ESPACIO Y TIEMPO FORMAS DE EXISTENCIA DE LA MATERIA

ESPACIO Y TIEMPO: FORMAS DE EXISTENCIA DE LA MATERIA

Valentín Vásquez

Oaxaca, México
valeitvo@yahoo.com.mx

1. Introducción

La historia del espacio y tiempo se remonta a la antigüedad griega durante los siglos V-IV a.C. Particularmente en los estudios realizados por dos de los pensadores más grandes: Demócrito de Abdera (460-370) y Aristóteles de Estagira (384-322 a.C.). Demócrito fue el primero en conjeturar genialmente la existencia de los átomos como constituyentes estructurales de la materia, cuyo movimiento se realizaba en el espacio vacío para formar todos los objetos materiales. Aristóteles en en su libro de Física escribió acerca del tiempo y el espacio. Respecto al tiempo lo definió como la medida del movimiento de la materia y al espacio lo entendió como el "receptáculo" en el que se encuentra la materia, opinión que en lo fundamental coincide con la concepción del espacio de Demócrito.

Con la concepción aristotélica del espacio está asociada la "definición" de la materia como "todo aquello que ocupa un lugar en el espacio", opinión que sigue vigente en la actualidad en las ciencias particulares, particularmente la química. Pero como el conocimiento se mueve en correspondencia con el estudio de la realidad material, entonces, las concepciones del espacio y el tiempo también han progresado.

En la Edad Media (Siglos V-XV) durante un milenio de años el conocimiento prácticamente se estancó y las concepciones del espacio y del tiempo fueron olvidadas.

Es a partir del Renacimiento (siglos XVI-XVII) cultural capitalista cuando nuevamente el espacio y el tiempo son objeto de estudio de la Filosofía. El primero en concebir el espacio como extensión de la materia fue Descartes (1596-1650), eminente filósofo, físico y matemático francés. Posteriormente el gran pensador alemán Leibniz (1646-1716) desarrolló los conceptos de espacio y de tiempo y los concibió como un orden relacional y sucesional de los objetos, respectivamente. Particular importancia reviste la publicación de la monumental obra de Newton (1642-1727): Principios matemáticos de la filosofía natural (1687) en la que concibió el espacio y el tiempo absolutos, es decir, que el espacio y el tiempo no están condicionados por  el movimiento de los objetos materiales.

A fines del siglo XVIII Kant (1724-1804), fundador de la filosofía clásica alemana concibió el espacio y el tiempo como formas a priori (al margen de la experiencia) del entendimiento y aunque les negó objetividad, en forma subjetiva también los concibió como orden relacional y sucesional de las cosas. Poco después Hegel (1770-1831) definió al espacio como la yuxtaposición de los objetos y el tiempo como movimiento sucesivo de los objetos. No obstante, el carácter idealista de la filosofía hegeliana, su concepción del espacio y el tiempo implicaron un gran avance en la comprensión racional del espacio y del tiempo.

La concepción del espacio y el tiempo fueron desarrollados por Engels (1820-1895) en su Dialéctica de la Naturaleza (1878) obra en la que define al espacio como la existencia de las cosas: unas a lado de otras y el tiempo como la existencias de cosas: unas después de otras.

A principios del siglo XX se produjeron dos revoluciones científicas en la Física, ambas, desarrolladas por Albert Einstein (1879-1955). La primera en 1905 conocida como Teoría General de la Relatividad en la que expone la relatividad del espacio y del tiempo, con la que se derrumba el espacio y el tiempo absolutos de Newton,  al demostrar que tanto el tiempo como el espacio están condicionados por el movimiento de la materia, de tal forma que descubre la unidad del espacio-tiempo en una dimensión tetradimensional. En 1916 en su Teoría General de la Relatividad Einstein, expone la curvatura del espacio-tiempo derivada de la interacción directa de los objetos físicos.

Así pues, los conceptos y las definiciones correspondientes del espacio y del tiempo han cambiado en más de 2000 años de desarrollo de la filosofía y de la Física, de tal manera que en la actualidad el espacio de define como la existencia de los objetos materiales: unos al lado de otros y el tiempo como sucesión de unos objetos después de otros y/o sucesión de fases o etapas de un objeto. En síntesis, el espacio y el tiempo son formas o modos de existencia de la materia, pero, la materia no existe en el espacio y en el tiempo, su existencia es espacial y temporal.

2. Desarrollo analítico

2.1. Antigüedad griega

La concepción inicial del espacio y del tiempo se remonta como en todas las ciencias naturales y la filosofía a la época griega. Está estrechamente relacionada con el movimiento mecánico de los objetos materiales y el vacío –ausencia de materia-. Para el desplazamiento de los cuerpos materiales era considerada como indispensable la existencia del vacío carente de materia, ya que un espacio pleno –lleno de materia- es incompatible con el movimiento material. En este sentido apareció desde la antigüedad en Grecia –a.C.- la doctrina del atomismo de la materia, cuyos representantes más relevantes fueron Leucipo y Demócrito, la cual postulaba la existencia de los átomos como componentes de la materia y cuyo movimiento se realizaba en el vacío.

Larroyo (1969) afirma que Leucipo (500-440 a. C.) es el primero en postular la existencia de los átomos y el vacío: "Dado que, nada se hace de la nada, precisa reconocer  que algo ha existido desde siempre. Si es forzoso comprender la multiplicidad de las cosas singulares y los cambios que experimentan, hay que admitir en vez del cuerpo universal en sí indiferenciado de Parménides, una diversidad de corpúsculos, no separados entre sí por ser alguno, sino por el no ser [vacío], esto es, por lo incorpóreo, por el espacio vacío". En cuanto a Demócrito (460-370 a.C.) Dynnik et al (1968) comenta que "Demócrito fue el primero que planteó en toda la historia de la ciencia griega de la antigüedad, el problema del espacio y del tiempo. De acuerdo con sus ideas el espacio es ante todo el gran vacío, en el que se mueven eternamente los átomos. También entendía por espacio los intersticios vacíos de los cuerpos, gracias a los cuales se hace posible su contracción y dilatación. Asimismo, llamaba espacio a la extensión de los cuerpos".

