Isaac Newton Y Algunas De Sus Aportaciones A La Humanidad PDF

Preview

Summary

Trabajo de investigación para fin de curso, donde se habla de Isaac Newton, su vida, sus contribuciones, y algo agregado como "para que sirven las matemáticas", " los siete problemas del milenio, entre otras cosas....

Description

INSTITUTO DE EDUCACIÓN MEDIA SUPERIOR “RICARDO FLORES MAGÓN”

ISAAC NEWTON Y ALGUNAS DE SUS APORTACIONES A LA HUMANIDAD

400KG (9.8) =3920N

Directora _______________ Maricela Esperanza Alonso Quiroz

Revisora ________________ Barajas Gómez Julia

Índice

Pagina Introducción Capítulo Ⅰ: Isaac Newton y sus inicios

1 2

1.1: Su vida, el inicio de una nueva era científica.

5

Capítulo Ⅱ: Lo más popular de Isaac Newton

10

2.1: Publicación Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica

11

2.2: Primera ley de Newton o Ley de la inercia

13

2.3: Segunda ley de Newton (Fuerza y aceleración)

18

2.4: Tercera ley de Newton (Acción y reacción)

19

Capítulo Ⅲ: Invención del cálculo infinitesimal

22

3.1: El cálculo una forma de facilitar la vida humana

24

Conclusiones Bibliografía

29

Introducción

Isaac Newton fue de los mejores matemáticos del siglo ⅩⅤⅡ, considero que desarrollar este tema como Problema Eje es interesante y muy útil para poder entender todo lo que este magnífico personaje ha hecho a lo largo de su vida. Las matemáticas son el lenguaje universal, con ellas entendemos cómo funciona el mundo y en algún futuro el universo completo. Así, Isaac Newton ha sido traductor para todos los humanos, ahora solo queda dejar estos conocimientos a nuevas generaciones para que se busque en lo más profundo de estas ecuaciones, teorías, hipótesis y experimentos, que den lugar a una era de alto entendimiento en todo. Hay demasiadas contribuciones de Isaac newton así que decidí solo poner las más famosas, ya que importantes pues lo son todas, se destacó mucho en matemáticas, física, astronomía y óptica. Así que veremos lo más reconocido de él, usaré varias fuentes serias para traer a esta investigación un contenido confiable. Primero hablaré de Isaac Newton, claro porque no se puede hablar de las hazañas de alguien sin saber quién fue el autor, y a quien agradecer. Y con él su inicio, saber si desde pequeño fue un prodigio o tan solo con esfuerzo, sudor, logró lo que hoy en día se usa para el futuro humano. En segunda parte hablaré un poco sobre el famosos libro titulado Philosophiæ Naturalis Principia mathematica o traducido “Principios Matemáticos de la Filosofía Natural” de cómo surgió esa publicación y un poco de su contenido, también sobre las leyes de Newton que no pueden faltar ya que se ven en cada curso de física en secundaria y bachillerato. 1

Por último, tenemos un tema importante que necesita su propio capítulo, la invención del cálculo infinitesimal, es una de las más sorprendentes, útiles para la vida moderna y bellas ramas de la matemáticas. Que, como muchas otras, también deriva de la física. Sin el Cálculo será imposible concebir la gran variedad de inventos tecnológicos de los que gozamos hoy en día. El cálculo estudia todo aquello que está en movimiento, y eso es prácticamente todo, autos bicicletas, estatura de un niño, el peso de un adulto, la bolsa de valores y no terminaríamos de numerar sus usos, sin contar la enorme belleza teórica que en sí misma vale la pena estudiar. Isaac Newton y muchos otros científicos han contribuido a que la humanidad entienda el entorno y todo lo que conlleva el bien humano, conocer desde los elementos químicos hasta la distancia que hay entre nuestra galaxia y otra. Isaac Newton es un científico del cual creo es el más popular en todo el mundo, he investigado mucho sobre él, y este problema corto es un resumen pequeño, debido a la gran variedad de trabajos que hizo.

Capítulo Ⅰ. Isaac Newton y sus inicios “Si he llegado a ver más lejos que otros es porque me subí a hombros de gigantes”. Isaac Newton

2

.

