizo fue alterar la curvatura de la retina, y cuanto más empujaba, más anillos de color veía. Al manipular su ojo, la luz se refractaba.

Esa obsesión loca surgió de la convicción de Newton de que la verdad sobre la luz y el color aún no se había encontrado, e hizo todo lo posible para descubrirla.

Experimentum crucis

“En una recámara muy oscura, en un agujero redondo de aproximadamente un tercio de pulgada de ancho, coloqué un prisma de vidrio por el cual el rayo de luz del Sol que entraba por ese agujero podía ser refractado hacia la pared opuesta del cámara y allí formar una imagen coloreada”, escribió Newton.

E hizo un diagrama con pluma y tinta en el revés de un trozo de papel en el que había tomado notas que no tenían nada que ver con la luz, ni siquiera eran sobre ciencia, sino con teología y sus pensamientos sobre el Antiguo Testamento.

Y es que, en ese entonces, no se solía desperdiciar papel, pues era un bien muy valioso.

En el New College de la Universidad de Oxford tienen el boceto original que muestra cómo fue:

El experimento crucial está en un libro de notas de Newton, documentos atiborrados de escritos para no desperdiciar papel.

Se llamaexperimientum crucis o experimentocrucial.

Aunque es esquemático y parece algo hecho apresuradamente, ese simple diagrama es una imagen fundamental en la historia científica, un momento gráfico en el que el mundo antiguo fue derrocado por la ciencia moderna.

En detalle

Lo que Newton nos muestra es su habitación, en la que una fuente de luz solar pasa por un pequeño orificio, el obturador (1), es enfocada por una lente (2) y atraviesa el prisma que está sobre la mesa (3).

Es ahí donde sucede la magia.

Al pasar a través del prisma, la luz blanca se divide o refracta en sus colores constituyentes, que luego se proyectan en una pequeña tabla que Newton dibujó en la parte posterior (4).

Hoy pensamos en el espectro formado por siete colores, pero Newton no estaba muy seguro de eso. A veces escribió sobre cinco colores, seis, otras veces siete.

En este pequeño diagrama dibujó cinco colores.

Rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta: el espectro de luz de Newton es tan conocido hoy que los niños lo recitan en las aulas de clase, pero hace 400 años no estaban seguros de cuántos y cuáles eran los colores del arco iris.

Como se había argumentado que en realidad era el prisma el que producía los colores, Newton ideó la segunda parte de este experimento.

El diagrama nos muestra que el tablero de los colores tiene un agujero (5) para seleccionar un color y dirigirlo hacia otro prisma que está detrás (6).

Al pasar a través del segundo prisma, el color no cambia: el rojo permanece rojo, el azul permanece azul.

Newton había descubierto una ley fundamental de la naturaleza y la escribió en latín (7).

Nec variat lux fracta colerem o “la luz refractada no cambia de color”.

El experimento crucial demostró que la luz blanca estaba compuesta de múltiples colores y que los colores que vemos en el arco iris son inmutables.

Extraño pero cierto

El trabajo que Isaac Newton realizó en Woolsthorpe, sobre la gravedad, el cálculo y la luz, lo convertiría en el arquitecto de toda la ciencia del futuro.

Cuando regresó a Cambridge, comenzó a refinar sus teorías.

Sin embargo, nadie estaba de acuerdo con él. Su teoría era increíblemente inusual.

Estaba diciendo que la luz blanca se componía de una serie de rayos de colores primarios que se unen, mientras que todos los demás afirmaban que los colores eran modificaciones confusas de la luz blanca.

Todos los demás estaban equivocados.

Newton había visto la luz.

Pero, si Newton había resuelto el misterio de la luz ¿cuáles eran las implicaciones? ¿Fue solo un avance teórico abstracto o hubo usos prácticos?

Pues en 1668, Newton se dio cuenta de que los avances que había logrado con la luz y el vidrio podrían ayudarlo a resolver un problema que había acosado a los astrónomos de todo el mundo.

La revolución científica de mediados de 1600 había dependido de telescopios refractores, del tipo que usaba Galileo para examinar las estrellas.

Pero tenían un problema con la aberración cromática: cuando la luz golpeaba la lente, se refractaba, creando un desenfoque de color.

Para Newton, la luz era la clave para ver la naturaleza, así que un telescopio preciso era esencial.

Decidió crear un telescopio reflector con espejos, que medía apenas 15 centímetros de largo, pero tenía un aumento de 40 veces su diámetro.

Un telescopio refractor equivalente en ese momento medía casi dos metros de largo.

El telescopio newtoniano Europa 150 que se fabrica hoy es un descendiente directo de lo que Newton hizo en la década de 1660.

Su comprensión de la refracción fue la clave para lograr el telescopio perfecto.

Se dijo que por sí sólo había revolucionado la ciencia de la óptica.

Estaba en camino de convertirse en un genio reconocido a los 28 años.

Pero tenía sus críticos.

El poeta John Keats sintió que Newton había “reducido la belleza de la luz a un mero evento creado por partículas”.

“Una filosofía fría que destejerá el arcoíris”.

¿Por qué es importante el experimento crucial?

Porque por primera vez supimos que la luz blanca en realidad estaba compuesta de múltiples colores.

Esa información influyó en el trabajo de otros, como el científico de fines del siglo XIX James Clerk Maxwell.

Lo hizo en su descubrimiento de todo espectro electromagnético, sin el cual no tendríamos comunicaciones modernas.

No sólo inspiró a científicos, sino también a artistas: este es un vitral creado por Storm Thorgerson y si te es familiar, quizás sea porque él también fue quien ideó una de las mejores cubiertas de álbum de la historia del rock: “The Dark Side of the Moon” de Pink Floyd.

Al revelar las propiedades reales de la luz y el color, Newton hizo posible desarrollar fibra óptica, tecnología láser y holografía.

350 años después de que Newton dibujara su diagrama, su influencia todavía se siente, se extiende y toca incluso ramas de la ciencia completamente nuevas como el comportamiento cognitivo.

Ese pequeño boceto dibujado a mano en un trozo de papel usado no solo revolucionó el pensamiento científico, sino que también nos dio una imagen bella, inolvidable y perdurable.

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