Fue Aristóteles (384-322 a.C.), quien sistematizó los conocimientos acerca del espacio y del tiempo. Antes de analizar la concepción aristotélica del espacio y la materia, es conveniente ubicar históricamente su obra, para resaltar sus aciertos y sus errores, dado el tiempo en que escribió sus trabajos, particularmente en su Física (348 a.C.)

Sus mayores aportes, están en las leyes de la lógica formal que el descubrió y expuso en lo que sus discípulos denominaron Metafísica, y que todavía, son parte de los planes curriculares en la educación media  y media superior; así como, las reglas del silogismo, expuestas en sus Tópicos de Lógica que todavía siguen siendo vigentes. Sin embargo, sus obras que tratan de las ciencias naturales y sociales, han sido superadas debido a los grandes descubrimientos que se produjeron desde el renacimiento (siglo XVI) hasta la actualidad.

Con Aristóteles la concepción de la materia y el vacío –espacio- se afina. En su Física el espacio es concebido como una especie de “recipiente” en el que está contenida la materia, pero que existen vacíos en los que se mueven los objetos en su desplazamiento mecánico.

En lo relacionado con el tiempo en la época griega se le asoció a la duración del movimiento de los objetos materiales, pero se le concebía como la medida única y universal de los procesos materiales.

Durante la Edad Media –siglos V a XV-, la concepción aristotélica de la filosofía en general y del espacio y del tiempo en particular se conservaron con ciertas adaptaciones (más bien tergiversaciones) acordes con los intereses económicos e ideológicos de la Iglesia, lo que dio origen a lo que se conoció como Escolástica, sistema en el que las "sagradas escrituras" tenían siempre la "razón".

2.2. Renacimiento

Con la aparición del capitalismo durante los siglos XV y XVI, principalmente en Italia, Inglaterra, Holanda y Francia, paralelamente surgió un movimiento cultural, principalmente de las ciencias naturales, la filosofía y el arte; inspirado en la antigua tradición cultural griega de allí el nombre de Renacimiento.

En Francia aparece Descartes y fiel a los intereses del capitalismo naciente rechaza la Escolástica heredada de la Edad Media y plantea la necesidad de elaborar un nuevo método científico que posibilite el descubrimiento de la verdad. En el campo de la filosofía, a partir de su principio: "pienso, luego existo", deduce la sustancia como fundamento de todo, cuyos atributos principales son el pensamiento y la extensión -espacio-.

Un aspecto de trascendental importancia de la Filosofía Natural –básicamente la Mecánica- de Descartes fue la negación del vacío. En contraposición propuso la existencia de un espacio pleno –lleno de materia-. Esta concepción contradecía la tradicional concepción del movimiento material en el espacio vacío, puesto que en un espacio repleto de materia es imposible el desplazamiento mecánico de los cuerpos materiales. A esta objeción, Descartes respondió que el movimiento mecánico derivado del contacto directo de los objetos materiales, se produce en forma circular –torbellinos o remolinos- en la que los cuerpos materiales en su movimiento se suceden cíclicamente sin interferencia en su desplazamiento. Además, el espacio pleno está repleto de materia de diferentes estados y dimensiones –sólidos, gases, y líquidos-. Así pues, el espacio lleno de materia no es un impedimento del movimiento de los objetos materiales. Arjiptsev (1966) señala que para Descartes "el mundo físico es materia extensa. La naturaleza de la materia consiste en su extensión tridimensional. La naturaleza creada por Dios como un caos primitivo de partículas diversas de materia y del movimiento de ellas, se desarrolla de acuerdo con sus leyes propias. Al principio, la materia primera, universal y homogénea, estaba sujeta a un movimiento de torbellino y rotatorio. Estos torbellinos rotatorios surgieron del choque de las partículas de materia. La fricción entre unas y otras produjo una diferenciación de la materia en tres tipos: uno, formado por las partículas más pequeñas, es decir, por partículas que no poseen una forma constante y pueden desmenuzarse, razón por la cual pueden llenar cualquier espacio intermedio, por estrecho que sea, entre las partículas de los demás elementos; otro, constituido por partículas aisladas, móviles y esféricas, y un tercero, formado por partículas grandes que se mueven lentamente. El movimiento de la materia en torbellino arroja al centro a las partículas más densas y redondas que forman así a los planetas. En el centro quedan delgadas partículas de fuego, sujetas a un agitado movimiento, que constituyen el Sol y las demás estrellas".

Con Leibniz  se da un paso más en el desarrollo de la concepción del espacio y del tiempo. Para este filósofo alemán, el espacio y el tiempo son relacionales, es decir, se trata de un complejo ordenado de relaciones entre los objetos materiales coexistentes -espacio-; y, de sucesión y duración de procesos materiales –tiempo-. Por consiguiente, todo movimiento es movimiento relativo entre cuerpos materiales. Así pues, a la tridimensionalidad de la extensión –espacio- y la unidimensionalidad del tiempo se adiciona la relacional, que implica posición o ubicación de los cuerpos materiales que coexisten y se suceden. La ubicación espacial de los objetos materiales está relacionada con el arriba-abajo, derecha-izquierda, enfrente-atrás, etc. y la posición geográfica tiene que ver con las coordenadas geográficas que ubican un objeto en los mapas, como representaciones espaciales de la superficie terrestre. También la posición espacial está relacionada con la ubicación en un plano de un objeto en las coordenadas X, Y, Z. Así pues, es evidente que el espacio, aparte de su tridimensionalidad, es necesario considerar su aspecto relacional –coexistencia- con otros objetos materiales, para poder entender el espacio en sus dos aspectos: extensión –tridimensionalidad- y coexistencia simultánea con otros cuerpos materiales. Al espacio hay que agregar el tiempo, ya que todo acontecimiento para caracterizarlo se requiere su ubicación espacial –el dónde- y temporal –el cuándo-.

En la figura 1 se observa el espacio en su concepción moderna correlacional: en este caso como coexistencia momentánea de galaxias.