Figura 1. Retrato de Isaac Newton.1702 Oleo. De Sir Godfrey Kneller. (1646-1723)

Iniciamos con el lugar y fecha de nacimiento de este grandioso personaje, no hay certeza sobre estos datos, pero de acuerdo al calendario Juliano, que era el que se usaba en Inglaterra en esa época, Newton nace el 25 de diciembre de 1642 y de acuerdo al calendario Gregoriano, que entonces se usaba en Europa Continental, él nació 5 de enero de 1643. En libro Newton una biografía breve de Peter Ackroyd nos dice que: “nació en un pueblo del Lincolnshire y de una familia de propietarios rurales. Fue prematuro y enfermizo. Dos de las mujeres de la casa fueron enviadas en busca de ciertas cosas necesarias para el niño, pero “se sentaron en un portón del camino diciéndose que no tenía caso apresurarse porque estaban seguras de que el niño moriría antes de que pudieran regresar”. (Ackroyd, 2006, p.4). Con esto nos dice que Newton no era una persona con buena salud en su vida, ya que en

1

el trascurso de su vida también tuvo otras complicaciones de esa índole, y su familia no era de alta sociedad y no tenían mucho sustento económico. Otra complicación que tuvo Newton es en la familia en la que nació, ya que casi toda era analfabeta y no sabían escribir y leer, “El tío y el primo de Newton eran igualmente analfabetas” (Ackroyd, p.7). El padre de Isaac Newton se llamaba igual que él. La madre después de tres años de la muerte de su esposo, se vuelve a casar, con Barnabás Smith, un párroco treinta años mayor que ella; Barnabás no le da el buen visto cristiano a Newton, con lo cual el padrastro decide irse llevarse a la madre de Newton y dejarlo en manos de la abuela, esto se debe a que el padrastro tal vez no veía a Newton como un cristiano más de la familia . Así que aquí es donde comienza la educación y donde nació esa mente sin una maternidad y paternidad. Hay muchos científicos que tuvieron una vida difícil, así como John Forbes Nash que sufría de esquizofrenia, otro es Ramanujan que sufría de racismo y tuberculosis, también hay científicos que tuvieron una vida buena como Sofía Kovalévskaya e Hipatia de Alejandría. “Su padrastro había muerto, y su madre regresó con tres hermanastros lo cual no fue bien recibido por Newton, y con mayor razón lo dejó solo con la abuela sin una madre, lo único bueno fue que se le heredó a Newton una biblioteca con 200

libros,

donde surgiría

su primer

diario,

donde comienza

la

experimentación” (Ackroyd, p10). En esta cita Ackroyd nos da a entender que, gracias a esa biblioteca, Newton sacó provecho de ello, adelantándose en el estudio antes de entrar a una escuela. “en 1655, a la edad de 12 años, fue enviado a la escuela elemental del pueblo vecino de Grantham” (Ackroyd, p10) 2

Figura 2. Lincolnshire es la región donde nació Newton, Lincolnshire está compuesta de Grantham, donde está la ubicación precisa donde vivía Newton era Colsterworth.

Ahora a Newton le tocaba dejar a su madre para poder estudiar, ya que la escuela estaba en otro pueblo, y ahí es donde emprendió su vida académica.

3

Podemos observar que la escuela primaria estaba al lado de Grantham, como lo decía la cita anterior, he puesto un mapa para que se entienda mejor, la distancia que recorre y por el motivo de dejar su cas a es de 10 Km.

