En la víspera de Navidad de 1664, un residente de Londres llamado Goodwoman Phillips fue encontrado muerto en el distrito de St. Giles in the Fields. Las señales en su cuerpo —los ganglios linfáticos inflamados— no dejaban duda respecto a la causa de la muerte. Sellaron su casa y en la puerta escribieron en rojo las palabras “Que Dios se apiade de nosotros”. Phillips murió de la peste bubónica.
Durante los meses siguientes sólo se reportaron unas pocas muertes más a causa de la peste. Pero en abril, los números comenzaron a incrementar rápidamente. Cuando llegó el verano, la muerte rondaba por todas partes. Los registros de mediados de julio cuentan 2.010 muertes entre todas las parroquias de Londres. La cifra de muertos una semana más tarde saltó a 7.496. En un período de 18 meses, la Gran Plaga de Londres, como llamaron a la epidemia, cobró más de 100.000 vidas, casi la cuarta parte de la población de la ciudad.
En ese momento, como ahora, el distanciamiento social era una respuesta importante ante el brote mortal. Los residentes de la ciudad que podían solventarlo huyeron hacia el campo. Entre las instituciones que cerraron se encontró la Universidad de Cambridge, y entre los estudiantes que regresaron a sus hogares para lo que hoy llamamos una «cuarentena», estaba un estudiante de matemáticas de 23 años llamado Isaac Newton.
Durante el siguiente año y medio, Newton permaneció en la granja de su familia en Lincolnshire, leyendo, estudiando y pensando solo. Mientras la peste bubónica arrasaba por todas partes, Newton, aislado, se embarcó en lo que después describió como el período intelectual más productivo de su vida.
La peste negra, peste bubónica o muerte negra (Black Death), causada por la bacteria Yersinia pestis, ha sido una de las pandemias más devastadoras en la historia de la humanidad. Afectó a Europa en el siglo XIV y alcanzó su punto máximo entre 1347 y 1353, matando a más de un tercio de la población europea
alcanzó su punto máximo entre 1347 y 1353, matando a más de un tercio de la población europeaUn tema que siempre le había interesado a Newton era la luz y el color. Dos años antes, al visitar la feria anual de Sturbridge cerca de la universidad, había comprado un pequeño prisma. Él se había fascinado con la manera en que el prisma parecía cambiar la luz blanca en un espectro de colores similar al arcoíris. Nadie entendía de dónde salían esos colores. Una teoría era que el vidrio de alguna manera agregaba color a la luz que sin él era incolora.
Newton decidió usar su ausencia forzada en Cambridge para tratar de develar el misterio. Colocando el prisma en diferentes posiciones mientras el sol entraba por su ventana orientada al sur, él prestó atención dónde aparecían los colores sobre la pared al otro lado de la habitación. Lentamente llegó a comprender que el prisma refractaba, es decir doblaba, la luz del sol y en el proceso revelaba los colores que la componían. Newton había descubierto que la luz blanca es una mezcla de todos los colores del arcoíris, pero que esos colores se vuelven visibles sólo cuando los rayos de luz son refractados a diferentes ángulos.
Toda la óptica moderna se construye sobre el descubrimiento de Newton. Pasaron otros siete años antes de que comunicara a alguien sus descubrimientos, y transcurrieron casi otros 40 años hasta que los publicó. Pero las ideas innovadoras datan de esos meses de cuarentena en una granja en Lincolnshire.
Eso no era lo único que ocupaba la mente de Newton. Él dedicó su atención al movimiento y la inercia, y lo que en ese momento era el problema no resuelto de cómo medir el cambio de velocidad y dirección de un objeto en vuelo. Si se arroja una flecha o se dispara una bala de cañón, ellas suben, luego gradualmente disminuye su velocidad y finalmente cambian de dirección y caen. ¿Pero qué es lo que determina su velocidad y su dirección? Este era un misterio que nadie había logrado resolver, hasta que Newton focalizó su atención en el tema del movimiento y cómo es gobernado. Gradualmente logró encontrar las tres leyes esenciales que permiten comprender el movimiento:
- Un cuerpo en reposo continúa en reposo y un cuerpo en movimiento continúa en movimiento, a menos que se le aplique una fuerza externa.
- La aceleración que adquiere un cuerpo es proporcional a la fuerza aplicada, y la constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo. En notación matemática: F=ma.