Figura 1. Espacio: existencia de unas galaxias al lado de otras

En la imagen anterior, se observa que el espacio galáctico está conformado por la coexistencia momentánea de un conjunto de galaxias. Así el espacio -coexistencia de galaxias- está en unidad contradictoria con su contra-parte: el tiempo -momento-. Esto no es casual, pues como se sabe en el universo todos los procesos son contradictorios. Como el tiempo es la contra-parte del espacio, en este sentido se puede definir como la sucesión de momentos espaciales. En el caso de las galaxias, la sucesión en su movimiento requiere de miles de millones de años, período de tiempo para el que la dimensión temporal de la sociedad humana es insuficiente para percibirlo, por esto los procesos cósmicos, se presentan a la sensibilidad como aparentemente inmóviles, como carentes de historia, pero en realidad los procesos cósmicos se mueven, solo que su temporalidad está más allá de nuestra percepción sensible; solo el pensamiento abstracto es capaz de descubrir su movilidad y su correspondiente temporalidad.

Por otra parte, en la imagen, también es evidente, como se organiza el contenido -estrellas- en galaxias de diferentes formas, entre las que destacan: espirales, elípticas, barradas e irregulares. La materia -estrellas- adquiere su correspondiente forma. Se comprueba que no puede existir contenido sin forma, ni forma sin contenido.

2.3. Física clásica

Con las Leyes de la Mecánica y la Ley de la Gravitación Universal de Newton publicados en 1687 en su obra: Los principios matemáticos de la filosofía natural, la física de Descartes es negada, especialmente su doctrina del espacio pleno, puesto que las leyes del movimiento de la mecánica, especialmente la Ley de la Gravitación Universal, requiere la presencia de un espacio vacío para su transmisión instantánea y  a distancia. Además, el espacio y el tiempo son absolutos, es decir, no están condicionados por el movimiento de los objetos materiales. Con esto se retorna a la vieja concepción aristotélica del espacio y del tiempo, pero a un nivel muy superior: se ha producido la negación de la negación.

Dada la "sólida" argumentación matemática de las leyes de la Mecánica Clásica y de la Ley de la Gravitación Universal, derivada de la nueva rama descubierta por Newton –el cálculo diferencial e integral-, la concepción del espacio y el tiempo absolutos perduró por más de 300 años, hasta principios del siglo XX.

2.4. Filosofía clásica alemana en los siglos XVIII y XIX

Es en el campo de la filosofía en el que se dan algunos avances en la doctrina del espacio y del tiempo, aunque de naturaleza idealista a fines del siglo XVIII y principios del siglo XIX.

Dynnik et al (1961), afirman que "Kant (1781) al caracterizar la primera fase del conocimiento, formula su teoría idealista subjetiva del espacio y del tiempo, señalando que todos los objetos de la percepción sensible existen en el espacio y en el tiempo y plantea la siguiente cuestión: ¿qué es lo que nos permite afirmar que los objetos de la percepción sensible no pueden darse fuera del tiempo y del espacio? ¿Por qué consideramos al espacio y al tiempo condiciones universales y necesarias de la existencia de todos los objetos de la percepción sensible? Sólo y exclusivamente, a juicio de Kant, porque el tiempo y el espacio son condiciones universales y necesarias de todo lo que se percibe y de todo cuanto puede ser percibido en general; es decir, porque son las condiciones universales y necesarias de todos los objetos de cualquier experiencia posible; el tiempo y el espacio son, a su vez, formas de la sensibilidad, de la percepción inmediata; vale decir, son formas subjetivas de la facultad sensible, propia del hombre. Conforme a este punto de vista, los objetos no existen en el espacio y en el tiempo por sí mismos, o sea objetivamente, sino en cuanto son percibidos por nuestros órganos sensoriales y actúan sobre estos. Semejante concepción idealista subjetiva del espacio y del tiempo es, a juicio de Kant, la única demostración de que uno y otro son efectivamente universales y necesarios. Esta demostración no puede derivarse de la experiencia, ya que la experiencia solo tiene que ver con cosas individuales, sin abarcar nunca la totalidad de las cosas existentes. Por tanto, concluye Kant, los conceptos de espacio y tiempo son a priori; lo cual quiere decir que no solo no derivan de la experiencia, sino que, por el contrario, son anteriores a ella, constituyendo las condiciones de toda experiencia posible. Así, pues, en contraste con el materialismo francés, que concebía el espacio y el tiempo como formas objetivas de la existencia de la materia, Kant negaba la objetividad del espacio y del tiempo y los consideraba como formas subjetivas, anteriores a la experiencia (formas a priori) de la percepción sensible inmediata".

En la Enciclopedia de las ciencias filosóficas (1817) al escribir acerca de Filosofía de la naturaleza), Hegel desarrolla su concepción del espacio y del tiempo. Explica que lo que hoy se llama física, se llamó en otro tiempo filosofía de la naturaleza. Esta, la concebía como "el ser otro de la idea", es decir la naturaleza es creada por la idea.

En la obra referida, Hegel describe al espacio como yuxtaposición, conexión o concatenación de los procesos materiales, en forma de totalidad; porque la yuxtaposición implica: que los procesos materiales están próximos, conexos, adjuntos, acoplados, ligados, fusionados, contiguos y concatenados; en síntesis yuxtaponer significa poner una cosa junto a la otra o inmediata a ella. Al tiempo lo concibe como la negatividad de la yuxtaposición inmóvil –espacio-. El pasado y futuro del tiempo, en cuánto están en la naturaleza, son el espacio, porque éste es el tiempo negado, y así el espacio, superado es primero el punto, y desarrollado por sí, el tiempo. Solo las cosas naturales están sujetas al tiempo, por ser finitas, es decir, tienen fin; lo verdadero, por el contrario, la idea, el espíritu, Dios, es eterno.

Tanto para Kant, como para Hegel el tiempo y el espacio, son conceptos lógicos –ideales- al margen de la realidad material. Sin embargo, a pesar de su naturaleza idealista hicieron un gran aporte, sobretodo Hegel al desarrollo de la concepción del espacio y del tiempo al considerar al movimiento como el fundamento de ambos.

