EXPOSICIÓN TEORIA EVOLUCIONISTA Y LEYES DE LA FISICA

EXPOSICIÓN TEORIA EVOLUCIONISTA Y LEYES DE LA FISICA MECANICA
TEORIA EVOLUCIONISTA
Introducción
El avance de la Ciencia a lo largo de la historia está marcado por grandes revoluciones,
producidas principalmente por el hallazgo o explicación de sucesos naturales, la
formulación de teorías y el desarrollo de nuevas tecnologías.
Normalmente, estos grandes saltos de la evolución de la ciencia están asociados a
nombres como Aristóteles, Pitágoras, Galileo, Newton, etc., pero hay que reconocer
que, sin menosprecio de estos genios de la humanidad, sus descubrimientos o teorías
fueron también fruto de la cultura y del ambiente científico de su época.
Asimismo, no podemos olvidar la influencia que han tenido y tienen las corrientes
filosóficas y religiones en las distintas civilizaciones; por otra parte, muchas personas
piensan que cada paso dado por la ciencia sitúa al ser humano más cerca de dichas ideas
filosófico-religiosas.
La percepción, la intuición y la lógica son las tres armas utilizadas por el hombre para
aumentar su dominio sobre la naturaleza. El denominado método científico tiene tres
variantes principales basados en estos tres instrumentos.
En este sentido, la percepción y la lógica son los conceptos extremos mientras que la
intuición se situaría en medio; permitiendo ésta última la formulación de teorías que
superen en algunos casos las desarrolladas a través de la lógica y la percepción o de la
combinación de ambas. En alguna medida toda teoría es una combinación de las tres.
Antecedentes
Desde la antigüedad, el modo de originarse la vida y la aparición de la gran variedad de
organismos conocidos, constituyó un misterio que, en menor o mayor medida, despertó
curiosidad de los científicos. Sin embargo, las supersticiones, los prejuicios, los dogmas
religiosos y las teorías que se aventuraban debido a la imposibilidad de probarlas con el
nivel de conocimiento de aquellas épocas, hicieron que la cuestión quedara a menudo en
el olvido o que, simplemente, se aceptara la imposibilidad de averiguar los orígenes.
No fue hasta épocas relativamente recientes cuando el hombre pudo finalmente abordar
esta cuestión con unos criterios fiables y unos conocimientos científicos suficientes para
demostrar sus hipótesis.
Es así como podemos afirmar, que antes del siglo XIX existieron diversas hipótesis que
intentaban explicar justamente esta cuestión, "el origen de la vida sobre la Tierra". Las
teorías creacionistas que hacían referencia a un hecho puntual de la creación divina; y
por otra parte, las teorías de la generación espontánea que defendían que la aparición
de los vivos se producía de manera natural, a partir de la materia inerte.
Indudablemente, el campo de reflexión sobre la teoría de la evolución ha sido tan
grande y variado, abarcando desde las partículas elementales y la energía, pasando por
la evolución genética, la diferenciación sexual, el cerebro humano y sistemas complejos
que conceptualmente se comportan como si se tratase de seres vivos; que forzosamente
algunas de las ideas serán erróneas o incorrectas y otras muchas serán conocidas con
anterioridad.
Aunque la teoría de la evolución de Darwin es un arquetipo relativamente joven, la
visión del mundo evolucionista en sí es tan vieja como la antigüedad. Antiguos filósofos
griegos, tales como Anaximander postularon el desarrollo de la vida a partir de la novida y el descenso evolucionista del hombre a partir de animales.
Una primera aportación científica sobre el tema es el trabajo de Oparin (1924), El origen
de la vida sobre la Tierra, donde el bioquímico y biólogo ruso propone una explicación,
vigente aún hoy, de la manera natural en que de la materia surgieron las primeras
formas pre-biológicas y, posteriormente el resto de los seres vivos. En segundo aspecto
de la generación espontánea de la vida tiene una respuesta convincente desde
mediados del siglo XIX.
Esto es así, gracias a Pasteur y fundamentalmente a Darwin quienes realizaron
experimentos al respecto. Este último, naturalista británico realizó una obra de vital
trascendencia (1859): El origen de las especies. La cual tiene por objetivo aportar una
explicación científica sobre la evolución o denominada "descendencia con modificación"
(término utilizado para explicar estos fenómenos).