1.1: Su vida, el inicio de una nueva era científica En sus inicios académicos destacamos que: “Registró los extraños inventos y su extraordinaria inclinación por la mecánica”. En vez de jugar con los otros niños, prefería construir “objetos y modelos de madera de todo tipo”, para lo cual “contaba con pequeñas sierras, hachas, martillos y todo un conjunto de herramientas”)”. (Ackroyd, p12). A Newton no le importaba convivir, fue llamado por la mecánica, la cual les dio voz a sus inventos de niñez, también como podemos leer, se entiende que también le sabía a la carpintería, otra ventaja para la invención. En los años 1664 descubrió lo que llamó “el método de las cantidades fluidas o fluyentes”, mejor conocido ahora como cálculo integral, y dio con “el cálculo de las fluxiones” o cálculo diferencial. También “hizo la teoría de los colores” y “empezó a pensar en que la gravedad alcanzaba la órbita de la Luna”. Además: “Deduje que las fuerzas que mantienen a los planetas en sus órbitas deben ser recíprocamente como los cuadrados de sus distancias desde los centros a cuyo alrededor giran”. En otras palabras, estaba en el umbral de la gran revolución del pensamiento humano que se conoce con el nombre de Revolución newtoniana”. (Ackroyd, p32) . En fin, dio a entender muchas cosas y otras estaban muy adelantadas a su época, estos ejemplos citados del libro, son poco de lo que este crack, la era de Newton fue un periodo de grandes descubrimientos para la humanidad, un genio increíble a tan corta edad, ya que en esta cita eran en su juventud. 4

En cuanto a su forma de vivir tenemos que: “ Poco antes había pagado dos libras por dos yardas (1.8 m) de tela y hebillas para una vestidura”. En total, durante dos años, gastó la gran cantidad de veinte libras en ropa. En otras palabras, era muy cuidadoso en su apariencia)” (Ackroyd, p.38). Aparte de ser cuidadoso en su aspecto, él era un poco distraído en sus ganancias, tenemos que alguna vez perdió 15 chelines en cartas y probablemente en otros juegos. Newton en sus inicios académicos no siempre fue brillante, también como todo ser humano a tenido sus tropiezos académicos, él cómo todo estudiante tenía compañeros con los que no se llevaba bien incluso lo molestaban por no ser más inteligente que ellos en cuestiones académicas, esto llevó a Newton a superarse así mismo, desde ahí Newton renovó sus actitudes para ser lo que fue, un excelente científico. Él ha sido un excelente estudiante, de los más destacados, teniendo innumerables éxitos: El 29 de octubre de 1669 Newton fue nombrado segundo profesor de matemáticas de la cátedra lucasiana, sucediendo en ella a Isaac Barrow. Sólo tenía 26 años de edad, ocho años después de haber entrado en Cambridge como novicio, por lo que debemos clasificarlo como uno de los profesores más jóvenes que hayan sido nunca nombrados en la universidad” (Ackroyd, p.4748). A una edad tan temprana ya enseñaba matemáticas, lo cual para esos años era increíble, con lo que denoto que es un personaje de admirar, en su carrera como matemático, físico, astrónomo, acuñó enemigos y amigos de los cuales destacan entre sus amigos: Isaac Barrow, Edmund Halley, Samuel Pepys. Y entre sus malas relaciones tenemos: John Flamsteed, Gottfried Leibniz, Robert Hooke, 5

esto tal vez se deba a la envidia, o tal vez a la imposible creencia de sus demostraciones, ya que Newton era más de hacer la demostración antes de publicar la hipótesis o teoría. Ya en los años de 1680 y 1690 Newton empieza a trabajar con uno de los mejores proyectos que ha hecho en su vida, Principios Matemáticos de la Filosofía Natural. En este libro hay demasiadas cosas que en particular son en extremo difícil de entender, ya que son axiomas y demostraciones mecánicas de cada Teoría. Hablaremos un poco más de esta obra en el capítulo Ⅱ, esta obra se entregó en la Royal Society. La Royal Society se inició en un colegio invisible de filósofos naturales y médicos de 1660, gracias a una reunión de destacados personajes como Robert Boyle y John Wilkins, obtuvieron la aprobación de llamarse en 1663 La Royal Society of London para la mejora del conocimiento natural. Tras una conferencia de Sir Christopher Wren, se funda la Royal Society en el Gresham College de Londres en 1662. Esta es una sociedad de científicos que se encarga de dar becas y apoyar la ciencia natural, dar cátedras entre otras cosas . 1 Robert Boyle era un científico increíble ya que nos da la Ley de Boyle, Bomba de Aire, propagación del sonido en el vacío, etc. 2