- A cada acción siempre se opone una reacción igual pero de sentido contrario
Las leyes de Newton fijaron las cimientos para la mecánica clásica, y sobre ellas generaciones de físicos construyeron grandes edificios. La matemática necesaria para derivar estas leyes (que involucraban múltiples variables con continuos cambios de cantidades) no existía en los días de Newton. Por eso él inventó una disciplina matemática completamente nueva. Él la llamó su “método de fluxiones”, aunque eventualmente fue conocido como cálculo diferencial. (De forma independiente también lo desarrolló más tarde el erudito alemán Gottfried Leibniz). Sin el cálculo, la matemática moderna, la ingeniería y la estadística serían imposibles.
Cualquiera de estos logros ya habría asegurado la fama de Newton. Pero la elevación que logró durante sus meses de aislamiento fue todavía mayor.
Un día estaba en el jardín y cayó una manzana (o por lo menos eso fue lo que recordó cuando era anciano, décadas más tarde). El joven estudiante universitario reflexionó sobre la fuerza que atrajo a esa manzana hacia la tierra. Era una fuerza que parecía operar incluso a grandes distancias: inclusive una manzana que cayera del árbol más alto que se pueda imaginar, seguiría llegando al suelo. ¿A qué distancia llegaba esta fuerza? Quizás hasta la luna. Sin embargo la luna no cae a la tierra sino que gira a su alrededor. ¿Por qué?
Una página de las anotaciones de Isaac Newton sobre la luz y el color, escrita durante su annus mirabilis en 1665-66.
El problema del movimiento celestial era conflictivo para los intelectuales de la ápoca de Newton. Ellos podían imaginar un globo oscilando en una cadena, girando constantemente, sostenido en una órbita estable por la fuerza centrípeta. Sin embargo, si se corta la cadena y deja de girar, el globo vuela en línea recta. Pero los cuerpos celestiales no salen volando en línea recta. Aunque no están atados con cadenas, se mueven en órbitas fijas. ¿Cómo es posible?
Al estar solo en Lincolnshire, Newton resolvió el problema: él descubrió la ley de gravedad. La misma fuerza que atrae una manzana hacia la tierra es la que mantiene a los planetas distantes en sus órbitas. Esa era la cadena que unía la luna a la tierra y a los planetas al sol. La gravedad no se puede ver ni tocar, pero se la puede probar de forma matemática. Newton llenó muchas páginas con sus cálculos y eventualmente llegó a la fórmula que él afirmó “permite explicar el sistema del mundo”.
Durante casi 20 años Newton no le contó a nadie su descubrimiento. Cuando finalmente publicó su grandioso tratado sobre el movimiento y la gravedad, llamado en latín Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Principios matemáticos de la Filosofía natural), el efecto fue sísmico. En las palabras de Alan Charles Kors, profesor de historia de la Universidad de Pensilvania, los descubrimientos de Newton son “una de las más extraordinarias síntesis científicas en la historia de la mente humana”.
En general se considera que el Principia es uno de los libros más importantes en la historia de la ciencia. Su obra sacudió a la civilización occidental, porque demostró como ninguna obra previa que el universo tiene leyes, es lógico y cognoscible. Para los habitantes profundamente piadosos de Europa, eso significaba que los meros mortales podían percibir el plano mismo de la creación. Estudiar el mundo de forma empírica, entender su funcionamiento, era acercarse a la mente de Dios más de lo que alguna vez pensamos que era posible. Lo que Newton entendió durante los meses de la plaga que lo mantuvo en su hogar, impuso al mundo un orden matemático que cerró para siempre la puerta a la era de la magia y abrió el camino a algo mucho más maravilloso: el triunfo de la ciencia moderna. Ese período increíblemente fructífero de “distanciamiento social” se conoce como el annus mirabilis (el año de los milagros) de Newton.
A diferencia de tantos que murieron durante la Gran Plaga en Londres, Newton vivió muchos años. Cuando murió en 1727 tenía 84 años y lo enterraron con grandes honores.
Pero su epitafio más famoso fue la copla que escribió el poeta inglés Alexander Pope:
La naturaleza y sus leyes yacían ocultas en la noche;
Dios dijo: “Que sea Newton” y todo se hizo luz.
Este artículo apareció originalmente en Arguable, el e-mail de Jeff Jacoby, producido por el Boston Globe.
