Ciencias naturales
Algunos estudiosos remontan los orígenes de las ciencias naturales a las sociedades humanas pre-literarias, en las que comprender el mundo natural era necesario para sobrevivir. La gente observaba y acumulaba conocimientos sobre el comportamiento de los animales y la utilidad de las plantas como alimento y medicina, que se transmitían de generación en generación. Estos conocimientos primitivos dieron paso a una investigación más formalizada entre el 3500 y el 3000 a.C. en las culturas mesopotámica y egipcia, que produjeron la primera evidencia escrita conocida de la filosofía natural, precursora de la ciencia natural. Aunque los escritos muestran un interés por la astronomía, las matemáticas y otros aspectos del mundo físico, el objetivo último de la investigación sobre el funcionamiento de la naturaleza era en todos los casos religioso o mitológico, no científico.
Una tradición de investigación científica también surgió en la antigua China, donde los alquimistas y filósofos taoístas experimentaron con elixires para prolongar la vida y curar las dolencias. Se centraron en el yin y el yang, o elementos contrastados de la naturaleza; el yin se asociaba con la feminidad y la frialdad, mientras que el yang se asociaba con la masculinidad y el calor. Las cinco fases -fuego, tierra, metal, madera y agua- describían un ciclo de transformaciones en la naturaleza. El agua se convertía en madera, que se transformaba en fuego al arder. Las cenizas que dejaba el fuego eran la tierra. Utilizando estos principios, los filósofos y médicos chinos exploraron la anatomía humana, caracterizando los órganos como predominantemente yin o yang y comprendieron la relación entre el pulso, el corazón y el flujo de la sangre en el cuerpo siglos antes de que se aceptara en Occidente.
Se conservan pocas pruebas de cómo las antiguas culturas indias alrededor del río Indo entendían la naturaleza, pero algunas de sus perspectivas pueden reflejarse en los Vedas, un conjunto de textos sagrados hindúes. Estos textos revelan una concepción del universo que se expande constantemente y se recicla y reforma. Los cirujanos de la tradición ayurvédica veían la salud y la enfermedad como una combinación de tres humores: viento, bilis y flema. Una vida sana era el resultado de un equilibrio entre estos humores. En el pensamiento ayurvédico, el cuerpo estaba formado por cinco elementos: tierra, agua, fuego, viento y espacio vacío. Los cirujanos ayurvédicos realizaban cirugías complejas y desarrollaron un conocimiento detallado de la anatomía humana.
Los filósofos presocráticos de la cultura griega antigua acercaron la filosofía natural a la investigación directa sobre la causa y el efecto en la naturaleza entre el 600 y el 400 a.C., aunque se mantuvo un elemento de magia y mitología. Los fenómenos naturales, como los terremotos y los eclipses, se explicaban cada vez más en el contexto de la propia naturaleza, en lugar de atribuirlos a dioses furiosos. Tales de Mileto, un filósofo que vivió entre el 625 y el 546 a.C., explicó los terremotos con la teoría de que el mundo flotaba en el agua y que ésta era el elemento fundamental de la naturaleza. En el siglo V a.C., Leucipo fue uno de los primeros exponentes del atomismo, la idea de que el mundo está formado por partículas fundamentales indivisibles. Pitágoras aplicó las innovaciones griegas en matemáticas a la astronomía, y sugirió que la tierra era esférica.
Filosofía natural aristotélica (400 a.C.-100 d.C.)
El pensamiento socrático y platónico posterior se centró en la ética, la moral y el arte y no intentó una investigación del mundo físico; Platón criticó a los pensadores presocráticos como materialistas y antirreligiosos. Sin embargo, Aristóteles, alumno de Platón que vivió entre el 384 y el 322 a.C., prestó más atención al mundo natural en su filosofía. En su Historia de los animales, describió el funcionamiento interno de 110 especies, entre ellas la raya, el pez gato y la abeja. Investigó los embriones de los polluelos rompiendo los huevos y observándolos en distintas fases de desarrollo. Las obras de Aristóteles fueron influyentes a lo largo del siglo XVI, y se le considera el padre de la biología por su trabajo pionero en esa ciencia. También presentó filosofías sobre la física, la naturaleza y la astronomía utilizando el razonamiento inductivo en sus obras Física y Meteorología.
Aunque Aristóteles consideraba la filosofía natural más seriamente que sus predecesores, la enfocaba como una rama teórica de la ciencia. Aun así, inspirados por su obra, los filósofos de la Antigua Roma de principios del siglo I d.C., entre ellos Lucrecio, Séneca y Plinio el Viejo, escribieron tratados que trataban las reglas del mundo natural con mayor o menor profundidad. Muchos neoplatónicos de la Antigua Roma de los siglos III al VI también adaptaron las enseñanzas de Aristóteles sobre el mundo físico a una filosofía que hacía hincapié en el espiritualismo. Los primeros filósofos medievales, como Macrobio, Calcidius y Martianus Capella, también examinaron el mundo físico, en gran medida desde una perspectiva cosmológica y cosmográfica, proponiendo teorías sobre la disposición de los cuerpos celestes y los cielos, que se postulaban como compuestos de éter.
