Newton Los colores de la luz

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 • 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: - 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

3. Explicación de Robert Hooke • 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 • 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 - Rechazo a las “cualidades ocultas” de la física medieval como entidades causales - Búsqueda de causas mecánicas • 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 explicaciónmecanicista • Idea de ciencia natural - Salvar los fenómenos - Brecha entre matemáticas y ciencia • 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 - Ninguna posibilidad de cuantificar, medir, matematizar • Imposibilidad de diseñar experimentos para falsear las hipótesis - Experimento concebido sólo como instancia de descubrimiento • 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 fenómenode 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. “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 circunstancialesDefectos del prisma Tamaño finito del Sol

10. Experimentum Crucis

11. 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 luz blanca es una mezcla de rayos de todos los colores Premisas de la teoría Refrangibilidad Rayo Color

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 • 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

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: - Explicar, según los cánones del mecanicismo, la aparición de los colores: ¿cómo se forman colores a partir de la luz blanca? • 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 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 - Es un punto de partida - Suministra elementos para encontrar algo nuevo. Es una instancia de descubrimiento • 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 • Idea: separar y luego unir en un punto todos los colores • Comprobar si en ese punto 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 • Al observar una estrella por el telescopio se producen muchas imágenes superpuestas • 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 • Se elimina la aberración cromática • La imagen se forma en 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 - 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 - "...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…” • "... 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..."