Sin lugar a dudas que existieron importantes antecedentes del tema, aunque siempre se
manifiesta el honor de haber realizado esta teoría de manera científica e inexorable, a
Charles Darwin. No muy lejos, fue su abuelo –Erasmo Darwin- quien aportó las primeras
muestras de interés científico por estos temas. No obstante, quien fue precursor de una
corriente de pensamiento sobre el estudio de la evolución de los seres vivos, es Jean
Baptiste de Monet, caballero de Lamarck (1744-1829).
Su tesis fundamental es la transmisión de los caracteres adquiridos como origen de la
evolución (es decir, que las características que un individuo adquiere en su interacción
con el medio se transmiten después a su descendencia); denominada este principio como
Lamarckismo. La causa de las modificaciones de dichos caracteres se encuentra en el
uso o no de los diversos órganos, tesis que se resume en la siguiente frase: «La función
crea el órgano». Lamarck resume sus ideas en Filosofía zoológica (1809), el primer
trabajo científico donde se expone de manera clara y razonada una teoría sobre la
evolución. Así, por ejemplo, los lamarckistas explicaban la aparición del cuello largo en
las jirafas como un proceso paulatino de adaptación de un animal a ir comiendo hojas
situadas cada vez más altas. Lo que supondría que sus hijos heredarían un cuello más
largo aún.
Acerca de la teoría de la Evolución de Darwin
Charles Robert Darwin (12 de febrero de 1809 – 19 de abril de 1882) fue un naturalista
inglés, su mayor interés estaba en el mundo natural, sus viajes alrededor del mundo
favorecieron sus investigaciones, permitiendo que postulara que todas las especies de
seres vivos han evolucionado con el tiempo a partir de un antepasado común mediante
un proceso denominado selección natural.
La teoría de la evolución de Darwin es la idea ampliamente sostenida de que la vida está
relacionada y que ha descendido de un ancestro común. La teoría general de Darwin,
estableció que la explicación de la diversidad que se observa en la naturaleza se debe a
las modificaciones acumuladas por la evolución a lo largo de las sucesivas generaciones.
Como de cada especie nacen muchos más individuos de los que pueden sobrevivir, y
como, en consecuencia, hay una lucha por la vida, que se repite frecuentemente, se
sigue que todo ser, si varía, por débilmente que sea, de algún modo provechoso para él
bajo las complejas y a veces variables condiciones de la vida, tendrá mayor probabilidad
de sobrevivir y, de ser así, será naturalmente seleccionado. Según el poderoso principio
de la herencia, toda variedad seleccionada tenderá a propagar su nueva y modificada
forma. Darwin entendió que toda población consiste de individuos ligeramente distintos
unos de otros. Las variaciones que existen entre los individuos hacen que cada uno tenga
distintas capacidades para adaptarse al medio natural, reproducirse exitosamente y
transmitir sus rasgos a su descendencia. Al paso de las generaciones, los rasgos de los
individuos que mejor se adaptaron a las condiciones naturales se vuelven más comunes y
la población evoluciona. Darwin llamó a este proceso "descendencia con modificación".
Del mismo modo, la naturaleza selecciona las especies mejor adaptadas para sobrevivir y
reproducirse. Este proceso se conoce como "selección natural".
La selección natural actúa para preservar y acumular ventajosas mutaciones genéticas
menores. Suponga que un miembro de una especie desarrolló una ventaja funcional (le
crecieron alas y aprendió a volar). Su cría heredaría esa ventaja y la pasaría a sus crías.
Los miembros inferiores (desfavorecidos) de la misma especie morirán gradualmente,
dejando sólo a los miembros superiores (favorecidos) de las especies. La selección
natural es la preservación de una ventaja funcional que permite a la especie competir
mejor en su hábitat. La selección natural es el equivalente naturalista a la cría
doméstica. A través de los siglos, los criadores humanos han producido cambios
dramáticos en poblaciones animales domésticas al seleccionar individuos para la cría.
Los criadores eliminan gradualmente rasgos indeseables con el tiempo. Similarmente, la
selección natural elimina gradualmente, con el tiempo, a las especies inferiores.
La teoría de la evolución que postuló Darwin tuvo un enorme impacto en el pensamiento
europeo de la segunda mitad del siglo XIX. Los principales argumentos de El origen de las
especies, que se publicó en 1859 son:
1. Los tipos biológicos o especies no tienen una existencia fija ni estática sino que se
encuentran en cambio constante.
