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Ep. 59 - NEWTON

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Astronomía
Portada del episodio: Ep. 59 - NEWTON
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Newton, manzanas y cohetes: ¿por qué seguimos cayendo rendidos a su gravedad?

Descubre a Newton en Astro Podcast Ep. 59, el podcast de astronomía donde la ciencia, el humor y la ley universal de la gravedad comparten micrófono.

Si hoy has visto a alguien llegar con dos kilos de manzanas y un horno portátil a la oficina, tranquilo: no se ha apuntado a MasterChef, está preparándose para entender la física de Isaac Newton. Tal como escuchamos en Astro Podcast, las bromas de pastelería sirven de excusa perfecta para recordar que, 300 años después, sus leyes siguen dictando el comportamiento de satélites, drones… y, sí, de las tartas que se caen al suelo cuando se te escurre la bandeja.

De la chispa bajo el manzano al impulso de los satélites: todo lo que Newton nos dejó en órbita

1. De la granja al cosmos: la forja de un genio

Nació el 25 de diciembre de 1642, prematuro y “tan pequeño que cabía en una jarra”, según su madre. Aquella infancia sin figuras paternas fue, paradójicamente, el trampolín de su curiosidad: construir cometas, relojes de agua y gadgets de madera era su manera de escapar de las tareas del campo. En 1661 llegó al Trinity College de Cambridge, donde prefería la biblioteca a las clases, devorando las obras de Galileo, Descartes o Fermat. Esa mezcla de autodidacta y outsider explica por qué sus primeros exámenes fueron mediocres y, sin embargo, acabó sientando las bases de la astrofísica moderna.

2. El momento eureka: la gravedad explicada con una tarta de manzana

Olvida el mito del “manzanazo”. Newton vio caer la fruta y se preguntó: “¿por qué siempre baja en vertical y no, pongamos, en diagonal?” Imagina la escena con nuestra analogía repostera: la manzana es la masa del pastel, la corteza terrestre sería la fuente de calor del horno, y la distancia entre ambos marca el punto de cocción. A menor distancia, mayor “calor” gravitatorio. Esa reflexión desembocó en la Ley de la Gravitación Universal (1687):

  • Toda partícula atrae a otra con una fuerza proporcional al producto de sus masas.
  • E inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

Con solo esa ecuación explicó desde la caída de la manzana al retorno periódico de los cometas hasta las órbitas circulares, elípticas o parabólicas. Sin telescopios espaciales ni ordenadores, bastó una pluma, mucho cálculo y la manía de no desperdiciar fruta.

3. Las tres leyes que mueven el mundo… y los cohetes

Acción, reacción y perseverancia describen igual de bien a Newton y a los lanzadores de SpaceX. Sus tres leyes del movimiento son la receta que seguimos usando para cualquier misión espacial:

  • Inercia: un cuerpo mantiene su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme salvo que una fuerza externa actúe sobre él.
  • F=ma: la fuerza es igual a la masa por la aceleración. O, en versión gimnasio, más pesa la barra, más duro empujas.
  • Acción–reacción: al expulsar gases hacia abajo, el cohete recibe un empujón equivalente hacia arriba.

Cada vez que ves despegar un Falcon 9, estás contemplando un homenaje de acero y queroseno a un caballero del siglo XVII.

4. Cálculo infinitesimal: la batidora que mezcla tiempo y velocidad

En el guion del episodio usamos un coche acelerando como analogía, pero ampliémosla. Imagina que, en lugar de un pedal, tienes una batidora de velocidad variable. Cada milisegundo cambia la potencia y, por tanto, la aceleración. Para saber qué distancia recorres necesitas sumar infinitas “lonchas” diminutas de espacio recorridas en tiempos cada vez más pequeños. Eso es una integral. Newton y Leibniz inventaron —independientemente— la herramienta que hoy permite desde predecir órbitas hasta comprimir archivos MP3 (sí, las ondas de sonido son otro festival de integrales).

La disputa entre ambos fue tan agria que la Royal Society dictaminó en 1713 que Newton llegó primero… ¡en un informe escrito por el propio Newton! Spoiler: la comunidad científica moderna reconoce la autoría compartida. Moraleja: no dejes los exámenes para septiembre, y menos las patentes.

