El determinismo científico en la ciencia newtoniana
La ciencia que surgió en el siglo XVII se ha clasificado como determinista porque descubrió unas leyes precisas que gobernaban el movimiento de los cuerpos en la Tierra y los movimientos planetarios. Más precisamente, encontró unas leyes matemáticas que describían el movimiento de los cuerpos terrestre y de los planetas creando dos disciplinas matemáticas que se conocieron como Mecánica Analítica o Racional y Mecánica Celeste.
La ciencia moderna fue elaborada por una serie de científicos creyentes, por lo que se podría pensar que la mano Dios intervenía en las cosas naturales. Descartes creía en un Dios creador, infinito, eterno, inmutable, omnisciente y omnipotente, causa primera de todas las cosas. Ese Dios había creado la materia y la había dotado de una cantidad de movimiento. El Dios Creador cartesiano fue una de las inspiraciones para que Descartes formulara la ley de conservación del movimiento. El Dios cartesiano era la causa primera de su universo mecanicista. El mundo creado por Dios funcionaba como una máquina y las consecuencias de los procesos estaban condicionados por esa causa que actuaba de motor primero
Igualmente Newton manifiesta su creencia en un Dios creador en el Escolio General de sus Principia (1687) cuando dice:
“Este elegantísimo sistema del Sol, los planetas y los cometas sólo pudo originase en el consejo y dominio de un ser y poderoso e inteligente… Este rige las cosas, no como alma del mundo, sino como dueño de los universos…El Dios supremo es un ente eterno, infinito y absolutamente perfecto… Es eterno e infinito, omnipotente y omnisciente, esto es, existe desde la eternidad a la eternidad y está presente desde lo infinito hasta lo infinito. Rige todo y conoce todo cuanto es o puede ser hecho…”
Newton cree en una inteligencia divina, que existía desde siempre y que está extendida por todo el universo. Esta inteligencia conocería el presente, el pasado y el futuro con todo lo que ha sucedido o pueda suceder. Pero se debe hacer notar que Newton hace estas manifestaciones en uno de los Escolios, que eran consideraciones filosóficas y opiniones plausibles que estaban fuera del corpus científico de los Principia, que, con esta excepción, tenían un tratamiento puramente matemático. No obstante, Newton creyó necesario hacer estas concesiones a consideraciones no matemáticas tanto por ser una persona extremadamente creyente, como por poner de manifiesto que sus innovadores resultados estaban dentro de los principios filosóficos de su tiempo.
Newton pensaba que con sus métodos matemáticos se había aproximado a las leyes del movimiento con las que Dios había dotado a la materia. El mundo newtoniano era un universo gobernado por unas leyes fijas, las leyes del pensamiento divino, que permitían hacer predicciones sobre el movimiento de los cuerpos.
El pensamiento había cambiado algo cien años después de la publicación de la obra de Newton. Cuando Pierre S. Laplace (1749-1827) presentó a Napoleón el segundo tomo de su obra Traité de Méchanique céleste (1799-1825), Napoleón le señaló que le habían comentado la extrañeza de que en un libro, tan importante como el suyo, escrito sobre el sistema del universo no mencionara ni una sola vez a su Creador. A lo que Laplace contestó Señor, no he necesitado esa hipótesis.
Poco tiempo después Napoleón le comentó la respuesta que le había dado de Laplace al matemático J.L. Lagrange (1732-1813), quien exclamó Dios es una bella hipótesis que explica muchas cosas. Y cuando la respuesta de Lagrange llegó a oídos Laplace, este exclamó: Aunque Dios es una hipótesis que puede explicarlo todo, no permite predecir nada.
Lagrange era uno de los matemáticos más importantes del Imperio Napoleónico, que años antes, en su monumental Mecánica Analítica (1772-1788), había reformulado la mecánica de Newton a partir del cálculo infinitesimal y del principio de mínima acción creando lo que se conoce como Mecánica Lagrangiana y a la que Laplace debe mucho del aparato matemático de su obra.
