Logo ITCD
Logo ITCD

Surgimiento y desarrollo de la Física desde la Filosofía y las Matemáticas

Surgimiento y desarrollo de la Física desde la Filosofía y las Matemáticas

Fotografía generada por A.I.

Resumen

Este artículo presenta de manera sistemática y cronológica el surgimiento de la física como ciencia a partir de la convergencia entre la filosofía natural y el desarrollo matemático en las primeras civilizaciones. Se expone de forma sintética el tránsito desde las explicaciones filosóficas de los griegos hasta la consolidación de la física moderna mediante el uso del lenguaje matemático y el método experimental. Asimismo, se analizan los principales momentos históricos que permitieron estructurar la física como disciplina científica, mostrando la relación permanente entre filosofía, matemáticas y ciencia en la construcción del conocimiento sobre la naturaleza.

Palabras clave: Filosofía, matemáticas, física, ciencia, historia de la física.

Abstract

This article presents in a systematic and chronological way the emergence of physics as a science from the convergence between natural philosophy and mathematical development in the first civilizations. The transition from the philosophical explanations of the Greeks to the consolidation of modern physics through the use of mathematical language and experimental method is presented in a synthetic way. Also, the main historical moments that allowed to structure physics as a scientific discipline are analyzed, showing the permanent relationship between philosophy, mathematics and science in the construction of knowledge about nature.

 Keywords: Philosophy, mathematics, physics, science, history of physics.

Introducción

En el siglo XXI, la tecnología alcanza niveles sin precedentes gracias a los avances científicos logrados durante los siglos XIX y XX. En este contexto, las ciencias naturales se han consolidado en estrecha relación con las matemáticas, consideradas por muchos como el lenguaje en el que está escrito el universo. Sin embargo, la filosofía ha sido relegada a un segundo plano, a pesar de haber constituido el fundamento originario de toda ciencia.

Por ello, el propósito de este artículo es analizar el surgimiento de la física como ciencia, mostrando cómo su desarrollo histórico estuvo marcado por la relación entre la reflexión filosófica y la formalización matemática.

Desarrollo

Desde el comienzo de su historia, el ser humano ha utilizado la naturaleza en su beneficio, desde los primeros homínidos que empleaban ramas y rocas para defenderse y obtener alimentos, hasta la actualidad, donde se utilizan reactores nucleares para la generación de energía, aspecto que fue fundamental para el estudio y la comprensión del mundo natural.

Esta búsqueda se remonta a los filósofos griegos, quienes, de acuerdo con Ulate (2009), fueron los primeros en considerar la naturaleza y los fenómenos físicos como objeto de estudio racional. Empédocles (siglo V a. C.), citado por Britannica Editors (2024), propuso la teoría de los cuatro elementos, según la cual “todo lo existente estaba compuesto por aire, tierra, agua y fuego”. Posteriormente, Demócrito (entre los siglos V y IV a. C.) introdujo la teoría atomista, afirmando que “la materia está constituida por partículas diminutas, invisibles e indestructibles llamadas átomos” (Cornejo, 2006, p. 64). Aunque estas propuestas fueron fundamentales para los cimientos de la física, aún carecían de un método sistemático que permitiera demostrar sus hipótesis mediante la observación y el razonamiento matemático.

Estas ideas demuestran que los filósofos antiguos no solo se interesaban por el ser y la razón, sino también por el mundo físico que los rodeaba, el cual representaba una fuente constante de interés y aunque, las propuestas de Empédocles y Demócrito fueron fundamentales para los cimientos de la física, aún carecían de un método sistemático que permitiera demostrar sus hipótesis mediante la observación y la razón matemática. Esto nos conduce a las primeras civilizaciones históricas, como la Babilónica (desde aproximadamente 3000 a.C), donde se desarrollaron sistemas de conteo y aritmética utilizando tablillas de arcilla y un sistema numérico sexagesimal. De manera similar, los egipcios (hacia el 2700 a.C), lograron medir el tiempo durante la noche mediante la observación de la salida de determinadas estrellas y establecieron la duración del año en 365 días, lo que demuestra un temprano uso de la astronomía como fines prácticos.

Posteriormente, entre los siglos VI y III a.C, los griegos transformaron la matemática en una ciencia basada en axiomas y demostraciones lógicas. Figuras como Pitágoras y su escuela realizaron importantes aportes a la geometría, mientras que Euclides (en el siglo III a.C) sistematizó el conocimiento matemático en su obra “Elementos”, donde fundamentó la geometría plana y sólida, marcando los primeros intentos de describir el mundo físico a través de estructuras matemáticas formales.

Es a finales del siglo XVI cuando la física comienza a consolidarse con el formalismo matemático como su principal sustento. Galileo Galilei, en 1610, sentó las bases de la astronomía moderna con la publicación de Sidereus Nuncius, lo que representa un cambio decisivo en el estudio de la naturaleza al transformar un conocimiento principalmente filosófico y cualitativo en una ciencia cuantitativa basada en la experimentación y la predicción matemática. En su obra Il Saggiatore, según Fábrega (1996), Galileo postula que “el universo está escrito en lenguaje matemático”, lo que implica que comprender la naturaleza exige medir, calcular y formular leyes universales. Con sus estudios sobre el movimiento y la astronomía se consolidaron las bases del método científico moderno, convirtiendo la física en una ciencia experimental capaz de describir y predecir fenómenos mediante leyes matemáticas.