5. Newton alquimista: luces, sombras y mercurio líquido

Aunque nos fascine el Newton de la ciencia, existía otro que buscaba la piedra filosofal, elaboraba elixires de juventud y bebía mercurio líquido. Los análisis de su cabello muestran quince veces la concentración normal del metal, algo que hoy cualquier curso de Prevención de Riesgos Laborales catalogaría de “idea pésima”. Pero, en pleno siglo XVII, la frontera entre química y alquimia era difusa, y él trabajaba en la Royal Mint persiguiendo falsificadores con la misma pasión con la que perseguía la inmortalidad.

6. Del Principia a la tecnología espacial de 2024

Los mismos principios que guiaron a Newton impulsan ahora nuestro GPS, la mecánica orbital de los satélites Starlink o el cálculo de trayectorias interplanetarias. Cuando NASA corrigió la ruta de la sonda New Horizons hacia Plutón, utilizó simulaciones basadas, en esencia, en F=G·(m₁·m₂)/r². Incluso los motores iónicos que empujan con fuerzas diminutas durante meses se diseñan aplicando la segunda ley: poca fuerza, mucha aceleración sostenida.

¿Quieres seguir leyendo historias parecidas? Curiosea todos nuestros episodios o descubre quién está detrás de los chistes de manzanas en la página Conócenos. Así verás que la divulgación y la tecnología espacial caben en el mismo cesto.

Preguntas frecuentes sobre Newton y la gravedad

¿Le cayó realmente una manzana en la cabeza a Newton?
La anécdota del golpe es, según la mayoría de historiadores, una exageración victoriana. Newton habló de “ver caer” la manzana, no de recibirla. Lo importante fue la pregunta que le inspiró: por qué todos los objetos caen verticalmente.

¿Sigue siendo válida la ley de la gravitación de Newton?
Sí, para aceleraciones y masas que no impliquen campos gravitatorios extremos. En cercanías de agujeros negros necesitamos la Relatividad General, pero para órbitas terrestres, cálculos de cohetes o incluso mareas, la fórmula newtoniana es suficientemente precisa y computacionalmente más sencilla.

¿Por qué discutió con Leibniz por el cálculo infinitesimal?
Ambos desarrollaron la misma herramienta casi a la vez. Newton la mantuvo inédita; Leibniz la publicó en 1684. Newton creyó que era plagio, y, como presidente de la Royal Society, influyó en el veredicto. Hoy se considera descubrimiento independiente y complementario.

¿Qué tiene que ver Newton con la artillería y la ingeniería militar?
Sus leyes permitieron calcular trayectorias balísticas con mucha mayor precisión. Entre 1703 y 1727 dirigió la Royal Mint y asesoró en cuestiones técnicas; sus ecuaciones se aplicaron directamente al diseño de cañones con alcance predecible, preludio de la balística moderna.

Si buscas más dudas generales sobre el programa, pásate por la FAQ del podcast.

La manzana ya ha caído, ¡solo falta que le des al play!

Descubre todos los detalles, las anécdotas y algún truco de repostería científica escuchando el episodio completo. Está disponible en tu plataforma favorita: Spotify, iVoox, Apple Podcasts… y, por supuesto, en la web oficial.

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Fuentes y referencias del episodio

  • Guion original de Astro Podcast “Ep. 59 – NEWTON” (2024)
  • https://astropodcast.net/episodios/59-newton

Intro

-Jairo, ¿se puede saber de dónde vienes?

+Manzanas traigo

—No, en serio.

+Yo también. Manzanas traigo.

—¿Pero por qué llevas una bolsa con manzanas… y por qué hay un horno en mitad del pasillo?

+Porque hoy hablamos de Newton.

—Ajá.

+Y tanto pensar en Newton me ha llevado a pensar en manzanas.

—Ajá…

+Y tanto pensar en manzanas me ha llevado a querer hacer una tarta.

—Claro. El proceso mental natural: ciencia, gravedad, física… repostería.

+Exactamente.

—Eso explica muchas cosas de cómo locuras tú los guiones.

+Y además así hacemos episodio y merienda.

-Ah, por lo del manzanazo. ¿Pero de verdad que eso pasó? Lo busco, esPERA.

+No, manzana. Traigo dos kilos.

