1 Newton Los colores de la luz
2 Investigación de los colores de la luz en el siglo XVII Motivación principal: explicar el arco iris Motivación principal: explicar el arco iris Modo de investigar el fenómeno natural: adaptarlo al laboratorio Modo de investigar el fenómeno natural: adaptarlo al laboratorio - controlar las condiciones de la producción del fenómeno - poder reproducirlo a voluntad - controlar las condiciones de la observación Autores principales antes de Newton: Autores principales antes de Newton: - Descartes: la luz como flujo de partículas - Grimaldi: la luz como fluido compresible - Hooke: la luz como un pulso Modo de explicación según los cánones del mecanicismo Modo de explicación según los cánones del mecanicismo
3 Explicación de Robert Hooke Al penetrar en el medio M los pulsos AD, BE, CF cambian de velocidad y se deforman Al penetrar en el medio M los pulsos AD, BE, CF cambian de velocidad y se deforman Dentro del medio los pulsos GH, IK se debilitan más hacia H y K que hacia G e I Dentro del medio los pulsos GH, IK se debilitan más hacia H y K que hacia G e I Las deformaciones de los pulsos son percibidas por el ojo como colores: violeta hacia H y K; rojo hacia G e I Las deformaciones de los pulsos son percibidas por el ojo como colores: violeta hacia H y K; rojo hacia G e I
4 Rasgos de la explicación mecanicista Explicación por causas Explicación por causas - Rechazo a las “cualidades ocultas” de la física medieval como entidades causales - Búsqueda de causas mecánicas Dinámica de la explicación Dinámica de la explicación - Hipótesis sobre la naturaleza de la luz (corpúsculos, fluido, pulso). Para Hooke la luz blanca es un “pulso simple”. - Modelo mecánico: interacciones de la luz con el medio - Modificaciones sufridas por la sustancia de la luz - Interpretación de las modificaciones como colores
5 Problemas de la explicación mecanicista Idea de ciencia natural Idea de ciencia natural - Salvar los fenómenos - Brecha entre matemáticas y ciencia Arbitrariedad de los modelos - Carencia de necesidad Arbitrariedad de los modelos - Carencia de necesidad - Explicación apenas hipotética - Falta de certeza - Sólo se puede argumentar la plausibilidad de la explicación, no su verdad Explicación cualitativa Explicación cualitativa - Ninguna posibilidad de cuantificar, medir, matematizar Imposibilidad de diseñar experimentos para falsear las hipótesis Imposibilidad de diseñar experimentos para falsear las hipótesis - Experimento concebido sólo como instancia de descubrimiento Imágenes más que conceptos Imágenes más que conceptos - Explicar es construir una imagen plausible de lo que ocurre - No se acuñan conceptos que permitan establecer nexos precisos con elementos de la observación
6 Newton Investigación sobre los colores de la luz Artículo de 1672 Philosophical Transactions
7 Primer párrafo - Artículo de 1672 "Para cumplir con mi reciente promesa, le informo sin más ceremonia que a comienzo del año de 1666 (en cuyo momento me aplicaba en pulir vidrios ópticos de formas distintas a la esférica) me procuré un prisma triangular de vidrio para intentar el célebre fenómeno de los colores. "Para cumplir con mi reciente promesa, le informo sin más ceremonia que a comienzo del año de 1666 (en cuyo momento me aplicaba en pulir vidrios ópticos de formas distintas a la esférica) me procuré un prisma triangular de vidrio para intentar el célebre fenómeno de los colores. “Y para lograrlo, habiendo oscurecido mi cuarto y abierto un pequeño orificio en las persianas para dejar entrar una cantidad conveniente de luz solar, coloqué mi prisma a la entrada de la luz de tal manera que pudiese ser refractada en la pared opuesta. “Y para lograrlo, habiendo oscurecido mi cuarto y abierto un pequeño orificio en las persianas para dejar entrar una cantidad conveniente de luz solar, coloqué mi prisma a la entrada de la luz de tal manera que pudiese ser refractada en la pared opuesta. “Al comienzo constituyó una diversión muy placentera observar los vívidos e intensos colores así producidos; pero después de un rato, aplicándome en considerarlos de manera más circunspecta, me sorprendí de verlos en una forma oblonga, forma que, según las leyes conocidas de la refracción, yo esperaba que hubiese sido circular." “Al comienzo constituyó una diversión muy placentera observar los vívidos e intensos colores así producidos; pero después de un rato, aplicándome en considerarlos de manera más circunspecta, me sorprendí de verlos en una forma oblonga, forma que, según las leyes conocidas de la refracción, yo esperaba que hubiese sido circular."