2.5. Materialismo dialéctico

Engels (1878) en polémica con Duhring expone su concepción del espacio y del tiempo en los siguientes términos: “Así pues, el tiempo ha tenido un comienzo. Y ¿qué había antes de ese comienzo? El mundo en un estado idéntico a sí mismo e inmutable. Y como en ese estado no se siguen transformaciones, el especial concepto de tiempo se transforma en la idea más general del ser. Ante todo, lo que importa en esta cuestión no es en absoluto cuáles son los conceptos que se transforman en la cabeza del señor Duhring. No se trata del concepto del tiempo, sino del tiempo real, del que el señor Duhring no conseguirá liberarse a cualquier precio. En segundo lugar, por mucho que se transforme el concepto de tiempo en la idea más general del ser, eso no nos hará adelantar nada. Pues las formas fundamentales de todo ser [materia] son el espacio y el tiempo, y un ser situado fuera del tiempo es un absurdo tan descomunal como un ser fuera del espacio”.

En seguida en el mismo escrito, Engels, prosigue con el desarrollo del tema: “Los materialistas anteriores al señor Duhring hablaban de materia y movimiento. El reduce el movimiento a la fuerza mecánica, como supuesta forma fundamental del mismo, y se imposibilita con eso el entendimiento de la real conexión entre materia y movimiento, la cual, por lo demás, también fue oscura para todos los materialistas anteriores. Y, sin embargo, la cosa es suficientemente clara. El movimiento es el modo de existencia de la materia. Jamás y en ningún lugar habrá materia sin movimiento, ni puede haberla…Todo reposo, todo equilibrio es exclusivamente relativo, y no tiene sentido más que respecto a tal o cual forma determinada de movimiento”.

En otro trabajo posterior, Engels (1886) sigue desarrollando su concepción del espacio y del tiempo y la precisa: “la sucesión eternamente repetida de los mundos en el tiempo infinito no es más que el complemento lógico de la coexistencia de los innumerables mundos en el espacio infinito. La materia se mueve en un ciclo perenne, ciclo que probablemente describe su órbita en períodos de tiempo para los que nuestro año terrestre ya no ofrece una pauta de medida suficiente; en el que el tiempo del más alto desarrollo, el tiempo de la vida orgánica y, más aún, el de la vida consciente de sí misma y de la naturaleza, resulta medido tan brevemente como el espacio en el que se hacen valer la vida y la auto-conciencia; en el que toda modalidad finita de existencia de la materia, ya sea sol o nebulosa, animal concreto o especie animal, combinación o disociación química, es igualmente perecedera y en el que nada hay eterno fuera de la materia en eterno movimiento y de las leyes con arreglo a las cuales se mueve y cambia. Pero, por muchas veces y por muy implacablemente que este ciclo se opere también en el tiempo y en el espacio; por muchos millones de soles y tierras que puedan nacer y perecer y por mucho tiempo que pueda transcurrir hasta que lleguen a darse las condiciones para la vida orgánica en un solo planeta dentro de un sistema solar; por innumerables que sean los seres orgánicos que hayan de preceder y que tengan que perecer antes, para que de entre ellos puedan llegar a desarrollarse animales dotados de un cerebro capaz de pensar y a encontrar por un período breve de tiempo las condiciones necesarias para su vida, para luego verse implacablemente barridos, tenemos la certeza de que la materia permanecerá eternamente la misma a través de todas sus mutaciones; de que ninguno de sus atributos puede llegar a perderse por entero y de que, por tanto, por la misma férrea necesidad con que un día desaparecerá de la faz de la tierra su floración más alta, el espíritu pensante, volverá a brotar en otro lugar y en otro tiempo”.

Es evidente que Engels, concibe al espacio y al tiempo como formas de existencia  de la materia y como ésta no puede existir independiente del movimiento, por consiguiente, el espacio y el tiempo son condicionados por la materia en movimiento. En este sentido, la materia no existe en el espacio y el tiempo, más bien su existencia es espacial y temporal.

Es con Engels propiamente cuando aparece el materialismo dialéctico, como la negación del idealismo hegeliano. Ahora, el espacio y el tiempo son objetivos, es decir, son reales y como conceptos reflejan el movimiento de la materia. Ya no son ideales como los concibe el idealismo, especialmente el kantismo y menos producto de la idea -Dios- como los considera Hegel. Se ha producido la inversión del idealismo hegeliano. Hasta el mismo nombre de materialismo dialéctico expresa el rasgo fundamental de la nueva doctrina filosófica: materia en movimiento, resultado de las contradicciones.

Konstantinov (1986), afirma que  todo objeto tiene extensión: es largo o corto, ancho o estrecho, alto o bajo. Cada cosa se encuentra entre las demás en un sitio o en otro. Los cuerpos poseen volumen, tal o cual forma externa. Cada forma de movimiento de la materia está vinculada necesariamente a la traslación de cuerpos. En todo ello se manifiesta el hecho de que los cuerpos y los objetos existen en el espacio, de que el espacio es condición cardinal del movimiento de la materia.

El espacio es una forma real objetiva de existencia de la materia en movimiento. El concepto de espacio expresa la coexistencia de las cosas y la distancia entre ellas, su extensión y el orden en que están situadas unas respecto a otras.

Los procesos materiales transcurren con cierta sucesión (unos antes o después que otros), se distinguen por su duración y tienen fases o etapas que se diferencian entre sí. Esto significa que los cuerpos existen en el tiempo.

El hecho de que las diferentes fases no coinciden en el tiempo y están separadas por un intervalo es condición cardinal de la existencia de esos procesos. El movimiento de la materia es imposible fuera del tiempo.

El tiempo es una forma real objetiva de existencia de la materia en movimiento. Caracteriza la sucesión del desenvolvimiento de los procesos materiales, la distancia entre las distintas fases de estos procesos, su duración y su desarrollo.

Ningún objeto material puede existir solamente en el espacio y no ser en el tiempo, o ser en el tiempo y no encontrase en el espacio. Siempre y en todas partes, cualquier cuerpo existe en el espacio y en el tiempo. Esto significa que el espacio y el tiempo están vinculados orgánicamente.