<NOTWEB> Aquí hay que dar 2-3 segundos de silencio <\NOTWEB>

-¿Tú eres consciente de que a Alfonso le encanta ese chiste, verdad?

+Ya, ya… De hecho, cuando lo decía, he notado cómo su espíritu me daba una palmadita en la espalda.

-Yo en cambio he notado cómo se me apagaban las ganas de vivir… Me voy a poner al episodio, que para lo poco que os veo últimamente, mucho me cansáis.

- Pues fijate que a mi me pasa lo contrario. Mira, como dijo newton, ley de accion reaccion, accion es contar un chiste de mierda y mi reaccion de que me voy, anda por ahi.

+Pero Karaka, no te vayas así.

—¿Así cómo?

+Enfadado.

—No estoy enfadado. Estoy decepcionado, que es peor.

+Pero si voy a hacer tarta…

—Eso no arregla lo que has hecho.

+¿Y si le pongo también un poco de canela?

—…

+¿Y helado?

—Empieza el episodio, anda.

+Vale. Pero la tarta sigue en pie.

—Como esta intro, inexplicablemente.

Cabecera

Desde que el ser humano tiene memoria, siempre ha mirado al cielo. Estrellas, planetas,  constelaciones y demás movidas del inmenso, insondable, oscuro, aterrador, insultantemente largo a lo ancho y ancho a lo largo, caótico por naturaleza y nada acogedor espacio. Pero… ¿conoces el origen de sus historias? Empieza Astro.

La vida de Newton

Sir Isaac Newton. El autor de la teoría de la gravedad. Primer científico nombrado caballero por la Reina de Inglaterra. Una de las figuras que impulsó la física a la actualidad, y que también contribuyó a avanzar las matemáticas y el cálculo. Y un hombre con una infancia bastante difícil, la verdad.

Isaac Newton nació el 25 de diciembre de 1642, según nuestro calendario, en el seno de una familia puritana inglesa. Fue un parto prematuro, y la primera semana de su vida la pasó entre las puertas de la vida y la muerte. Su infancia no fue mucho mejor, la verdad. Huérfano de padre, pues este murió antes de su nacimiento, y abandonado a los tres años por su madre para casarse con un clérigo anglicano. El pobre Newton se crió con sus abuelos, sin ni siquiera la menor muestra de cariño entre ellos. Una familia desestructurada de libro, vamos.

Lo cierto es que el ambiente en el que se crió Newton no ayudó a hacerle mejor persona. Por ejemplo, se sabe que Newton se peleó con los chicos mayores del colegio, agarrándoles de las orejas y estampando su cara contra la pared de la iglesia. Lo que hemos descubierto es que esta pelea se declaró en mitad de clase, que el profesor azuzó a los dos muchachos, y que el hijo del maestro le dijo que restregase la nariz del derrotado contra la iglesia.

Y, sin embargo, el genio de Newton era indudable. Los muchachos le evitaban, pues creían que Newton se iba a aprovechar de ellos con su agilidad mental. Así que Newton aumentó sus amistades del género femenino, a las cuales deleitaba tallando casas de muñecas, cometas, farolillos y pequeños artilugios. Sin embargo, a más compartía sus conocimientos y regalos, más trataban de evitarle el resto de muchachos de su edad.

La aventura escolar de Newton se acabó cuando le necesitaron de vuelta en la granja su madre y su nuevo padrastro. Sin embargo, el joven Isaac no tenía ningún interés en el campo ni en las ovejas de la familia. El maestro del pueblo insistió en que lo mejor era mandarlo a la Universidad, y él mismo le dio vivienda para que se preparase para entrar. Y así, a las 19 años, Newton entró en la Universidad de Cambridge.

Este cambio de ambiente, sin embargo, no afectó mucho a la dimensión social del joven genio. Newton nunca asistió regularmente a sus clases, ya que su principal interés era la biblioteca. Se graduó en el Trinity College como un estudiante mediocre debido a su formación principalmente autodidacta, leyendo algunos de los libros más importantes de matemática y filosofía natural de la época.

Sin embargo, después de su graduación, comenzó a interesarse en la formación con profesores. Comenzó a asistir a las clases de matemáticas de Isaac Barrow, y se formó en los descubrimientos de Galileo, Huygens, Fermat, Descartes… Las nuevas concepciones sobre geometría, óptica y cálculo le fascinaron.