8 El experimento del prisma
9 Aspectos circunstanciales Defectos del prisma Tamaño finito del Sol
10 Experimentum Crucis
11 Premisas de la teoría La luz está formada por “rayos” La luz está formada por “rayos” - Cada rayo tiene disposición para recibir un solo color - Existen rayos para todos los colores y todos los matices de un color - Cada rayo posee una única refrangibilidad - Las propiedades de cada rayo –color y refrangibilidad- son inmutables La ley de la refracción es válida pero debe ser modificada: la refrangibilidad depende también del color La ley de la refracción es válida pero debe ser modificada: la refrangibilidad depende también del color La luz blanca es una mezcla de rayos de todos los colores La luz blanca es una mezcla de rayos de todos los colores Rayo Color Refrangibilidad
12 La explicación del alargamiento del espectro en el experimento del prisma La luz blanca proveniente del Sol que cae sobre el prisma tiene rayos de todos los colores La luz blanca proveniente del Sol que cae sobre el prisma tiene rayos de todos los colores Como cada rayo posee una refrangibilidad que le es propia, cada rayo sale del prisma a un ángulo determinado Como cada rayo posee una refrangibilidad que le es propia, cada rayo sale del prisma a un ángulo determinado Los distintos colores ocupan posiciones distintas sobre la pared Los distintos colores ocupan posiciones distintas sobre la pared
13 Aspectos de método en la investigación de Newton - I La observación - Ninguna observación es “ingénua” - Siempre se observa desde una perspectiva que determina:. lo que se observa. la selección de los elementos observados. la jerarquización de los elementos observados - Lo observado es una “construcción” que obedece a propósitos y orientaciones previamente determinados Hooke privilegió en la observación del fenómeno los colores Newton, al darse cuenta de una posible contradicción con la ley de la refracción, privilegió la forma alargada del espectro
14 Aspectos de método en la investigación de Newton - II El problema -Un mismo fenómeno, según la perspectiva desde la cual se aborda, puede dar lugar a problemas muy distintos - El problema y la forma cómo éste se formula moldean la investigación Problema antes de Newton: Problema antes de Newton: - Explicar, según los cánones del mecanicismo, la aparición de los colores: ¿cómo se forman colores a partir de la luz blanca? Problema de Newton: Problema de Newton: - Investigar la contradicción (aparente o real) entre la forma del espectro y la ley de la refracción: ¿por qué se alarga el espectro, en aparente contradicción con la ley de la refracción?
15 Aspectos de método en la investigación de Newton - III La explicación - Explicar un fenómeno es dar razón de él - El tipo de explicación y su forma dependen de la perspectiva adoptada Explicar según el mecanicismo : Idear una representación (modelo) causal del fenómeno que sólo ponga en juego entidades materiales e interacciones entre ellas Explicar según el mecanicismo : Idear una representación (modelo) causal del fenómeno que sólo ponga en juego entidades materiales e interacciones entre ellas Explicar según Newton : Representar conceptualmente el fenómeno de tal manera que pueda ser lógicamente comprendido a partir de las premisas generales de la teoría Explicar según Newton : Representar conceptualmente el fenómeno de tal manera que pueda ser lógicamente comprendido a partir de las premisas generales de la teoría
16 Explicación del arco iris
17 Aspectos de método en la investigación de Newton - IV El experimento - En física se ponen en práctica ideas distintas de experimento que cumplen a su vez propósitos distintos Idea de experimento en el mecanicismo Idea de experimento en el mecanicismo - Es un punto de partida - Suministra elementos para encontrar algo nuevo. Es una instancia de descubrimiento Noción fuerte de experimento en Newton Noción fuerte de experimento en Newton - Es una instancia de corroboración - Se diseña y se interpreta a partir de la teoría - Sus resultados se comparan con resultados previstos desde la teoría
