La crisis de la Física
Newton para construir su gigantesco edificio teórico creó el cálculo diferencial e integral, estructura rigurosa que permite expresar –desde entonces– las leyes de la física. Primero estableció las tres leyes de la dinámica conocidas como Leyes de Newton, mediante las cuales se hizo posible predecir la trayectoria de cualquier cuerpo en movimiento a partir de conocer su posición y velocidad en un instante determinado. Sus tres leyes expresan lo siguiente: 1) En ausencia de fuerzas externas todo cuerpo se mueve con velocidad y dirección constante. 2) La aceleración proporcionada a un cuerpo es proporcional a la fuerza que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa. 3) A toda acción sobre un cuerpo corresponde una reacción de igual magnitud y dirección, pero de sentido contrario.
Luego consigue la ley de la gravitación universal, aplicando la segunda ley a las observaciones astronómicas y a las leyes de Kepler, según la cual la fuerza de gravedad actúa entre el Sol y un planeta o entre cualesquier otro cuerpo, esta fuerza es proporcional a la cantidad de materia de los cuerpos (dada por sus masas) e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. A partir de esta ley deduce y explica los movimientos irregulares de la luna y otros planetas debido a la interacción gravitacional entre ellos; explica del mismo modo la caída de los cuerpos en la Tierra, el movimiento de los proyectiles, la oscilación del péndulo y un sinfín de fenómenos aparentemente ajenos entre sí.
El salto epistemológico dado por Newton es producto de una ruptura con las concepciones de su época que le permitió: establecer las matemáticas como el lenguaje universal, preciso y riguroso, que desde entonces permite expresar las leyes de la física y de gran parte de la ciencia.
Después de la constitución de la Física en ciencia, 200 años más adelante se dio otro gran acontecimiento teórico: las leyes del electromagnetismo. El físico Maxwell sólo con cuatro ecuaciones sintetizó su nuevo planteamiento teórico. En él integró la electricidad, el magnetismo, la luz y la radiación como expresiones particulares de un sólo fenómeno general: el campo electromagnético. Pero, ¡oh sorpresa!, algo no encajaba. La teoría postulaba que los fenómenos electromagnéticos gravitaban en ondas. Y saltaba la pregunta: ¿en qué medio se desplazaban estas ondas? Existía el consenso de que toda onda se constituye por las oscilaciones de un determinado medio. Por ejemplo, las ondas del sonido se deben a la oscilación del aire; las ondas en una cuerda son oscilaciones de la cuerda y las ondas en el agua son oscilaciones del agua. Los físicos de ese entonces consideraron que la luz emitida por el Sol era una onda, y concluyeron que el éter era el medio por el cual se desplazaba la luz solar. Con base en la teoría electromagnética habían determinado que la luz se movía con una velocidad constante independientemente de la velocidad con que se moviera la fuente luminosa.
Pero los diferentes experimentos los llevaron a dos contradicciones profundas: el éter podía ser interpretado como el espacio absoluto o como el sistema inercial postulado por Galileo y respetado por Newton, respecto al cual se cumplía la Ley de Inercia. En consecuencia, podría ser detectado el movimiento absoluto de la Tierra como movimiento en relación al éter. Sin embargo, fracasaron todos los intentos para detectar este movimiento.