2. La vida se manifiesta como una lucha constante por la existencia y la supervivencia.
3. La lucha por la supervivencia provoca que los organismos que menos se adaptan a un
medio natural específico desaparezcan y permite que los mejores adaptados se
reproduzcan, a este proceso se le llama "selección natural".
4. La selección natural, el desarrollo y la evolución requieren de un enorme período de
tiempo, tan largo que en una vida humana no se pueden apreciar estos fenómenos.
5. Las variaciones genéticas que producen el incremento de probabilidades de
supervivencia son azarosas y no son provocadas ni por Dios (como pensaban los
religiosos) ni por la tendencia de los organismos a buscar la perfección (como proponía
Lamarck).
Además de este libro, Darwin escribió dos más: Variaciones en plantas y animales
domesticados (1868) y La descendencia del hombre y la selección en relación al sexo
(1871).
Discusión sobre la teoría de la evolución en la actualidad
Ninguna teoría científica ha hecho correr tanta tinta como la teoría de la evolución.
Desde que en 1859 Charles Robert Darwin publicó su famoso libro titulado El origen de
las especies la polémica en torno al alcance y los límites de esta teoría no ha dejado de
ser objeto de airado debate. Dentro de la ciencia prácticamente nadie duda de la
realidad del hecho evolutivo, lo que se discute es cómo se produce la evolución, cuáles
son sus causas, de qué manera se ha ido desarrollando, si ha sido de forma lenta y
gradual o a través de saltos bruscos que se han dado en momentos puntuales. Pero las
discusiones más acaloradas se han producido más allá de la ciencia. No hay duda alguna
de que en la actualidad uno de los debates más intensos entre ciencia y religión es el
que hace referencia a la compatibilidad entre la teoría científica de la evolución y la
doctrina religiosa de la creación. 150 años después de la publicación de la citada obra de
Darwin los debates siguen tan abiertos como entonces; quizás, incluso, con mayor vigor
y con una vitalidad renovada. Detrás de la obra está el autor. Pero... ¿quién fue
realmente Charles Darwin? Su teoría científica fue utilizada bien pronto como arma
arrojadiza contra la religión. ¿Cuál fue su intención? ¿Sólo aspiraba a establecer una
teoría científica alternativa al fijismo imperante o también pensaba que estaba
aportando pruebas científicas a favor del ateísmo?
En la actualidad La Teoría de la Evolución de Darwin es una teoría en crisis a la luz de
los tremendos avances que hemos hecho en biología molecular, bioquímica, y genética
en los pasados cincuenta años. Ahora sabemos que existen de hecho decenas de miles de
sistemas irreduciblemente complejos a nivel celular. La complejidad especificada
permea al mundo biológico microscópico recordemos que Darwin decía que: "Si se
pudiera demostrar la existencia de cualquier órgano complejo, el cual no pudo haber
sido formado por numerosas y pequeñas modificaciones sucesivas, su teoría se
desbarataría completamente. Tal órgano complejo sería conocido como un "sistema
irreduciblemente complejo". Un sistema de complejidad irreducible es aquel compuesto
de múltiples partes, todas las cuales son necesarias para el funcionamiento del sistema.
Si tan sólo faltara una parte, el sistema entero dejaría de funcionar. Cada parte es
integral. Por esto, tal sistema no pudo haber evolucionado lentamente, parte por parte.
Y nosotros no necesitamos un microscopio para observar la complejidad irreducible. El
ojo, el oído y el corazón son ejemplos de complejidad irreducible, aunque ellos no eran
reconocidos como tales en los días de Darwin. No obstante, Darwin confesó: "Suponer
que el ojo, con todas sus artimañas inimitables para ajustar el enfoque para diferentes
distancias, para permitir diferentes cantidades de luz, y para la corrección de la
aberración esférica y cromática, podría haberse formado por selección natural.