Las obras de Aristóteles sobre filosofía natural continuaron siendo traducidas y estudiadas durante el auge del Imperio Bizantino y el Califato Abasí.
En el Imperio Bizantino, Juan Filopón, un comentarista aristotélico alejandrino y teólogo cristiano, fue el primero que cuestionó las enseñanzas de Aristóteles sobre la física. A diferencia de Aristóteles, que basaba su física en la argumentación verbal, Filopón se basó en la observación, y argumentó a favor de la observación en lugar de recurrir a la argumentación verbal. Introdujo la teoría del ímpetu. La crítica de Juan Filopón a los principios aristotélicos de la física sirvió de inspiración a Galileo Galilei durante la Revolución Científica.
Durante la época del califato abasí, a partir del siglo IX, se produjo un renacimiento de las matemáticas y la ciencia, cuando los eruditos musulmanes ampliaron la filosofía natural griega e india. Las palabras alcohol, álgebra y cenit tienen raíces árabes.
Filosofía natural medieval (1100-1600)
Las obras de Aristóteles y otras de la filosofía natural griega no llegaron a Occidente hasta aproximadamente la mitad del siglo XII, cuando se tradujeron obras del griego y del árabe al latín. El desarrollo de la civilización europea en la Edad Media trajo consigo nuevos avances en la filosofía natural. Los inventos europeos, como la herradura, el collar de caballos y la rotación de cultivos, permitieron un rápido crecimiento de la población, que acabó dando paso a la urbanización y a la fundación de escuelas vinculadas a monasterios y catedrales en las actuales Francia e Inglaterra. Con la ayuda de las escuelas, se desarrolló un enfoque de la teología cristiana que pretendía responder a las preguntas sobre la naturaleza y otros temas utilizando la lógica. Sin embargo, este enfoque fue considerado por algunos detractores como una herejía. En el siglo XII, los eruditos y filósofos europeos occidentales entraron en contacto con un cuerpo de conocimientos que hasta entonces ignoraban: un gran corpus de obras en griego y árabe conservadas por los eruditos islámicos. Gracias a la traducción al latín, Europa Occidental conoció a Aristóteles y su filosofía natural. A principios del siglo XIII, estas obras se enseñaban en las nuevas universidades de París y Oxford, aunque la iglesia católica no veía con buenos ojos esta práctica. Un decreto del Sínodo de París de 1210 ordenaba que «no se den conferencias en París, ni en público ni en privado, utilizando los libros de Aristóteles sobre filosofía natural o los comentarios, y prohibimos todo esto bajo pena de excomunión»
En la Baja Edad Media, el filósofo español Dominicus Gundissalinus tradujo al latín un tratado del anterior erudito persa Al-Farabi llamado Sobre las ciencias, llamando al estudio de la mecánica de la naturaleza scientia naturalis, o ciencia natural. Gundissalinus también propuso su propia clasificación de las ciencias naturales en su obra de 1150 Sobre la división de la filosofía. Esta fue la primera clasificación detallada de las ciencias basada en la filosofía griega y árabe que llegó a Europa occidental. Gundissalinus definió la ciencia natural como «la ciencia que considera sólo las cosas no abstractas y con movimiento», por oposición a las matemáticas y a las ciencias que se basan en ellas. Siguiendo a Al-Farabi, separó entonces las ciencias en ocho partes, incluyendo la física, la cosmología, la meteorología, la ciencia de los minerales y la ciencia de las plantas y los animales.
Los filósofos posteriores hicieron sus propias clasificaciones de las ciencias naturales. Robert Kilwardby escribió En el orden de las ciencias en el siglo XIII que clasificaba la medicina como una ciencia mecánica, junto con la agricultura, la caza y el teatro, mientras que definía la ciencia natural como la ciencia que se ocupa de los cuerpos en movimiento. Roger Bacon, fraile y filósofo inglés, escribió que la ciencia natural se ocupaba de «un principio de movimiento y reposo, como en las partes de los elementos del fuego, el aire, la tierra y el agua, y en todas las cosas inanimadas hechas con ellos». Estas ciencias también abarcaban las plantas, los animales y los cuerpos celestes. Más adelante, en el siglo XIII, el sacerdote y teólogo católico Tomás de Aquino definió las ciencias naturales como aquellas que se ocupan de los «seres móviles» y de las «cosas que dependen de una materia no sólo para su existencia, sino también para su definición». Los estudiosos de la época medieval estaban de acuerdo en que las ciencias naturales se ocupaban de los cuerpos en movimiento, aunque había división sobre la inclusión de campos como la medicina, la música y la perspectiva. Los filósofos reflexionaron sobre cuestiones como la existencia del vacío, si el movimiento podía producir calor, los colores del arco iris, el movimiento de la tierra, si existen sustancias químicas elementales y en qué parte de la atmósfera se forma la lluvia.