El espacio y el tiempo, como formas reales de existencia de la materia, se caracterizan por una serie de peculiaridades. Primero, son objetivos, existen fuera e independientemente de la conciencia. Segundo, son eternos, por cuanto la materia existe eternamente. Tercero, el espacio y el tiempo son limitados e infinitos.

Una peculiaridad importante del espacio consiste en que tiene tres dimensiones. Todo cuerpo material, por cuanto posee un volumen determinado, es necesariamente tridimensional.

A diferencia del espacio, el tiempo es unidimensional. Esto significa que cualquier momento del tiempo es determinado por un número, que expresa el período de tiempo transcurrido hasta ese momento desde otro tomado como comienzo del cálculo. Todos los acontecimientos siguen una sola dirección: del pasado al presente y del presente al futuro. Esta dirección de los procesos es objetiva, no dependen de la conciencia de los hombres que los perciben. En el espacio se pueden trasladar los cuerpos de la derecha a la izquierda y de la izquierda a la derecha, de arriba abajo y de abajo arriba. Pero es imposible volver en el tiempo procesos ligados por nexos causales, obligarlos a ir del futuro al pasado. El tiempo es irreversible. En eso se diferencia sustancialmente del espacio.

La tesis de que el espacio y el tiempo son formas de existencia de la materia no solo define su carácter objetivo, real: significa también su nexo indisoluble con la materia en movimiento. De la misma manera que no hay materia fuera del espacio y del tiempo, no hay ni puede haber espacio y tiempo sin materia.

El materialismo dialéctico se distingue sustancialmente del materialismo metafísico por el postulado que proclama el nexo indisoluble del espacio y el tiempo con la materia. El materialismo metafísico, aun admitiendo la realidad objetiva del espacio y el tiempo, los considera, no obstante, como esencias autónomas, como recipientes vacíos independientes de la materia, destinados a guardar cuerpos y procesos materiales.

Un punto de vista semejante sustentaba Isaac Newton, fundador de la mecánica clásica. Para él, el espacio y el tiempo eran objetivos, pero existían independientemente de la materia en movimiento, eran inmutables por completo y no estaban vinculados entre sí. Los denominó absolutos. Las ideas de Newton acerca del espacio absoluto y del tiempo absoluto predominaron en la ciencia hasta comienzos del siglo XX, cuando al crearse la teoría de la relatividad, los naturalistas vieron claro, por fin, que era erróneo desvincular entre sí el espacio y el tiempo y separarlos de la materia en movimiento.

Resulta que la distancia entre los cuerpos no es igual en los distintos sistemas materiales en movimiento: al crecer la velocidad del movimiento, se reduce la distancia (longitud). De la misma manera, el intervalo de tiempo entre los sucesos, cualesquiera que sean, es diferente en los distintos sistemas materiales en movimiento: al aumentar la velocidad, dicho intervalo disminuye. Los mencionados cambios de las dimensiones espaciales (longitudes) y de los intervalos de tiempo en dependencia del movimiento se producen en rigurosa correspondencia mutua. En ello se manifiesta el nexo interno entre el espacio y el tiempo.

El nexo orgánico del espacio y del tiempo con la materia y con el movimiento de ésta, descubierto por la teoría de la relatividad, ofrece una prueba científico-natural de la realidad objetiva del espacio y del tiempo, de su independencia respecto de la conciencia, del sujeto cognoscente.

Kursanov (1960), explica que el materialismo dialéctico define el tiempo y el espacio como formas fundamentales de existencia de la materia en movimiento. Como formas de existencia de la materia en movimiento, el espacio y el tiempo son también realidades objetivas, como la materia misma.

2.6. Física relativista

Con los nuevos descubrimientos de la física en la segunda mitad del siglo XIX, particularmente la Teoría Electromagnética de Maxwell -1864-, el experimento de Michelson-Morley -1887- y la mecánica cuántica de Plank -1900-; se sentaron las bases para la aparición de la Teoría Especial de la Relatividad, elaborada por Einstein. Esta es una nueva concepción del espacio y del tiempo. Específicamente postula y prueba para micro-partículas que se mueven a grandes velocidades, cercanas a la de la luz, el espacio –distancia- se contrae y el tiempo se reduce –los relojes se atrasan-; por consiguiente, si la tecnología permitiera viajes espaciales a velocidades próximas a las de la luz, las personas prolongarían significativamente sus vidas en comparación con los habitantes terrestres. En suma, la Teoría de la Relatividad Especial, confirma la validez de la concepción materialista dialéctica del espacio y el tiempo, al considerarlos como formas de existencia de la materia en movimiento.

Otro salto en la concepción del espacio y el tiempo se produjo en 1916 con la Teoría General de la Relatividad, en la que Einstein concibe al espacio-tiempo como curvo. Esto significa que la fuerza de gravitación universal considerada en la mecánica de los cuerpos celestes de Newton deja de ser una acción a distancia, para convertirse en una propiedad geométrica –curvatura del espacio-tiempo-. Ahora, es la naturaleza geométrica del espacio y del tiempo –curvatura- la que desvía a los cuerpos materiales de la trayectoria rectilínea uniforme para seguir un movimiento curvo. Sin embargo, es importante resaltar que la curvatura del espacio-tiempo, es producto de concebir el espacio en su aspecto relacional, lo que permite explicar la interacción de los objetos materiales condicionada por su coexistencia.

Con la Teoría General y Especial de la Relatividad se produce la negación de la negación: el espacio pleno –lleno de materia- de Descartes es negado por las Leyes de la mecánica Clásica de Newton y la Ley de la Gravitación Universal; luego, la Teoría General  y Especial de la Relatividad niega las Leyes de la Mecánica Clásica, para retornar al espacio pleno de Descartes, en el que están excluidas las acciones de fuerzas a distancia, ya que el movimiento se da por la interacción recíproca de cuerpos materiales por contacto, aunque Einstein siguió creyendo, que la gravitación no es una fuerza, sino un problema geométrico –curvatura del espacio-tiempo-.