Debemos señalar que Newton no fue capaz de explicar ciertas irregularidades en las órbitas de algunos planetas que afectaban a la estabilidad del sistema solar y Newton hacía intervenir entonces a Dios para que con su mediación el sistema siguiese funcionando. La respuesta de Laplace a Napoleón quizás se apoya en el hecho de que su Mecánica celeste explicaba el funcionamiento del sistema solar y su estabilidad por procedimientos matemáticos, sin la necesidad de apoyarse en la mediación divina. Creyente o no Laplace pensaba que había completado unas leyes que permitían hacer predicciones sin la ayuda divina, sólo con la ayuda de las matemáticas
Laplace, en el prefacio de su obra Théorie analytique des probabilités (1812), expresó la forma más conocida de la imagen determinista de la naturaleza derivada del sistema newtoniano. Aseguraba que conociendo perfectamente las condiciones iniciales del presente, mediante el cálculo matemático, podemos conocer las situaciones del pasado y del futuro. A esa inteligencia calculadora capaz de aplicar las fórmulas se le ha conocido como el demonio de Laplace. Laplace decía:
“Es nuestro deber considerar el estado actual del universo como un efecto de su anterior estado y como la causa de uno que lo sucederá. Si fuera posible tener por un instante una inteligencia que pudiera abarcar todas las fuerzas que animan a la Naturaleza y la situación respectiva de los seres que la componen – una inteligencia lo suficientemente enorme como para someter al análisis estos datos – comprendería en la misma fórmula el movimiento de los cuerpos más grandes del universo y el del átomo más liviano; para ella nada sería incierto y el futuro, así como el pasado, se presentaría ante sus ojos”.
Esta situación era excesivamente optimista y con las matemáticas no se había conseguido eso, por una parte es imposible que la inteligencia pudiera llegar a conocer todas las fuerzas de la naturaleza y, por otra, las ecuaciones serían tan enormes que sólo las podría plantear y resolver ese demonio calculador en el que pensaba Laplace. Además, aun conociendo el tipo de ecuación que se debe plantear y las condiciones iniciales no siempre el demonio de Laplace podría resolver, porque, por ejemplo, en el problema de los tres cuerpos, que consiste en calcular las posiciones y las velocidades de tres cuerpos de cualquier masa en un instante dado, no es soluble por cuadraturas por ser un problema sensible a las condiciones iniciales. Lo que quiere decir que pequeñas variaciones en las condiciones iniciales conducen a soluciones totalmente diferentes, produciendo una situación caótica y por tanto no determinista.
La idea de que todo estaba determinado, que podía deducirse de unos principios o que se conocía la forma en que evolucionaban las cosas, es una creencia extracientífica. La idea determinista surge de una extrapolación a toda la ciencia de los éxitos logrados por la mecánica y en la astronomía. Suponiendo que si en astronomía y mecánica las cosas son previsibles, la previsión puede hacerse sobre todos los fenómenos físicos que sucedan desde lo más grande a lo más pequeño.
En la idea determinista no es ajena la idea de un Dios inteligente que creó la materia y la dotó de unas leyes. El hombre, al estudiar la naturaleza, está profundizando en la comprensión de las leyes con las que Dios la dotó. El optimismo determinista de la ciencia moderna consideró que Newton había descubierto las leyes de movimiento de la materia y que era cuestión de tiempo completar el conocimiento de las otras leyes divinas que gobernaban el resto de los fenómenos.
Los métodos de la mecánica clásica se aplicaron a diversos campos de la física, como la hidrostática, la electricidad, o el magnetismo y funcionaron bien durante más de dos siglos. Pero, a finales del siglo XIX, su generalidad se empezó a cuestionar con la mecánica estadística y aunque en esta salvó el determinismo evitando el azar a nivel de los átomos considerando comportamientos globales, promedios y funciones de estado se descubrieron áreas que no se podían estudiar adecuadamente con sus métodos deterministas como es el caso de la física cuántica. Una partícula cuántica aparecerá en un lugar u otro y se moverá a una cierta velocidad solamente con cierto grado de probabilidad. La física cuántica, por lo tanto, no sigue las leyes de la mecánica clásica, lo que tiene como consecuencia que los métodos de la mecánica clásica describen sólo una parte de la naturaleza.
En la actualidad, físicos de renombre, como David Bohm (1917-1992), abogan por un mundo con un sustrato caótico del que surgen procesos estructurados que funcionan de acuerdo a una ley. Bohm en su libro Casualidad y causalidad en la física moderna dice que hay que reconsiderar las ideas que plantearon Heráclito y Parménides. Porque la casualidad, en las infinitas combinaciones que puede generar, puede ser que, en un momento dado genere procesos que dejen de ser casuales, y sigan una ley precisa. Es decir, que un proceso determinista surja a través de los accidentes de un mundo azaroso. Bohm dice:
“…Vemos, por lo tanto, el importante papel de la casualidad. Si le damos suficiente tiempo, hace posible, y de hecho incluso inevitable, todo tipo de combinaciones de cosas. Con toda seguridad, llegará un momento en que ocurrirá una de esas combinaciones que ponen en marcha procesos irreversibles o líneas de desarrollo que sustraen el sistema de la influencia de fluctuaciones casuales. Así uno de los efectos de la casualidad es ayudar a agitar las cosas de tal manera que permita el inicio de líneas de desarrollo cualitativamente nuevas”
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