En los siglos que van hasta el final de la Edad Media, la ciencia natural se mezclaba a menudo con filosofías sobre la magia y el ocultismo. La filosofía natural apareció en una amplia gama de formas, desde tratados hasta enciclopedias y comentarios sobre Aristóteles. La interacción entre la filosofía natural y el cristianismo fue compleja durante este periodo; algunos de los primeros teólogos, como Tatiano y Eusebio, consideraban la filosofía natural un afloramiento de la ciencia griega pagana y desconfiaban de ella. Aunque algunos filósofos cristianos posteriores, como Aquino, llegaron a considerar la ciencia natural como un medio para interpretar las escrituras, esta sospecha persistió hasta los siglos XII y XIII. La Condena de 1277, que prohibía situar la filosofía en un plano de igualdad con la teología y el debate de las construcciones religiosas en un contexto científico, mostraba la persistencia con la que los dirigentes católicos se resistían al desarrollo de la filosofía natural incluso desde una perspectiva teológica. Aquino y Alberto Magno, otro teólogo católico de la época, trataron de distanciar la teología de la ciencia en sus obras. «No veo qué tiene que ver la interpretación de Aristóteles con la enseñanza de la fe», escribió en 1271.
Newton y la revolución científica (1600-1800)
En los siglos XVI y XVII, la filosofía natural experimentó una evolución más allá de los comentarios sobre Aristóteles, a medida que se descubría y traducía más filosofía griega temprana. La invención de la imprenta en el siglo XV, la invención del microscopio y el telescopio, y la Reforma Protestante alteraron fundamentalmente el contexto social en el que evolucionó la investigación científica en Occidente. El descubrimiento de un nuevo mundo por parte de Cristóbal Colón cambió la percepción sobre la composición física del mundo, mientras que las observaciones de Copérnico, Tyco Brahe y Galileo aportaron una imagen más precisa del sistema solar como heliocéntrico y demostraron que muchas de las teorías de Aristóteles sobre los cuerpos celestes eran falsas. Varios filósofos del siglo XVII, como Thomas Hobbes, John Locke y Francis Bacon, rompieron con el pasado al rechazar de plano a Aristóteles y a sus seguidores medievales, calificando su enfoque de la filosofía natural de superficial.
Los títulos de la obra de Galileo Dos ciencias nuevas y de la Nueva astronomía de Johannes Kepler ponen de manifiesto el ambiente de cambio que se impuso en el siglo XVII al descartar a Aristóteles en favor de nuevos métodos de investigación del mundo natural. Bacon contribuyó a popularizar este cambio; sostenía que la gente debía utilizar las artes y las ciencias para dominar la naturaleza. Para lograrlo, escribió que «la vida humana debe estar dotada de nuevos descubrimientos y poderes». Definió la filosofía natural como «el conocimiento de las causas y movimientos secretos de las cosas; y la ampliación de los límites del Imperio Humano, hasta la realización de todas las cosas posibles». Bacon propuso que la investigación científica fuera apoyada por el Estado y alimentada por la investigación colaborativa de los científicos, una visión que no tenía precedentes en su alcance, ambición y forma en la época. Los filósofos naturales llegaron a considerar la naturaleza cada vez más como un mecanismo que podía desmontarse y comprenderse, como un complejo reloj. Los filósofos naturales, como Isaac Newton, Evangelista Torricelli y Francesco Redi, realizaron experimentos centrados en el flujo del agua, midiendo la presión atmosférica con un barómetro y refutando la generación espontánea. Surgieron las sociedades científicas y las revistas científicas, que se difundieron ampliamente a través de la imprenta, dando lugar a la revolución científica. Newton publicó en 1687 sus Principios matemáticos de la filosofía natural, o Principia Mathematica, que sentó las bases de las leyes físicas que se mantuvieron vigentes hasta el siglo XIX.
Algunos estudiosos modernos, como Andrew Cunningham, Perry Williams y Floris Cohen, sostienen que la filosofía natural no es propiamente una ciencia, y que la auténtica investigación científica sólo comenzó con la revolución científica. Según Cohen, «la emancipación de la ciencia de una entidad global llamada ‘filosofía natural’ es una característica definitoria de la Revolución Científica». Otros historiadores de la ciencia, como Edward Grant, sostienen que la revolución científica que floreció en los siglos XVII, XVIII y XIX se produjo cuando los principios aprendidos en las ciencias exactas de la óptica, la mecánica y la astronomía comenzaron a aplicarse a las cuestiones planteadas por la filosofía natural. Grant sostiene que Newton trató de exponer la base matemática de la naturaleza -las reglas inmutables a las que obedece- y al hacerlo unió por primera vez la filosofía natural y las matemáticas, produciendo una obra temprana de la física moderna.