A pesar de todos los debates, la evolución fue aceptada como un hecho por la
comunidad científica y por buena parte del público en vida de Darwin, mientras que su
teoría de la evolución mediante selección natural no fue considerada como la
explicación primaria del proceso evolutivo hasta los años 1930. Actualmente constituye
la base de la síntesis evolutiva moderna y también sirve de apoyo para las ciencias
sociales. Con sus modificaciones, los descubrimientos científicos de Darwin aún siguen
siendo el acta fundacional de la biología como ciencia, puesto que constituyen una
explicación lógica que unifica las observaciones sobre la diversidad de la vida. Y aunque
actualmente se sabe que las especies han evolucionado a lo largo del tiempo, aún no
está muy claro cómo ha sucedido esto.
Como reconocimiento a la excepcionalidad de su obra, fue uno de los cinco personajes
del siglo XIX no pertenecientes a la realeza del Reino Unido honrado con funerales de
Estado, siendo sepultado en la Abadía de Westminster, próximo a John Herschel e Isaac
Newton.
LAS LEYES DE LA FISICA MECANICA DE NEWTON.
Qué son?
Las Leyes de Newton, también conocidas como Leyes del movimiento de Newton, son
tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas
planteados por la dinámica, en particular aquellos relativos al movimiento de los
cuerpos. Revolucionaron los conceptos básicos de la física y el movimiento de los
cuerpos en el universo, en tanto que Constituyen los cimientos no sólo de la dinámica
clásica sino también de la física clásica en general. Aunque incluyen ciertas definiciones
y en cierto sentido pueden verse como axiomas, Newton afirmó que estaban basadas en
observaciones y experimentos cuantitativos; ciertamente no pueden derivarse a partir
de otras relaciones más básicas. La demostración de su validez radica en sus
predicciones… La validez de esas predicciones fue verificada en todos y cada uno de los
casos durante más de dos siglos.
Cuál es su importancia?
Las Leyes de Newton son muy importantes pues nos permiten comprender, explicar y
predecir muchos fenómenos naturales que relacionan fuerzas y movimiento de los
cuerpos que se mueven a velocidades relativamente pequeñas (mucho menores que la
velocidad de la luz). Todos los movimientos que ocurren en la Tierra y el Universo,
pueden ser explicados con estas Leyes. Por tanto, están relacionadas con lo que sucede
en nuestro entorno y tienen aplicación práctica en la vida diaria, en las ciencias
naturales, en la ingeniería, en la técnica, etc.
En concreto, la relevancia de estas leyes radica en dos aspectos:


Por un lado, constituyen, junto con la transformación de Galileo, la base de la
mecánica clásica;
Por otro, al combinar estas leyes con la Ley de la gravitación universal, se
pueden deducir y explicar las Leyes de Kepler sobre el movimiento planetario.
Así, las Leyes de Newton permiten explicar tanto el movimiento de los astros, como los
movimientos de los proyectiles artificiales creados por el ser humano, así como toda la
mecánica de funcionamiento de las máquinas, y es una base fundamental para las
ciencias básicas.
Su formulación matemática fue publicada por Isaac Newton en 1687 en su obra
Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.
No obstante, la dinámica de Newton, también llamada dinámica clásica, sólo se cumple
en los sistemas de referencia inerciales; es decir, sólo es aplicable a cuerpos cuya
velocidad dista considerablemente de la velocidad de la luz (que no se acerquen a los
300,000 km/s); la razón estriba en que cuanto más cerca esté un cuerpo de alcanzar esa
velocidad (lo que ocurriría en los sistemas de referencia no-inerciales), más
posibilidades hay de que incidan sobre el mismo una serie de fenómenos denominados
efectos relativistas o fuerzas ficticias, que añaden términos suplementarios capaces de
explicar el movimiento de un sistema cerrado de partículas clásicas que interactúan
entre sí. El estudio de estos efectos (aumento de la masa y contracción de la longitud,
fundamentalmente) corresponde a la teoría de la relatividad especial, enunciada por
Albert Einstein en 1905.
Las leyes
1. Primera Ley o Ley de la Inercia
La primera ley del movimiento rebate la idea aristotélica de que un cuerpo sólo puede
mantenerse en movimiento si se le aplica una fuerza. Newton expone que:
“Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo
a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él”.
La primera ley de Newton, conocida también como Ley de inercia, nos dice que si sobre
un cuerpo no actúa ningún otro, este permanecerá indefinidamente moviéndose en línea
recta con velocidad constante (incluido el estado de reposo, que equivale a velocidad
cero).
Como sabemos, el movimiento es relativo, es decir, depende de cuál sea el observador
que describa el movimiento.