1 The Royal Society. (S.F.). History of the Royal Society. Recuperado de https://royalsociety.org/aboutus/history/ 2

Santos, E. (7 de mayo, 2008). En torno a Boyle: Su mundo y obra científica. Recuperado de https://drive.google.com/file/d/1-qSw6mLNpcCZdCYXd0QPC6Q86UvWJyIJ/view?usp=sharing

6

También tenemos a John Wilkins, fue el primer secretario de la RS, y un autor de varios ensayos increíbles, como por ejemplo Mathematical Magick en el cual se ven temas sobre la rueda y la palanca. 3 Newton más adelante entra en competencia con otro grande de la ciencia, Gottfried Wilhelm Leibniz, fue un problema entre distribución de créditos por quien inventó el cálculo, el cual abarcaremos en el capítulo Ⅲ. En estos momentos la vida de Newton va terminado, ya con incontables contribuciones el final de un grande de la ciencia se acerca. En los finales de la vida de Newton busca un heredero económico y un dirigente de sus últimas ediciones de los Principia. “En 1722 seleccionó a un joven matemático, Henry Pemberton, para que supervisara la tercera edición de sus Principia Mathematica. Pemberton recordaría más tarde que “aunque su memoria había decaído, vi que entendía perfectamente sus propios escritos, al contrario de lo que oí con frecuencia de muchas personas”. O sea que se rumoraba que la mente de Newton fallaba ”. (Ackroyd. P. 169). En esta cita observamos que Newton ya no estaba en sus máximas capacidades, necesitaba alguien que lo ayudara en sus publicaciones y trabajos, también se decía que perdía la memoria, solo fue un rumor. Otra gran pérdida que tuvo Newton fue el interés hacia las matemáticas, “Siguió siendo calmado y claro hasta el fin. Sin embargo, a pesar de su claridad mental, parecería que ya no sentía gozo alguno por las matemáticas”. (Ackroyd. P. 169). Vemos como se desgasta una mente y empiezan a dar signos de desinterés hacia muchas cosas como las matemáticas, pero es de esperarse en esos momentos

3

Anónimo. (S.F.) John Wilkins. EcuRed. Recuperado de https://www.ecured.cu/John_Wilkins

7

Newton ya contaba con 79 años, la vejez es un cambio tan desfavorable para el cuerpo y tan inevitable. “(Stephen Hawking y Werner Israel, han afirmado que “las teorías de Newton nunca pasarán de moda)”(Ackroyd. P 171). Por ello, Keynes lo describió como “el último de los magos”(Ibidem). Albert Einstein lo alabó como “empírico, teórico, mecánico y, no, por último, artista en exposición”)”. (Ackroyd. P. 171). Estos son comentarios de un tiempo futuro, se alaba a las hazañas de Newton, gracias a estos trabajos Albert Einstein también pudo crear una nueva teoría de la gravedad: la Teoría de la Relatividad General, en la cual la velocidad de la luz toma un papel importante ya que no influye con las leyes de la física, eso estaría en relación con la física cuántica, y estos, no estaban del todo de acuerdo con las leyes de Newton, pero este es otro tema. “En la primavera de 1722 enfermó de cálculos en el riñón, en el año siguiente se enfermó de gravedad y se puso en manos del cuidado de dos médicos. Sufría de lo que Conduitt describió como “relajamiento del esfínter de la orina”, lo que provocaba que tuviera que orinar con frecuencia y en exceso ”. (Ackroyd. P. 173). John Conduitt estaba casado con la ama de llaves de Newton, por lo cual veían a Newton y como estaba de salud llamando a los médicos para que lo analizaran. Vemos como las complicaciones de salud seguían empeorando, él ya tenía cálculos renales, y luego esto. Él era alguien que no seguía las prescripciones médicas, hay una frase que me ha gustado de él, en que le recomiendan usar silla de ruedas , pero el de vez en cuando camina bajo la frase; “usa las piernas y tendrás piernas” (Newton, 1722). “El 28 de febrero de 1727 viajó al este de Londres desde Kensington, y el 2 de marzo presidió su última reunión de la Royal Society ”. (Ackroyd, P.176). 8