En 1672 Newton ingresó en la Royal Society, la institución fundada en Londres en 1660 que reunía a los principales científicos ingleses. Ese mismo año presentó ante sus miembros una memoria titulada Nueva teoría de la luz y los colores, en la que explicaba la relación entre la luz blanca solar y los colores del arcoíris. Meses más tarde, también presentó su propio telescopio. Y antes de que acabase el año, abandonó la Royal Society entre rencores contra el principal crítico de sus trabajos, Robert Hooke.

Y sin embargo, sería precisamente una carta de Hooke la que le pondría a resolver el mayor de sus descubrimientos: la gravedad. Newton determinó que la única manera en la que se podía explicar el movimiento de los planetas era si había alguna fuerza invisible que los unía con el sol. Gracias a su propio telescopio, pudo fijarse en las trayectorias de los planetas y determinar matemáticamente la relación que debía cumplirse. Sin saberlo, acaba de descubrir la gravedad.

La gravedad

Cuatro grandes descubrimientos nos ha dejado Newton a todos los que disfrutamos de la física: las tres leyes de Newton, y la ley de la gravedad. Dado que los planetas no se mantienen moviéndose en línea recta, debía habrrer una fuerza que tirase de ellos. Y esta fuerza debía aplicarse de la misma manera y en sentido opuesto sobre lo que estuviese tirando. Y debía depender de la masa y distancia entre los cuerpos.

La ley de la gravedad de Newton le permitió explicar todos los fenómenos físicos del universo en virtud de una fuerza que concibió como universal: las manzanas caen por la misma causa que se mueven los planetas o regresan los cometas. La gravedad actuaba como una especie de muelle tensado que trataba de unir los planetas, y que explicaba sus órbitas.

¿Y cómo se le ocurrió esta idea a Newton? Pues la investigación de los expertos en historia científica dejan una cosa clara: no fue de un manzanazo en la cabeza. En su lugar, el propio Newton cuenta que se le ocurrió la idea al ver una manzana caer en la casa de su madre. En ese momento, Newton simplemente se preguntó “pero, ¿por qué la manzana siempre cae en vertical? ¿Y si…. la fuerza es la misma para la manza que para la luna? ¿Por qué la luna no se cae?”

Algunos objetaron que la teoría de la gravitación suponía una acción a distancia entre los cuerpos, algo que repugnaba a la razón. El propio Newton reconocía que una acción a distancia de ese tipo «es un absurdo tan grande que no creo que pueda caer jamás en él ningún hombre que tenga facultad y pensamientos de alguna competencia en asuntos filosóficos», y decía estar convencido de que la gravedad debía ser causada por un agente, aunque no sabía cuál, ni si era material o inmaterial.

Y tales eran las dudas de Newton que originalmente descartó su descubrimiento. Sería su amigo Edmund Halley, el del cometa, el que le convencería para que publicara una de las obras más importantes de la historia de la ciencia: “Principios matemáticos de la filosofía natural”.

Fueron precisamente estos descubrimientos los que le convirtieron en el primer científico armamentístico del país. Sus estudios fundamentales sentaron las bases para el diseño de cañones más precisos y el estudio de la trayectoria de proyectiles, mejorando la capacidad de apuntado de los ingenieros militares de la época.

Pero también la alquimia y el cálculo

La obra que inmortalizó a Newton estuvo más cerca de la chimenea que del éxito, fruto de un hombre encerrado en sí mismo que no toleraba las críticas. Precisamente este ostracismo fue la causa del secreto de dos de sus pasiones: la alquimia y el cálculo.

Vayamos primero con el cálculo. En 1684, antes de que Newton publicase sus principios matemáticos, el alemán Godofredo Leibniz publicó una pequeña invención llamada cálculo infinitesimal. Si alguna vez has detestado las integrales, puedes echarle la culpa a Leibniz y a Newton, los cuales las descubrieron más o menos a la vez. Actualmente, usamos la nomenclatura de Leibniz, que es bastante más corta y rápida de escribir.

