Del espacio y el tiempo

La evolución de nuestra concepción actual del espacio y el tiempo, íntimamente ligada al desarrollo de la física, puede ser dividida en tres etapas. La primera, a la que denominaremos absolutismo, estuvo dominada por los conceptos absolutos de espacio y tiempo de Newton. La segunda, que llamaremos espaciotiempo, girará en torno a este concepto de Minkowski. Finalmente, la tercera, la que se corresponde con nuestras ideas actuales, a la que nos referiremos como estructuras dinámicas espaciales y temporales, toma como eje las estructuras de Einstein constituidas por campos gravitacionales que interactúan con objetos materiales y otros campos físicos.

Absolutismo

El siglo XVII supuso la ruptura con muchas concepciones escolásticas del mundo material, muchas de ellas heredadas del aristotelismo a través de Tomás de Aquino. Entre éstas estaba la concepción del espacio y el tiempo como accidentes de la sustancia. Frente a esta idea, que no dejaba lugar para el vacío y asumía que el tiempo era el mismo en todas partes al mismo tiempo, los filósofos naturales del XVII jugaban con la idea del atomismo y otros sistemas que le daban al espacio una existencia independiente.

En esto la posición de René Descartes fue intermedia. Si bien rechazaba la idea del espacio como un contenedor inmaterial, infinito e inmóvil de partes indistinguibles, sí concebía que tuviese una existencia independiente, incluso material, ya que lo caracterizaba como extensión y lo identificaba con la materia. De ahí que no admitiese la existencia del vacío, coincidía con Aristóteles en el plenum, y que afirmase que el movimiento sólo podía transmitirse por impacto, que el movimiento de un cuerpo sólo podía medirse en relación a otros, que el movimiento total en el universo tiene un valor constante (hoy diríamos que el momento se conserva). La conservación del movimiento le sugirió el principio de inercia, según el cual el movimiento rectilíneo uniforme es equivalente al reposo; pero el reposo requiere para su definición un sistema de referencia inmóvil que, paradójicamente, es incompatible con el universo cartesiano en perpetuo movimiento.

A la hora de formar sus teoría del movimiento, Isaac Newton reconoció la importancia del principio de inercia de Descartes, lo transformó radicalmente y le dio nuevos fundamentos conceptuales. Al concebir la inercia de un cuerpo no como una expresión de la conservación de su movimiento sino como una cualidad medida como masa, Newton dio lugar para que la fuerza, algo externo que produce el movimiento a la masa inerte, pudiese ser considerada una entidad primitiva, esto es, algo cuya existencia es independiente de los cuerpos. Pero para que esta versión revisada del concepto de inercia tuviese sentido y fuese consistente Newton se vio forzado a elevar el vacío de los atomistas a entidad primitiva también.

Si el movimiento tiene lugar sólo en relación con otros cuerpos, entonces podemos prescindir de un espacio inmaterial e inmóvil como sistema de referencia; pero si existe el movimiento absoluto, entonces el sistema de referencia tiene que ser un concepto primitivo (el espacio absoluto). Newton ilustró esta idea con el movimiento del agua en un cubo en rotación como prueba de una fuerza centrífuga generada por una rotación en el espacio absoluto. Newton describió este espacio como una entidad que, en su propia naturaleza, sin relación a nada externo, se mantiene siempre igual e inamovible. De la misma manera, y sin argumentarlo mucho más, Newton definió el tiempo verdadero como el tiempo absoluto que, de sí mismo y por su propia naturaleza, fluye sin variación ni relación a nada externo. Newton entendía que el espacio y el tiempo absolutos eran atributos de Dios, uno expresando su divina omnipresencia y el otro su divina eternidad.

La visión newtoniana del espacio y el tiempo como entidades absolutas fue criticada por Christiaan Huygens y Gottfried Leibniz. Huygens intentó interpretar la rotación como un movimiento relativo de las partes del objeto rotante, desplazándose a diferentes lugares siguiendo direcciones diferentes, y argumentó que este movimiento relativo daba una apariencia de fuerza centrífuga en el experimento del cubo de Newton. Pero este argumento no tuvo éxito porque en un sistema de referencia en rotación, las partes están en reposo pero la fuerza centrífuga no desaparece.

Leibniz empleó sus principios de la identidad de los indiscernibles y de la razón suficiente para rechazar el espacio y tiempo absolutos de Newton e insistir, de forma característica, en que en el espacio absoluto y homogéneo de Newton Dios no habría tenido razones para crear el mundo de la forma en que lo hizo en vez de hacerlo de otras infinitas maneras posibles. Pero, dado que Leibniz tenía que aceptar la rotación como un ejemplo de movimiento absoluto y no ofrecía ninguna hipótesis alternativa para acomodarlo, el resultado fue que sus argumentaciones metafísicas no tuvieron mucha influencia en sus contemporáneos.

En los dos siglos posteriores a Newton los filósofos naturales aceptaron el espacio y el tiempo absolutos como los cimientos de las ciencias físicas. El único que se atrevió a retar significativamente el absolutismo newtoniano fue Inmanuel Kant. Según sus ideas, de enorme influencia, somos nosotros los que imponemos el espacio y el tiempo al universo como el marco en el que podemos intuirlo. La visión kantiana a priori del espacio sólo colapsó con el descubrimiento de las geometrías no euclidianas a mediados del siglo XIX. Sin embargo, sus argumentos trascendentes acerca del espacio y el tiempo como prerrequisitos necesarios para la experiencia resurgieron cuando Niels Bohr y muchos otros se preocuparon por anclar la física cuántica en observables clásicos en el espacio y el tiempo. ( fuente: cultura científica)

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance