Una historia de la física griega antigua

En la antigüedad, el estudio sistemático de las leyes naturales fundamentales no era una gran preocupación. La preocupación era mantenerse con vida. La ciencia, tal como existía en ese momento, consistía principalmente en la agricultura y, finalmente, la ingeniería para mejorar la vida cotidiana de las sociedades en crecimiento. La navegación de un barco, por ejemplo, utiliza resistencia aérea, el mismo principio que mantiene a un avión en el aire. Los antiguos pudieron descubrir cómo construir y operar veleros sin reglas precisas para este principio.

Los antiguos son conocidos quizás mejor por su astronomía, que continúa influyéndonos fuertemente hoy. Observaban regularmente los cielos, que se creía que eran un reino divino con la Tierra en su centro. Ciertamente, era obvio para todos que el sol, la luna y las estrellas se movían a través del cielo en un patrón regular, y no está claro si algún pensador documentado del mundo antiguo pensó cuestionar este geocéntrico punto de vista. En cualquier caso, los humanos comenzaron a identificar constelaciones en los cielos y usaron estos signos del zodíaco para definir calendarios y estaciones.

Las matemáticas se desarrollaron primero en el Medio Oriente, aunque los orígenes precisos varían según el historiador con el que se habla. Es casi seguro que el origen de las matemáticas fue el simple mantenimiento de registros en el comercio y el gobierno.

Egipto hizo un progreso profundo en el desarrollo de la geometría básica, debido a la necesidad de definir claramente el territorio agrícola después de la inundación anual del Nilo. La geometría también encontró rápidamente aplicaciones en astronomía.

Como el Civilizacion griega Sin embargo, surgió finalmente una estabilidad suficiente, a pesar del hecho de que todavía hay guerras frecuentes, para que haya surge una aristocracia intelectual, una intelectualidad, que fue capaz de dedicarse al estudio sistemático de estos importa Euclides y Pitágoras son solo algunos de los nombres que resuenan a través de los siglos en el desarrollo de las matemáticas de este período.

En las ciencias físicas, también hubo desarrollos. Leucipo (siglo V a.E.C.) se negó a aceptar las antiguas explicaciones sobrenaturales de la naturaleza y proclamó categóricamente que cada evento tenía una causa natural. Su alumno, Demócrito, continuó con este concepto. Los dos propusieron un concepto de que toda la materia está compuesta de pequeñas partículas que eran tan pequeñas que no se podían dividir. Estas partículas fueron llamadas átomos, de una palabra griega que significa "indivisible". Serían dos milenios antes de que las opiniones atomistas obtuvieran apoyo y aún más antes de que hubiera evidencia para apoyar la especulación.

Mientras su mentor Platón (y su mentor, Sócrates) estaban mucho más preocupados por la filosofía moral, la filosofía de Aristóteles (384-322 a.E.C.) tenía fundamentos más seculares. Promovió el concepto de que la observación de los fenómenos físicos en última instancia podría conducir al descubrimiento de leyes naturales que rigen esos fenómenos, aunque a diferencia de Leucipo y Demócrito, Aristóteles creía que estas leyes naturales eran, en última instancia, divinas en naturaleza.

La suya era una filosofía natural, una ciencia observacional basada en la razón pero sin experimentación. Con razón, ha sido criticado por falta de rigor (si no descuido absoluto) en sus observaciones. Para un ejemplo atroz, afirma que los hombres tienen más dientes que las mujeres, lo que ciertamente no es cierto.

Aún así, fue un paso en la dirección correcta.

Uno de los intereses de Aristóteles era el movimiento de los objetos:

• ¿Por qué cae una roca mientras sube el humo?
• ¿Por qué el agua fluye hacia abajo mientras las llamas bailan en el aire?
• ¿Por qué los planetas se mueven por el cielo?

Explicó esto diciendo que toda la materia está compuesta de cinco elementos:

• Fuego
• Tierra
• Aire
• Agua
• Éter (sustancia divina de los cielos)

Los cuatro elementos de este mundo se intercambian y se relacionan entre sí, mientras que Aether era un tipo de sustancia completamente diferente. Estos elementos mundanos tenían reinos naturales. Por ejemplo, existimos donde el reino de la Tierra (el suelo debajo de nuestros pies) se encuentra con el reino del Aire (el aire a nuestro alrededor y tan alto como podemos ver).

El estado natural de los objetos, para Aristóteles, estaba en reposo, en un lugar que estaba en equilibrio con los elementos de los que estaban compuestos. El movimiento de los objetos, por lo tanto, fue un intento por parte del objeto de alcanzar su estado natural. Una roca cae porque el reino de la Tierra está abajo. El agua fluye hacia abajo porque su reino natural está debajo del reino de la Tierra. El humo se eleva porque está compuesto de aire y fuego, por lo que intenta alcanzar el reino de fuego alto, por lo que las llamas se extienden hacia arriba.