“Así, para un pasajero de un tren, el interventor viene caminando lentamente por el
pasillo del tren, mientras que para alguien que ve pasar el tren desde el andén de una
estación, el interventor se está moviendo a una gran velocidad. Se necesita, por tanto,
un sistema de referencia al cual referir el movimiento.
La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia
conocidos como Sistemas de referencia inerciales, que son aquellos sistemas de
referencia desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza
neta se mueve con velocidad constante.
En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia inercial, puesto que
siempre hay algún tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos, pero siempre es posible
encontrar un sistema de referencia en el que el problema que estemos estudiando se
pueda tratar como si estuviésemos en un sistema inercial. En muchos casos, suponer a
un observador fijo en la Tierra es una buena aproximación de sistema inercial.
De manera concisa, esta ley postula, que un cuerpo no puede cambiar por sí solo su
estado inicial, ya sea en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se
aplique una fuerza o una serie de fuerzas cuyo resultante no sea nulo sobre él.
2. La segunda ley del movimiento de Newton
“el cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre
según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime”.
La Primera ley de Newton nos dice que para que un cuerpo altere su movimiento es
necesario que exista algo que provoque dicho cambio. Ese algo es lo que conocemos
como fuerzas. Estas son el resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros.
La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que
la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere
dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, la Segunda ley de
Newton debe expresarse como:
F=ma
Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, tienen,
además de un valor, una dirección y un sentido.
La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un
Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para
que adquiera una aceleración de 1 m/s2, o sea,
1 N = 1 Kg · 1 m/s2
La importancia de esa ecuación estriba sobre todo en que resuelve el problema de la
dinámica de determinar la clase de fuerza que se necesita para producir los diferentes
tipos de movimiento: rectilíneo uniforme (m.r.u), circular uniforme (m.c.u) y
uniformemente acelerado (m.r.u.a).
Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por
qué ser constante) actúa una fuerza neta: la fuerza modificará el estado de movimiento,
cambiando la velocidad en módulo o dirección. En concreto, los cambios experimentados
en la cantidad de movimiento de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se
desarrollan en la dirección de esta; esto es, las fuerzas son causas que producen
aceleraciones en los cuerpos.
En términos matemáticos esta ley se expresa mediante la relación: La Fuerza que actúa
sobre un cuerpo es igual a la variación temporal de la cantidad de movimiento de dicho
cuerpo, es decir
Donde
es la cantidad de movimiento y
la fuerza total.
Otra consecuencia de expresar la Segunda ley de Newton usando la cantidad de
movimiento es lo que se conoce como Principio de conservación de la cantidad de
movimiento: si la fuerza total que actúa sobre un cuerpo es nula, la cantidad de
movimiento del cuerpo permanece constante en el tiempo.
3. Tercera Ley de Newton o Ley de acción y reacción
“Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones
mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto”.
La tercera ley es completamente original de Newton (pues las dos primeras ya habían
sido propuestas de otras maneras por Galileo, Hooke y Huygens) y hace de las leyes de la
mecánica un conjunto lógico y completo. Expone que por cada fuerza que actúa sobre
un cuerpo, este realiza una fuerza de igual intensidad y dirección, pero de sentido
contrario sobre el cuerpo que la produjo. Dicho de otra forma, las fuerzas, situadas
sobre la misma recta, siempre se presentan en pares de igual magnitud y opuestas en
sentido.
Tal como comentamos en al principio de la Segunda ley de Newton las fuerzas son el
resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros.
La tercera ley, también conocida como Principio de acción y reacción nos dice
esencialmente que si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza
sobre A otra acción igual y de sentido contrario. Este principio presupone que la
interacción entre dos partículas se propaga instantáneamente en el espacio (lo cual
requeriría velocidad infinita).
Esta ley es algo que podemos comprobar a diario en numerosas ocasiones.
Por ejemplo:


Cuando queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo para
impulsarnos. La reacción del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba.
Cuando estamos en una piscina y empujamos a alguien, nosotros también nos
movemos en sentido contrario. Esto se debe a la reacción que la otra persona
hace sobre nosotros, aunque no haga el intento de empujarnos a nosotros.
Hay que destacar que, aunque los pares de acción y reacción tenga el mismo valor y
sentidos contrarios, no se anulan entre sí, puesto que actúan sobre cuerpos distintos.
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