Kursanov (1960) menciona que en el siglo XX, la lucha filosófica a propósito de la esencia del tiempo y del espacio ha girado ante todo, en torno a la teoría de la relatividad, formulada por Einstein en 1905 (teoría especial) y en 1916 (teoría general). Es lógico que haya ocurrido así, pues esta teoría es una doctrina moderna acerca del espacio y del tiempo, de las leyes que rigen el movimiento de los cuerpos, cuando se mueven a velocidades próximas a la de la luz. La teoría de la relatividad dio también un paso muy importante en la comprensión de las leyes del campo de gravitación y proporcionó una ecuación nueva de la gravitación, más profunda y exacta que la de Newton. Planteó de un modo nuevo varios problemas capitales de la física moderna, sobre todo en cuanto a la doctrina del espacio y el tiempo, lo que tiene gran importancia filosófica.

Al principio, casi todas las corrientes de la filosofía idealista adoptaron una actitud muy negativa frente a la teoría de la relatividad. Sirvió de motivo para semejante crítica idealista el hecho de que esta teoría rechazase el espacio absoluto y el tiempo absoluto de la mecánica de Newton, declarados por los kantianos formas eternas, apriorísticas -antes de la experiencia-, de la conciencia. Pero al aumentar el papel de la teoría de la relatividad en la ciencia física y extenderse y afianzarse su prestigio, los partidarios del idealismo han cambiado de actitud ante ella y la han interpretado en un espíritu idealista, orientándola contra el materialismo. Una de las interpretaciones idealistas consiste en afirmar que la teoría de la relatividad demuestra que para cada individuo existe su propio tiempo subjetivo en el espacio.

La teoría de la relatividad no tiene nada en común con semejante criterio subjetivista del espacio y el tiempo. En efecto, rechazó los citados conceptos de Newton de espacio absoluto y tiempo absoluto. Newton eleva el espacio y el tiempo a la categoría de absolutos, los separa de la materia y del movimiento y los convierte en principios independientes, absolutos. A diferencia de estos planteamientos, la teoría de la relatividad ha mostrado el estrecho nexo del espacio y del tiempo con el movimiento de los cuerpos materiales. La longitud -espacio- y el tiempo no son absolutos ni independientes de los cuerpos en movimiento, sino que están determinados totalmente por las leyes del movimiento de éstos. Esta dependencia se expresa en la correspondiente forma matemática, y el observador no hace más que registrar los resultados de las mediciones de los intervalos de espacio y de los períodos de tiempo, que siempre tienen un significado objetivo, independiente de todo observador.

Del hecho de que el espacio y el tiempo son formas de existencia de la materia en movimiento dimana otra importante tesis del materialismo dialéctico: la que proclama la unión indisoluble del tiempo y el espacio, de una parte, y de la materia y el movimiento, de otra. En contra de las afirmaciones idealistas y teólogos, la filosofía materialista parte del hecho real de que la materia en movimiento, se mueve siempre solamente en el espacio y en el tiempo reales.

Pero de la misma manera que no puede haber materia fuera del espacio y del tiempo, tampoco existe el espacio separado de la materia en movimiento ni el tiempo separado de los procesos materiales: estas dos formas de existencia de la materia sin materia no son nada, son vanas representaciones, abstracciones muertas, existentes sólo en nuestro cerebro.

No existe ningún tiempo fuera de los objetos y procesos reales del mundo real. De la misma manera, no existe el espacio vacío desvinculado de la materia. Así lo ha confirmado plenamente la ciencia moderna. El progreso de la física, el surgimiento de la teoría de la relatividad y, en particular, el desarrollo de la teoría cuántica de los campos, han llevado a la conclusión de que el llamado vacío no es tal “vacío” en el viejo sentido de la palabra. Se puede extraer del espacio los electrones, protones, positrones, fotones y demás partículas de la sustancia. Pero incluso después de haber extraído eso, quedará “algo” que posee determinadas propiedades físicas. Ese “algo” actúa sobre las partículas de sustancia y es, a la vez, objeto de su influencia. El vacío representa un estado completamente determinado de los campos físicos materiales, que tienen siempre propiedades concretas, reales. Esto significa que, en realidad –pese a las afirmaciones de los teólogos e idealistas-, no existe el espacio vacío desvinculado de los procesos materiales.

3. Teoría de la tectónica de placas

La historia del movimiento de la materia y su concepción teórica, es prolongada. Inicia desde la época griega a. C. particularmente con Heráclito, al plantear que en la naturaleza, todo fluye. Sin embargo, después del largo letargo del período medieval, durante el Renacimiento, aparece la concepción del movimiento mecánico, cuyas leyes fueron expuestas por Newton en su célebre obra: Principios matemáticos de la filosofía natural, en 1687.

Con la mecánica newtoniana, el movimiento se entendió como el cambio de posición espacial de los objetos materiales, resultado de la aplicación de fuerzas mecánicas.

Con el descubrimiento de las leyes de la termodinámica en la década de los 40 del siglo XIX, el movimiento penetró al interior de la materia y la energía y se generalizó con la Ley general de la conservación y transformación de la materia y la energía.

No obstante en otros sectores de la naturaleza, el movimiento no era tan evidente, como fue el caso de las especies biológicas. El catastrofismo que precedió al uniformismo, consideraba a las especies biológicas inmutables, entre catástrofe y catástrofe. Por primera vez, fueron abordadas en su movimiento por Darwin, en 1859, con la publicación de el Origen de la especies. Así surgió propiamente el movimiento biológico. Posteriormente en 1871, con su obra: El Origen del hombre, el movimiento biológico se extendió a la especie humana.

Únicamente, quedaba un reducto en donde el movimiento no había penetrado: en la distribución espacial -geografía- de océanos y continentes. Estos se consideraban inmutables. No obstante, las evidencias empíricas observadas –geométricas, fósiles, geológicas, orogénicas, climáticas entre otras-, indujeron a Alfred Wegener en 1912, a proponer la existencia de un mega-continente denominado Pangea –hace 225 millones de años- y su contra-parte: Panthalasa, cuya deriva continental, ha conducido a la actual distribución de océanos y continentes; es decir, los continentes y océanos se mueven al igual que el resto de los objetos materiales de la naturaleza.