Durante el siglo XVII, Johannes Kepler formuló las tres leyes del movimiento planetario y, posteriormente, Isaac Newton, en 1687, estableció la ley de la gravitación universal y las leyes del movimiento en su obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, unificando el mundo terrestre y celeste mediante ecuaciones universales. Junto a Newton, matemáticos como Gottfried Wilhelm Leibniz, Jean le Rond d’Alembert, Leonhard Euler, Joseph-Louis Lagrange y Carl Friedrich Gauss (de Sol, 2012) perfeccionaron el lenguaje matemático de la física, estableciendo las bases del cálculo y la mecánica analítica, dando inicio a la física teórica moderna.

A comienzos del siglo XX surgieron dos teorías que transformaron profundamente la física: la relatividad y la mecánica cuántica. Albert Einstein (1905), con su artículo On the Electrodynamics of Moving Bodies, y en 1915 con la teoría general de la relatividad, reformuló los conceptos de espacio, tiempo y gravedad, describiéndola como la curvatura del espacio-tiempo producida por la masa y la energía. Esta teoría permitió aplicaciones como los sistemas de posicionamiento global (GPS), que requieren correcciones relativistas.

Paralelamente, la mecánica cuántica, desarrollada por Max Planck, Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg y Paul Dirac (Dowker, 1992), explicó el comportamiento de la materia y la energía a escalas microscópicas. Sustituyó la visión determinista clásica por un marco probabilístico e introdujo conceptos como la dualidad onda-partícula y el principio de incertidumbre (Sakurai, 1986), de los cuales derivan tecnologías como los semiconductores y los láseres.

Estos avances consolidaron el papel de las matemáticas en la descripción de la realidad física, pero también abrieron interrogantes sobre la naturaleza del espacio, el tiempo y la causalidad. Modelos como el Big Bang explican el origen del universo, aunque sus condiciones iniciales siguen siendo cuestiones abiertas. Asimismo, fenómenos como el entrelazamiento cuántico cuestionan la causalidad clásica y plantean preguntas sobre el papel del observador y el significado de la realidad.

Así, incluso en la física más avanzada, las matemáticas describen los fenómenos, pero la filosofía sigue siendo necesaria para interpretar su alcance y sentido.

Conclusión

El desarrollo de la física no ha sido un proceso exclusivamente técnico ni puramente matemático, sino el resultado de un diálogo permanente entre reflexión filosófica, observación empírica y formalización matemática. Desde los presocráticos hasta la física contemporánea, cada avance significativo ha estado precedido por interrogantes sobre la realidad, el espacio, el tiempo y la causalidad.

Aunque en los siglos XIX y XX las matemáticas se consolidaron como el lenguaje universal de la física, las teorías modernas han reabierto profundas preguntas filosóficas sobre el origen del cosmos y la naturaleza de la realidad. Por ello, lejos de ser disciplinas opuestas, filosofía y matemáticas constituyen pilares complementarios: la primera otorga sentido e interpretación, mientras la segunda proporciona rigor y precisión.

Referencias

Britannica Editors. (2024, February 29). Empedocles. Encyclopedia Britannica. https://www.britannica.com/biography/Empedocles

Cornejo, J. N. (2006). De Demócrito a Galileo: el surgimiento de una dualidad. Revista Iberoamericana de Física, 2(1), 64–67.

De Bernardini, E. (2010). Leyes de Kepler. Astronomía Sur, 2–3.

del Sol, C. L. R. M. (2012). Algunos matemáticos y sus principales aportes (Primera parte). Revista Conrado, 8(33).

Dowker, H. F., & Halliwell, J. J. (1992). Quantum mechanics of history: The decoherence functional in quantum mechanics. Physical Review D, 46(4), 1580.

Einstein, A. (1905). On the electrodynamics of moving bodies. Annalen der Physik, 17(10), 891–921.

Einstein, A. (1922). The general theory of relativity. En The meaning of relativity (pp. 54–75). Springer.

Galilei, G. (1999). Mensajero sideral. Instituto Politécnico Nacional.

Kresa, J. Elementos geométricos de Euclides, los seis primeros libros de los planos; y los onzeno y dozono de los sólidos: con algunos selectos theoremas de Archimedes. Francisco Foppens.

Marquina Fábrega, J. E., Ridaura, R., Álvarez, J. L., & Quintana, M. (1996). Il saggiatore. Un libro poco recordado. Ciencias, (41), 4–8.

Maxwell, J. C. (1890). The scientific papers of James Clerk Maxwell (Vol. 2). University Press.

Sakurai, J. J., Fu Tuan, S., & Newton, R. G. (1986). Modern quantum mechanics.

Smith, G. (2007). Newton’s Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.

Ulate, R. C. (2009). Los griegos y la doctrina esotérica de los elementos. Uniciencia, 23(1), 8.