La revolución científica, que comenzó a imponerse en el siglo XVII, supuso una fuerte ruptura con los modos de investigación aristotélicos. Uno de sus principales avances fue el uso del método científico para investigar la naturaleza. Se recogieron datos y se realizaron mediciones repetibles en experimentos. A continuación, los científicos formulan hipótesis para explicar los resultados de estos experimentos. La hipótesis se ponía a prueba utilizando el principio de falsabilidad para demostrar o refutar su exactitud. Las ciencias naturales siguieron llamándose filosofía natural, pero la adopción del método científico llevó a la ciencia más allá del ámbito de las conjeturas filosóficas e introdujo una forma más estructurada de examinar la naturaleza.
Newton, matemático y físico inglés, fue la figura seminal de la revolución científica. Basándose en los avances realizados en astronomía por Copérnico, Brahe y Kepler, Newton dedujo la ley universal de la gravitación y las leyes del movimiento. Estas leyes se aplicaban tanto en la Tierra como en el espacio exterior, uniendo dos esferas del mundo físico que hasta entonces se creía que funcionaban de forma independiente, según reglas físicas distintas. Newton, por ejemplo, demostró que las mareas estaban causadas por la atracción gravitatoria de la Luna. Otro de los avances de Newton fue convertir las matemáticas en una poderosa herramienta explicativa de los fenómenos naturales. Aunque los filósofos de la naturaleza habían utilizado durante mucho tiempo las matemáticas como medio de medición y análisis, sus principios no se utilizaron como medio para comprender la causa y el efecto en la naturaleza hasta Newton.
En los siglos XVIII y XIX, científicos como Charles-Augustin de Coulomb, Alessandro Volta y Michael Faraday se basaron en la mecánica newtoniana al explorar el electromagnetismo, o la interacción de fuerzas con cargas positivas y negativas en partículas cargadas eléctricamente. Faraday propuso que las fuerzas de la naturaleza operaban en «campos» que llenaban el espacio. La idea de los campos contrasta con la concepción newtoniana de la gravitación como simple «acción a distancia», o la atracción de objetos sin que intervenga nada en el espacio entre ellos. En el siglo XIX, James Clerk Maxwell unificó estos descubrimientos en una teoría coherente de la electrodinámica. Utilizando ecuaciones matemáticas y experimentos, Maxwell descubrió que el espacio estaba lleno de partículas cargadas que podían actuar sobre sí mismas y entre sí y que eran un medio para la transmisión de ondas cargadas.
Durante la revolución científica también se produjeron avances significativos en la química. Antoine Lavoisier, químico francés, refutó la teoría del flogisto, que postulaba que las cosas ardían liberando «flogisto» en el aire. Joseph Priestley había descubierto el oxígeno en el siglo XVIII, pero Lavoisier descubrió que la combustión era el resultado de la oxidación. También construyó una tabla de 33 elementos e inventó la nomenclatura química moderna. La ciencia biológica formal estaba en sus inicios en el siglo XVIII, cuando se centró en la clasificación y categorización de la vida natural. Este crecimiento de la historia natural fue liderado por Carl Linnaeus, cuya taxonomía del mundo natural de 1735 aún se utiliza. En la década de 1750, Linneo introdujo nombres científicos para todas sus especies.
Desarrollos del siglo XIX (1800-1900)Edit
En el siglo XIX, el estudio de la ciencia había pasado a ser competencia de profesionales e instituciones. Al hacerlo, adquirió gradualmente el nombre más moderno de ciencia natural. El término científico fue acuñado por William Whewell en una reseña de 1834 de la obra On the Connexion of the Sciences de Mary Somerville. Pero la palabra no entró en uso general hasta casi el final del mismo siglo.
Ciencias naturales modernas (1900-actualidad)
Según un famoso libro de texto de 1923, Thermodynamics and the Free Energy of Chemical Substances, del químico estadounidense Gilbert N. Lewis y el químico físico estadounidense Merle Randall, las ciencias naturales contienen tres grandes ramas:
Además de las ciencias lógicas y matemáticas, hay tres grandes ramas de las ciencias naturales que se distinguen por la variedad de deducciones de gran alcance extraídas de un pequeño número de postulados primarios: la mecánica, la electrodinámica y la termodinámica.
Hoy en día, las ciencias naturales se dividen más comúnmente en ciencias de la vida, como la botánica y la zoología; y ciencias físicas, que incluyen la física, la química, la astronomía y las ciencias de la Tierra.