La teoría de la tectónica de placas representa la conquista científica más importante en los últimos años, en el campo de la Geología, que permite explicar racionalmente los principales procesos terrestres: formación de continentes, océanos, montañas, terremotos, volcanes, etc. Así, la teoría de la tectónica de placas, se ha convertido en el fundamento teórico de las ciencias de la Tierra –Geografía física, Petrografía (rocas y minerales), Edafología, Meteorología y Climatología, Hidrología y biología-.

Con la tectónica de placas, el movimiento material se generalizó a la coexistencia de los objetos materiales, particularmente la distribución de océanos y continentes, de tal forma que todo lo que existe en el universo es materia que se mueve.

4. Síntesis (conclusiones)

En el universo el vacío no existe, lo único que existe es materia que se mueve. La materia no necesita el vacío para moverse.

El movimiento puede definirse como todo cambio o transformación que se opera en la materia –físico, químico, biológico y social- y va desde el desplazamiento mecánico más simple hasta el pensamiento humano.

Es la materia en movimiento la que se transforma sucesivamente hasta culminar en la especie humana, con la que aparece propiamente, la conciencia, atributo específicamente humano, que nos distingue del reino animal.

La materia, es todo lo que existe,  a excepción de la conciencia humana; incluye  desde el microcosmos -átomo y sus componentes – hasta el macrocosmos –sistemas solares y galaxias – en el que se engloban las diversas formas de vida, desde las más simples hasta la sociedad humana.

La dimensión temporal de la sociedad humana es insuficiente para percibir la movilidad de los procesos cósmicos, ya que normalmente requieren de períodos prolongados de tiempo para sucederse, por lo que aparentemente son inmóviles ante nuestra percepción sensible, pero en realidad también están sujetos a la movilidad. Es decir, también presenta los atributos de espacialidad -coexistencia momentánea- y sucesión y duración -tiempo-.

El espacio involucra dos atributos: extensión –tridimensionalidad- y coexistencia momentánea de objetos materiales.

El espacio y el tiempo, son dos aspectos contradictorios de la materia en movimiento: el espacio es la negación del tiempo y éste es la negación de espacio.

Tanto la Teoría de la relatividad, como la Teoría de la tectónica de placas, demuestran que los cuerpos físicos se mueven en extensión y distribución espacial, es decir, son relativos al estar condicionados por el movimiento de la materia. Así pues, el espacio y el tiempo son las formas de existencia de la materia en movimiento.

El espacio es la coexistencia simultánea de objetos materiales y el tiempo es la sucesión y duración del movimiento de los mismos objetos materiales.

El espacio y el tiempo son las formas como se presentan los objetos finitos ante nuestra sensibilidad, particularmente la vista. El espacio se presenta como la existencia al mismo tiempo de unos al lado de otros; y el tiempo como la sucesión de unos objetos después de otros.

La materia no existe en el espacio y el tiempo, su existencia es espacial y temporal.

5. Bibliografía

Aristóteles. 348 a.C. Física. Internet.

Arjiptsev F.T. 1966. La materia como categoría filosófica. Editorial Grijalbo S. A. México, D. F.

Dynnik A. M. Et al. 1968. Historia de la filosofía. Tomos I y II. Colección Ciencias económico sociales. Editorial Grijalva. México, D.F.

Engels Federico. 1878. La revolución de la ciencia de Eugenio Duhring. (“Anti-Duhring”). Internet.

Engels Federico. 1886. Introducción a la dialéctica de la naturaleza. Internet.

Hegel Federico. 1817. Enciclopedia de las ciencias filosóficas. Editorial Porrúa (1980). México, D.F.

Konstantinov F. 1986. Fundamentos de la filosofía… Editorial Pueblo y Revolución. La Habana, Cuba.

Kursanov A. G. 1966. El materialismo dialéctico y el concepto. Editorial Grijalbo, S.A. México, D.F.

Larroyo Francisco. 2004. Introducción a la Metafísica de Aristóteles. Editorial Porrúa. México, D.F.

TECTÓNICA DE PLACAS FUNDAMENTO DE LAS CUENCAS HIDROGRÁFICAS

TECTÓNICA DE PLACAS FUNDAMENTO TEÓRICO DE LAS CUENCAS HIDROGRÁFICAS

Valentín Vásquez

Oaxaca, México
valeitvo@yahoo.com.mx

1. Introducción

La cuenca -depresión- es una forma como se estructura el relieve terrestre y coexiste espacialmente con otras formas como son: montañas, planicies, valles, etc. La formación de las distintas formas del relieve está condicionada por el movimiento de las placas tectónicas, que constituye su contenido. 

La Teoría de la Tectónica de Placas inició con la hipótesis de la movilidad horizontal de los continentes, desafiando al sentido común, que percibe la distribución espacial de océanos y continentes como inmóvil. Su transformación en teoría requirió de argumentos geológicos –rocas-, orográficos –montañas-, biológicos –fósiles-, y pruebas, principalmente paleo-magnéticas y movimiento del fondo oceánico.

La historia de la Teoría de la Tectónica de Placas, confirma como se mueve el conocimiento: de la apariencia percibida por el sentido común -inmovilidad de océanos y continentes- a la esencia -movilidad de continentes y océanos-. La inmovilidad y movilidad de océanos y continentes, son dos aspectos contradictorios de la realidad objetiva. El conocimiento no se agota en la sensibilidad de los objetos materiales, tiene que moverse a través del pensamiento abstracto para descubrir la esencia que está oculta detrás de la sensibilidad percibida. Es precisamente la contradicción entre apariencia y esencia, la que mueve al conocimiento científico y la que justifica la necesidad de la ciencia. La Tectónica de Placas es una teoría geológica unificadora -sintetizadora- del catastrofismo y el uniformismo y establece que la la litosfera terrestre se encuentra fragmentada en placas, cuya interacción produce las distintas formas del relieve de la superficie terrestre. La energía que mueve a las placas tectónicas, es la radiactividad interna generada por la fisión nuclear de elementos químicos pesados, principalmente de Uranio, Torio y un isótopo del Potasio 40; contenidos en el manto terrestre.