Ya con los días contados para conocer al creador del universo, hace una visita a la Royal que fue la última, con lo cual su salud a los días siguientes empeora. Newton creía en un ser con capacidades infinitas en la geometría y mecánica con lo cual podemos decir que Newton si creía en un ser con una mente increíble, era en lo único ya que él no era de creer en otros seres como Jesús o Santos, por eso era considerado hereje o arrianista. 4 “El viernes 3 de mayo cayó violentamente enfermo de sus viejos achaques del esfínter; regresó a Kensington, pero ya no hubo mejora. Su cálculo renal se había movido a la vejiga provocándole grandes dolores”.(Ackroyd. P.176-177). Ya con mucho dolor estaba listo para partir, se aguantaba los dolores y los gritos, pero la agonía y el sudor que desplomaba fueron suficientes para irse de esta vida. “Murió al amanecer del lunes 20 de marzo de 1747. El libro de minutas de la Royal Society registra su deceso con términos crípticos. “Al quedar vacante la silla por la muerte de Sir Isaac Newton, este día no hubo reunión”. Su cuerpo fue expuesto en la Jerusalem Chamber junto a la Abadía de Westminster antes de ser llevado a su nicho de la iglesia”. (Ackroyd. P. 177). Ya Newton había partido a una mejor experiencia con el creador, y como mejor herencia no pudo haber dejado nada mejor que sus increíbles contribuciones hacia la física matemáticas, óptica, astronomía, etc.

4

Henry, John (2008). Isaac Newton: ciencia y religión en la unidad de su pensamiento. Estudios de Filosofía,.[fecha de Consulta 21 de marzo de 2021]. Recuperado de : https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=379846138004

9

Capítulo Ⅱ: Lo más popular de Issac Newton Isaac Newton trabajaba en demasiados aspectos científicos, óptica física, matemáticas, él nos ha dejado varias demostraciones e investigaciones importantes, pero entre todas ellas hay algunas más populares que otras. Pero, antes que nada, vamos a ver en donde se han publicado todas esas maravillas que nos ha dejado, en el Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, después veremos lo que son las leyes de Newton, que se conocen en casi todo el mundo y que lo vemos desde secundaria o en algunos casos desde primaria .

2.1: Publicación Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica

10

Figura 3: Portada del libro de Sir Isaac Newton principios matemáticos de la filosofía natural.

El libro que Newton escribió consta de casi 800 páginas en el formato digital que estoy leyendo[2] , con lo cual es posible que lo haya escrito en 17 a 18 meses; Como escribió Newton en un breve memorando: “El libro de los Principios fue escrito en 17 o 18 meses, aunque alrededor de dos meses los tomé para viajar, y el manuscrito fue enviado a la Royal Society en la primavera de 1686”. El “libro de los Principios” era desde luego los Philosophiae Naturalis Principia Mathematica o “Los principios Matemáticos de la Filosofía Natural”)”(Ackroyd. P.85). Newton viajaba mucho a la RS, para entregar avances de su publicación y escuchar errores que tuvo en dichos escritos, su libro está dedicado más que nada, a las matemáticas como demostraciones enfocadas en geometría pura.

11

Figura 4: Edmund Halley, 1656-1742

Gracias a Edmund Halley, se publicó El Principia, debido a que Edmund buscaba una respuesta a un problema sobre el movimiento de los planetas y como lo afecta el cuadrado inverso, Newton respondió: “Los planetas se mueven de forma elíptica” , con lo cual Halley estaba fascinado con las ideas de Newton, quería que publicara todo lo que tenía, pero la Real Sociedad o la Royal Society, no tenían presupuesto, así Halley prometió correr con los gastos y es así como se publicó principia en 1687 del 5 de julio. 5 Newton era muy solitario, pero eso no le impedía crear varias ideas en hojas, varios de sus trabajos están basados en Galileo y Kepler, ya que se tenía idea la rotación de los planetas, pero no en qué forma se movían, Newton tenía que citar y de entre ellos tenía que citar Hooke, el cual seguía diciendo que los trabajos de Newton eran de él, pero sin dar pruebas. Con esto podemos decir que una razón por la cual casi no fue publicado el principia fue por la arrogancia de Hooke, otra razón sería el presupuesto de la

5

MacFarlane, S., Hanich, L., Holtzman., (Productores). Braga, B. (director). (2014). Cosmos: A Sp...