Aristóteles no intentó describir matemáticamente la realidad que observó. Aunque formalizó la lógica, consideraba que las matemáticas y el mundo natural no tenían una relación fundamental. Las matemáticas, en su opinión, se preocupaban por los objetos inmutables que carecían de realidad, mientras que su filosofía natural se enfocaba en cambiar los objetos con una realidad propia.

Además de este trabajo sobre el ímpetu o movimiento de los objetos, Aristóteles realizó amplios estudios en otras áreas:

• creó un sistema de clasificación, dividiendo animales con características similares en "géneros".
• Estudió, en su trabajo Meteorología, la naturaleza no solo de los patrones climáticos sino también de la geología y la historia natural.
• formalizó el sistema matemático llamado Lógica.
• amplio trabajo filosófico sobre la naturaleza de la relación del hombre con lo divino, así como consideraciones éticas

El trabajo de Aristóteles fue redescubierto por eruditos en la Edad Media y fue proclamado el mejor pensador del mundo antiguo. Sus puntos de vista se convirtieron en la base filosófica de la Iglesia Católica (en los casos en que no lo hizo directamente contradicen la Biblia) y en los siglos venideros las observaciones que no se ajustaban a Aristóteles fueron denunciadas como hereje. Es una de las mayores ironías que un defensor de la ciencia de la observación se utilizaría para inhibir ese trabajo en el futuro.

Arquímedes (287-212 a.E.C.) es mejor conocido por la clásica historia de cómo descubrió los principios de densidad y flotabilidad mientras se bañaba, Inmediatamente lo hizo correr por las calles de Siracusa desnuda gritando "¡Eureka!" (que se traduce aproximadamente como "He encontrado ¡eso!"). Además, es conocido por muchas otras hazañas significativas:

• describió los principios matemáticos de la palanca, una de las máquinas más antiguas
• creó elaborados sistemas de poleas, que supuestamente pudieron mover un barco de tamaño completo tirando de una sola cuerda
• definió el concepto del centro de gravedad
• creó el campo de la estática, utilizando la geometría griega para encontrar estados de equilibrio para los objetos que serían exigentes para los físicos modernos
• reputado por haber construido muchos inventos, incluido un "tornillo de agua" para riego y máquinas de guerra que ayudaron a Siracusa contra Roma en la Primera Guerra Púnica. Algunos lo atribuyen a inventar el odómetro durante este tiempo, aunque eso no ha sido probado.

Quizás el mayor logro de Arquímedes, sin embargo, fue conciliar el gran error de Aristóteles al separar las matemáticas y la naturaleza. Como primer físico matemático, demostró que las matemáticas detalladas podían aplicarse con creatividad e imaginación para obtener resultados tanto teóricos como prácticos.

Hiparco (190-120 a.E.C.) nació en Turquía, aunque era griego. Es considerado por muchos como el mayor astrónomo observacional de la antigua Grecia. Con las tablas trigonométricas que desarrolló, aplicó la geometría rigurosamente al estudio de la astronomía y pudo predecir los eclipses solares. También estudió el movimiento del sol y la luna, calculando con mayor precisión que cualquiera antes de él su distancia, tamaño y paralaje. Para ayudarlo en este trabajo, mejoró muchas de las herramientas utilizadas en las observaciones a simple vista de la época. Las matemáticas utilizadas indican que Hiparco pudo haber estudiado las matemáticas babilónicas y haber sido responsable de llevar parte de ese conocimiento a Grecia.

Hipparchus tiene fama de haber escrito catorce libros, pero el único trabajo directo que queda fue un comentario sobre un popular poema astronómico. Las historias cuentan que Hiparco había calculado la circunferencia de la Tierra, pero esto está en disputa.

El último gran astrónomo del mundo antiguo fue Claudio Ptolomeo (conocido como Ptolomeo para la posteridad). En el siglo II E.C., escribió un resumen de la astronomía antigua (tomado en gran medida de Hiparco: esta es nuestra principal fuente de conocimiento de Hiparco) que se conoció en todo Arabia como Almagesto (la mayor). Esbozó formalmente el modelo geocéntrico del universo, describiendo una serie de círculos concéntricos y esferas sobre las cuales se movían otros planetas. Las combinaciones tuvieron que ser extremadamente complicadas para explicar los movimientos observados, pero su trabajo fue lo suficientemente adecuado como para que durante catorce siglos se haya visto como una declaración exhaustiva sobre el cielo movimiento.

Con la caída de Roma, sin embargo, la estabilidad que apoya dicha innovación se extinguió en el mundo europeo. Gran parte del conocimiento obtenido por el mundo antiguo se perdió durante la Edad Media. Por ejemplo, de las 150 obras aristotélicas de renombre, solo existen 30 en la actualidad, y algunas de ellas son poco más que notas de clase. En esa época, el descubrimiento del conocimiento estaría en Oriente: en China y Oriente Medio.