La principal función de una teoría científica es la explicación racional de los fenómenos de un determinado campo de la realidad material. En este caso  se trata de una teoría geológica que ilumina el entendimiento de los procesos geológicos más importantes, como es la formación de las diferentes formas del relieve continental y oceánico. De hecho, los cinco grandes océanos –Ártico, Antártico, Índico, Atlántico y Pacífico- son grandes cuencas o depresiones que se formaron por la separación de placas  y cuya función principal es almacenar el agua. La contra-parte continental está formada por una gran diversidad de formas del relieve, también creadas por la interacción de las placas tectónicas, siendo la cuenca –depresión-, una forma particular del relieve terrestre, cuya forma favorece su principal función: almacenar y regular el movimiento del agua. Precisamente el movimiento cíclico del agua en el marco de la cuenca, movido por la energía solar, es el que en su fase de precipitación y escurrimiento produce la erosión –destrucción- del relieve terrestre generado por la acción constructiva de la tectónica de placas.

Así pues, el relieve terrestre está en constante movimiento producto de la acción de fuerzas contradictorias: tectónica de placas, cuya interacción genera el relieve y procesos destructivos del mismo, principalmente el desprendimiento de las rocas y la erosión del suelo, provocados por el escurrimiento superficial y la acción de la gravedad.

La importancia de la cuenca como una forma particular del relieve está en ser un espacio geográfico en el que se produce el movimiento cíclico del agua, principal recurso natural que condiciona la vida en la Tierra.

2. Fuerzas contradictorias que mueven al relieve

Al igual que todos los objetos materiales del universo, la Tierra se encuentra en permanente transformación, tanto en cantidad como en cualidad. Las fuerzas que mueven al planeta son de naturaleza interna y externa. La energía interna que mueve al planeta –específicamente a las placas tectónicas-, procede principalmente de la radiactividad generada por la desintegración nuclear –fisión- de los elementos químicos radiactivos del manto terrestre, principalmente uranio, torio y un isótopo del potasio 40. Estos elementos químicos producen la energía que es la que mueve a las placas tectónicas, cuya interacción produce las principales formas del relieve –montañas, volcanes, depresiones, valles, planicies, etc.-.

En la siguiente figura se observa como el relieve está determinado por la energía que mueve a las placas tectónicas.

Figura 1. Relieve condicionado por la tectónica de placas

La energía externa que modifica la superficie terrestre es la que se genera en el interior del Sol y específicamente consiste en la fusión nuclear de los núcleos de hidrógeno para transformarse en Helio y la energía solar que mueve a los océanos y a la atmósfera para generar el clima. Uno de los hidrometeoros más importantes es la precipitación, proceso que consiste en la caída de agua en estado sólido y/o líquido de las nubes a la superficie terrestre. La precipitación golpea al suelo y lo desprende y al convertirse en escurrimiento lo arrastra y lo deposita en las partes bajas, principalmente en los océanos. Este proceso destruye el relieve y ha estado actuando desde que la Tierra se enfrió y permitió la condensación del vapor de agua contenido en la atmósfera y la consecuente formación de las nubes, necesarias para producir la precipitación y su posterior transformación en escurrimiento. Pero como en el universo todo es contradictorio y la Tierra no es la excepción, a la par con la destrucción del relieve por agentes externos relacionados con la erosión y la gravedad, también está la construcción del relieve terrestre producido por el movimiento de las placas tectónicas, específicamente por el choque, separación y deslizamiento lateral de las mismas.

Las principales formas del relieve terrestre se muestran en la siguiente figura y todas también son creados por la interacción entre las placas tectónicas.

Figura 2. Formas principales del relieve terrestre

La cuenca hidrográfica es una forma particular del relieve terrestre y consiste en una depresión de la superficie terrestre que se forma como parte del mismo proceso que da origen a las montañas y por la acción de la gravedad. La naturaleza de la cuenca de ser una depresión determina su función de servir como depósito de agua, y en esto consiste su importancia de ser una forma del relieve que regula el movimiento y almacenamiento de la humedad proveniente de la precipitación atmosférica.

Figura 3. La cuenca hidrográfica como una forma particular del relieve

Las dimensiones de las cuencas son variables y de acuerdo a su extensión pueden clasificarse en microcuenas y macrocuencas, valores extremos que definen un rango en el que existe una gran diversidad de cuencas de diferentes magnitudes.

Es evidente que la Tierra está sometida permanentemente a fuerzas contradictorias –destrucción y construcción- que modelan el paisaje terrestre y así continuará mientras no se agote la energía interna que mueve al planeta. En lo que se refiere al proceso externo que modifica el relieve terrestre, la energía procedente del Sol todavía es considerable, pues los astrónomos estiman que todavía alcanza para otros 5000 millones de años.

En la figura 4 se muestran las fuerzas contradictorias que modifican el relieve terrestre: la orogénesis producto del choque de placas tectónicas, que forma montañas, con sus consecuentes depresiones –cuencas- y la erosión causada por la gravedad y los escurrimientos superficiales que destruyen la superficie terrestre.

Figura 4. Fuerzas contradictorias que modifican el relieve terrestre

 

3. Conclusiones

Es la energía interna de la Tierra la que mueve a las placas y éstas en su interacción genera –construye- las diversas formas del relieve terrestre, como son cordilleras, montañas, cuencas, planicies, valles, etc. La erosión y la gravedad son las fuerzas externas que destruyen el relieve terrestre.

El relieve terrestre está sometido a fuerzas externas -erosión y gravedad- que lo destruyen y por fuerzas internas -calor del manto- que lo forman, dando como resultado un movimiento cíclico en la modificación del relieve. 

La cuenca –depresión- es una forma particular del relieve terrestre. Su principal función es la de servir de espacio físico geográfico en el se produce el movimiento cíclico del agua.

La tectónica de placas constituye el contenido y es en su movimiento -interacción- cuando genera las formas del relieve en general y particularmente a la cuenca hidrográfica.

La tectónica de placas constituye el fundamento teórico de las cuencas hidrográficas.