27 de febrero de 2015, 09:57 Hrs.
Oswaldo Flores
Desde la época de los griegos hasta nuestros días han surgido distintas ideas para explicar la naturaleza de la luz. Las explicaciones a este fenómeno han sido causa de controversia, lo mismo entre los filósofos naturales griegos como entre varios de los más reconocidos científicos. Los griegos, por ejemplo, hablaban de rayos (efluvios) que salían de los ojos, creencia popular recogida por Homero en la Ilíada y la Odisea 300 años aC. Platón y Demócrito formularon las primeras ideas granulares sobre la luz. Medio siglo más tarde, Aristóteles habló de una teoría dinámica en la que la luz modifica el medio.
La discusión más intensa en la historia en torno a la naturaleza de la luz se dio a finales del siglo XVII, entre quienes defendían la idea corpuscular, con su máximo representante en ese momento: Isaac Newton, y quienes abogaban por una teoría ondulatoria, propuesta por Robert Hooke. Hooke abanderaba el planteamiento de que la luz se comportaba en ondas similares a las del sonido, por lo que necesitaba un medio material para propagarse. Newton suponía que la luz estaba formada por partículas sin masa llamadas corpúsculos, emitidas a una gran velocidad yquese propagaban en movimiento rectilíneo.
En su obra fundamental en óptica llamada Opticks, Newton expone su teoría corpuscular de la luz y hace un estudio profundo de la refracción, reflexión y dispersión de la luz. En su teoría corpuscular nos dice que la luz es un flujo de pequeñas partículas o corpúsculos sin masa, emitidos por fuentes luminosas que viajan en línea recta a una gran velocidad, lo que permite que atraviese cuerpos transparentes –como ocurre en un cristal– permitiéndonos ver a través de ellos. Para el caso de los cuerpos opacos –como una pared de ladrillos–, dichos corpúsculos rebotan,impidiéndonos observar lo que hay detrás de ellos.
Por su parte, en su teoría ondulatoria Hooke sostenía que la luz se propagaba instantáneamente a gran velocidad a través de vibraciones y que cada vibración generaba una esfera que crecía de forma regular. Con ello intenta explicar los colores y el fenómeno de refracción. Pero Newton ya había conseguido explicar las propiedades de los colores en 1666 al dividir un haz de luz blanca mediante un prisma,encontrando que cada color se debe a una refracción específica.
El matemático Willebrord Snellius, mejor conocido como Snell, sentó las bases de la óptica geométrica en 1621, enunciando la ley de refracción de la luz – fenómeno que vemos de canto en un vaso lleno de agua con un lápiz dentro que parece quebrarse– la cual dice: un rayo de luz que atraviesa la superficie que separa dos medios diferentes es igual al ángulo con el que incide ese rayo por el índice de refracción; pero no fue hasta 1638, cuando se conoció dicha ley gracias a Descartes,quien pudo demostrarla.
El primer gran defensor de la teoría corpuscular fue René Descartes, pues menciona que la luz se comporta como una onda de presión transmitida a través de un medio elástico perfecto (el éter) que llenaba el espacio. En sus tratados de óptica expone que los diferentes colores que vemos se deben a movimientos rotatorios de diferentes velocidades de las partículas en el medio. Para el caso del fenómeno de reflexión – el rebote de un rayo luminoso sobre una superficie plana, como en un espejo – demostró que el ángulo del rayo que incide sobre una superficie plana es igual al del rayo reflejado. Fenómenos que pueden ser fácilmente explicados por la teoría corpuscular.
Christiaan Huygens, un astrónomo, físico y matemático holandés que en 1661 ingresó a la que fuera la primera sociedad científica creada en aquellos tiempos, la prestigiosa Royal Society, donde conoció a Hooke, siempre fue critico de la teoría corpuscular y mantuvo frecuentes discusiones científicas con Newton, en la Royal Society.
Huygens dio continuidad a la teoría ondulatoria de Hooke mejorándola y añadiendo ideas a dicha teoría, a partir del principio que lleva su nombre, el cual menciona que todo punto del medio al que llega un frente de onda – podemos pensar en una onda como el círculo que se forma en el agua después de caer un objeto dentro – puede ser considerado como fuente de ondas esféricas secundarias, donde estas ondas secundarias se combinan de tal manera que se extienden en todas direcciones y determinan el frente de onda en todo instante posterior. Es a finales del siglo XVII, cuando Huygens publica su Traité de la lumière, en donde a partir de dicho principio explica la reflexión y refracción de la luz y la describe como un movimiento de la materia que se encuentra entre nosotros y el cuerpo luminoso; piensa que es análoga al sonido necesitando de un medio material para propagarse. Es Huygens, y no Newton, quien descubre la polarización suponiendo diferentes velocidades para la propagación de luz en diferentes materiales como el vidrio o el agua, teniendo menor velocidad que en el aire, pero es Newton quien explica la formación de los colores, tal y como mencionamos arriba.
Las ideas de Huygens sobre la naturaleza ondulatoria de la luz fueron rechazadas por la mayoría de sus contemporáneos ya que debido a la gran reputación de la que gozaba Newton la mayoría de ellos aceptaba la teoría corpuscular.
Con la muerte de Hooke y a pesar de las ideas propuestas por Huygens, Newton fue declarado vencedor en el debate sobre la naturaleza de la luz durante mucho tiempo debido a la gran reputación que ostentaba por sus trabajos en otras áreas de la física.