18 Ejemplo de experimento Propósito: corroborar (o falsear) la premisa según la cual la luz blanca es una mezcla de todos los colores Propósito: corroborar (o falsear) la premisa según la cual la luz blanca es una mezcla de todos los colores Idea: separar y luego unir en un punto todos los colores Idea: separar y luego unir en un punto todos los colores Comprobar si en ese punto se obtiene el color blanco Comprobar si en ese punto se obtiene el color blanco Mostrar que si se suprime algún color no se obtiene el color blanco Mostrar que si se suprime algún color no se obtiene el color blanco
19 Aspectos de método en la investigación de Newton - V Delimitación de un campo de trabajo - La teoría delimita un campo de preguntas y problemas que pueden ser legítimamente respondidas por ella - Se construye un juego de lenguaje. Preguntas legítimas: problemas relativos a la combinatorias de los colores. Preguntas ilegítimas: naturaleza de la luz y de los colores
20 Consecuencias tecnológicas de la investigación - I Problema: si la refrangibilidad depende del color, en una lente cada color tendrá un punto distinto de convergencia Problema: si la refrangibilidad depende del color, en una lente cada color tendrá un punto distinto de convergencia Al observar una estrella por el telescopio se producen muchas imágenes superpuestas Al observar una estrella por el telescopio se producen muchas imágenes superpuestas Se produce una aberración cromática Se produce una aberración cromática
21 Una consecuencia tecnológica: El telescopio de reflexión Los rayos de todos los colores se reflejan de la misma manera Los rayos de todos los colores se reflejan de la misma manera Se elimina la aberración cromática Se elimina la aberración cromática La imagen se forma en O La imagen se forma en O El espejo la traslada al ocular O´ El espejo la traslada al ocular O´
22 Telescopio de Newton
23 El debate con Robert Hooke Juicio de Hooke sobre el trabajo de Newton Juicio de Hooke sobre el trabajo de Newton - Hooke juzga el trabajo de Newton desde su propio punto de vista: piensa que Newton está explicando la aparición de los colores hipotéticamente - Hooke se sorprende de que Newton defienda la verdad de su teoría. Newton, según Hooke, peca de dogmatismo - Según Hooke muchas formas de explicación distintas pero equivalentes son posibles. Ninguna de ellas puede abrogarse un carácter de verdad Estrategia de Hooke: aceptar la validez de las observaciones de Newton pero negar el carácter de necesidad que éste le concede a su teoría Estrategia de Hooke: aceptar la validez de las observaciones de Newton pero negar el carácter de necesidad que éste le concede a su teoría - "...el mismo fenómeno se resuelve por mi hipótesis tan bien como por la suya sin ninguna clase de dificultad o de distorsión” - "...no veo ninguna necesidad absoluta de nada que haya dicho [Newton] hasta ahora, puesto que la cosa es susceptible de ser explicada sin hacer uso de aquella suposición tan inteligiblemente como admitiéndola”.
24 Newton: contra las hipótesis Newton: las hipótesis no tienen cabida en la filosofía natural "Examinar cómo los colores pueden ser explicados hipotéticamente está más allá de mi propósito. Nunca intenté mostrar en qué consiste la naturaleza y la diferencia de los colores, sino solamente mostrar que de facto ellos son cualidades originales e inmutables de los rayos que los exhiben…” "Examinar cómo los colores pueden ser explicados hipotéticamente está más allá de mi propósito. Nunca intenté mostrar en qué consiste la naturaleza y la diferencia de los colores, sino solamente mostrar que de facto ellos son cualidades originales e inmutables de los rayos que los exhiben…” "... yo sabía que las propiedades que establecí sobre la luz podían ser explicadas en alguna medida no sólo por ésta [la hipótesis corpuscular] sino por muchas hipótesis mecánicas. Y, por lo tanto, escogí declinarlas todas y hablar de la luz en términos generales, considerándola abstractamente como algo que se propaga en todas direcciones en línea recta a partir de los cuerpos luminosos, sin determinar qué es esa cosa..." "... yo sabía que las propiedades que establecí sobre la luz podían ser explicadas en alguna medida no sólo por ésta [la hipótesis corpuscular] sino por muchas hipótesis mecánicas. Y, por lo tanto, escogí declinarlas todas y hablar de la luz en términos generales, considerándola abstractamente como algo que se propaga en todas direcciones en línea recta a partir de los cuerpos luminosos, sin determinar qué es esa cosa..."