Para los que tengáis la suerte de no conocer las integrales, os explicamos rápidamente su significado con un ejemplo práctico. Pensemos en un coche. Cuando pisas el acelerador, el coche aumenta su velocidad. A más tiempo pises el acelerador, más velocidad alcanza el coche. La fórmula básica de la velocidad, en este aspecto, es que la velocidad final es igual a la inicial más la aceleración multiplicada por el tiempo que se ha acelerado.

Cuando aceleras de forma constante, es bastante simple. 10s de 10 metros por segundo al cuadrado de aceleración da una velocidad de 100. Sencillo. Pero es que los coches no aceleran de forma constante, ni siquiera si son automáticos y tú no levantas el pie del acelerador. A medida que va variando el tiempo, también varía la aceleración del coche. En ese caso, ¿cómo calculas la velocidad final del coche?

Bueno, pues podrías ir midiendo la velocidad a cada segundo. En el primer segundo aceleras a 10, en el siguiente a 9, en el siguiente a 8… Y como la velocidad sólo se incrementa segundo a segundo, vas encadenando esta suma. Incluso una medida más precisa sería medir la aceleración cada medio segundo. No, cada décima de segundo. No, mejor aún, ¡cada milésima! Aunque van a salir muchas, pero que muchísimas sumas.

Las integrales realizan estas muchísimas sumas, y más aún, al dividir cada segundo en infinitos fragmentos. De ahí lo del cálculo infinitesimal. Y para que no haya que sumar tanto, resolver una integral es encontrar la fórmula que te permite calcular el resultado de la suma.

No sabéis el enfado que se cogió Newton cuando vio los trabajos de Leibniz. Que si él había hecho eso 20 años antes, pero es que se le había pasado publicarlo. Que si Leibniz le había robado el trabajo. Se produjo un auténtico cisma en la ciencia de finales del siglo 17, dividiéndose entre aquellos que apoyaban al genio de Newton, y los que creían en la inocencia de Leibniz.

Casi 30 años después de la publicación original de Leibniz, en 1713, la Royal Society formó un comité para decidir de una vez por todas quién había inventado el cálculo infinitesimal. La conclusión fue que Newton se le había anticipado a Leibniz por muchos años, y que Leibniz se había plagiado. El hecho de que Newton fuese el por aquel presidente de la Royal Society, y principal autor del informe… Digamos que no sirvió para acabar la disputa. A día de hoy, sabemos que los dos llegaron a las mismas conclusiones por caminos diferentes, pero jamás fueron capaces de aceptarlo.

Este carácter vengativo y rencoroso de Newton le acompañó desde pequeñito. Y su amor por la alquimia, prohibida como tal en el siglo 17, no le ayudó a suavizarse. El interés por la alquimia era muy corriente entre los científicos del siglo XVII que deseaban investigar la naturaleza de la materia. Y Newton estaba completamente ensimismado en la búsqueda de la piedra filosofal, la sustancia alquímica que contendría los secretos para el rejuvenecimiento, el elixir de la vida, transformar el plomo en oro y, finalmente, la inmortalidad.

Desde joven, Newton desconfiaba de la medicina oficial y usaba sus conocimientos para automedicarse. Muchos historiadores consideran su uso de remedios alquímicos como la fuente de numerosos envenenamientos que le produjeron crisis nerviosas durante gran parte de su vida. Los análisis de sus restos han revelado una dosis 15 veces mayor de mercurio en su cabello a lo esperado, lo que indicaba que Newton bebía mercurio líquido como elixir de la eterna juventud. Como el mercurio es un metal líquido, y era capaz de “permanecer en su forma”, Newton creía que bebiendo mercurio no moriría. Esto no es verdad. Por favor no bebáis mercurio. Es muy malo para la salud.

Cierre

A pesar de sus envenenamientos, Newton murió a los 84 años de un problema renal en marzo de 1727. Fue enterrado en la abadía de Westminster, una muestra del reconocimiento y gran importancia del científico en la sociedad británica. La mente que culminó la revolución científica iniciada por Galileo.

Si quieres seguir los pasos de Newton, por favor, no bebas mercurio. De verdad, que es muy malo. Mejor vete a dar un paseo por el campo, y mira manzanas, a ver si te dan alguna idea buena.

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Nos vemos en el próximo episodio con más historietas del espacio!

Astro la vista!

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