HUYGENS: La Teoría Ondulatoria de la Luz. Un Rayo Atrapado en Una Onda – David Blanco Laserna

Si cada nación tiene derecho a su edad de oro, entonces el siglo xvn pagó esa deuda con creces a Holanda. En su modesta superficie, abreviada por el mar, los ríos y los lagos, se concentró en aquella época una plétora de mentes excepcionales que parecía desafiar la estadística. Destacaron en todas las artes y oficios, desde la pintura hasta la milicia, pasando por el comercio, el derecho, la navegación, la ingeniería, la literatura o la ciencia. La mayoría compartía una curiosidad heterogénea, que tendía puentes entre unas actividades y otras, como si se sintieran comprometidos en una formidable empresa colectiva. El filósofo Baruch Spinoza pulía lentes para telescopios y microscopios. Se especula que uno de los pioneros en el campo de la microscopía, Antoni van L€euwenhoek, sirvió de modelo aJohannes Vermeer en El astrórwrrw y El geógrafo y que, además, le mostró las posibilidades pictóricas de la cámara oscura El ingeniero Simon Stevin escribía sobre política y el político Johan de Witt era un matemático avezado.

Todos ellos prosperaron al amparo de la tolerancia religiosa, que extendió su manto protector a extranjeros ilustres, como René Descartes, y a un amplio registro de autores, que sufrían la censura en sus respectivos países. Casi una cuarta parte de los libros publicados en Europa procedía de prensas holandesas. A pesar de que durante este período de esplendor el mundo tuvo la impresión de girar en torno a Ámsterdam, La Haya o Delft,Christiaan Huygens vivió muchos años al otro lado de sus fronteras, sobre todo en París. Desde muy pequeño fue adiestrado para desenvolverse en el gran escenario del mundo. Acabó eclipsando a su padre, aunque se trataba de una estrella difícil de tapar. Constantijn Huygens encarnó como nadie al cortesano soñado por Baltasar Castiglione. Fue políglota, músico y literato por vocación y un diplomático consagrado a la casa de Orange por compromiso y porque de algún modo tenía que ganarse la vida. Su espíritu inquieto no distinguía entre una cultura científica y otra humanística. En su biblioteca de La Haya acumuló cerca de 3 000 libros, de los cuales una décima parte eran de física y matemáticas. La educación pluridisciplinar que recibió promovió la curiosidad omnívora de su vida adulta, que supo transmitir a su hijo Christiaan. También le facilitó una privilegiada red de contactos.

En la edición de las obras completas de Christiaan Huygens casi la mitad de los volúmenes se ocupa de su correspondencia. Desde luego, su perfil no corresponde al del sabio huraño que acrisola su obra en soledad. Con sus remitentes se podría elaborar el quién es quién de la ciencia de la época. Huygens discutió sus ideas con Isaac Newton, Gottfried Leibniz, Robert Boyle, Marin Mersenne, el marqués de L’Hópital, Robert Hooke o Antoni van Leeuwenhoek. Este entramado de vínculos personales, unido al progreso de las comunicaciones y a la fundación de las primeras revistas e instituciones científicas, como la Royal Society o la Académie Royale des Sciences -que dirigió-, le mantuvo al corriente de los últimos descubrimientos. La batalla decisiva de la revolución científica se libró en los cielos, con el telescopio como natural aliado. Huygens se ganó sus primeros galones en el frente abierto por Galileo, al resolver uno de los problemas que habían suscitado sus observaciones de Saturno.

En las representaciones más simples de una noche estrellada aparecen tres símbolos recurrentes: los círculos, que hacen las veces de satélites o planetas, los polígonos de varias puntas, para las estrellas, y los círculos rodeados por un anillo. Esta última figura es la más moderna y no se incorporó al imaginario astronómico hasta que Huygens la introdujo en 1656. Las lentes de su telescopio no prestaban la suficiente resolución para distinguir el anillo de Saturno, así que su mérito fue vislumbrarlo con los ojos de una inteligencia bien informada. También localizó la primera luna del planeta, Titán, y supo establecer con asombrosa exactitud la escala del sistema solar. Estos descubrimientos sirvieron de remate a una exhaustiva investigación teórica. Huygens escudriñó los cielos con sus propios telescopios, pero antes de sentarse a fabricarlos se molestó en fundar las leyes de la óptica geométrica, que gobiernan las trayectorias de la luz al cruzar cualquier juego de lentes. Supo así cómo explotar al máximo las posibilidades del instrumento. Ideó lentes compuestas que corregían la aberración esférica y micrómetros que convirtieron el telescopio en una herramienta de precisión. A partir de la década de 1670 se dio cuenta de que su conocimiento de la luz, en apariencia profundo, era meramente descriptivo y pasó a interrogarse acerca de su naturaleza.

Este cambio de actitud dio aliento a una ambiciosa teoría, que se considera el germen del modelo ondulatorio de la luz y que abrió la vía a las visiones más complejas de Fresnel, Young y Maxwell. Para Huygens la luz era una onda en el sentido de que se propaga en círculos -en realidad esferas- crecientes. La agitación de las partículas luminosas se transmite hasta el ojo del observador mediante una larga cadena de colisiones entre partículas de materia. El llamado «principio de Huygens» constituye un refinado ejemplo de matematización de los fenómenos y ofreció un soporte conceptual al enigmático comportamiento del espato de Islandia. Esta variedad transparente de calcita, descubierta en una cantera de Helgustadir, presenta doble refracción: los rayos luminosos se dividen en dos al atravesarlo. Aunque Saturno y la luz le ganaron una reputación perdurable, la invención de la que él se sentía más orgulloso era el reloj de péndulo, que ya había entrevisto Galileo sin acertar a plasmarlo en un mecanismo :fiable.

Huygens atacó el problema desde todos los ángulos imaginables y su estudio, más que una obra de mecánica, derivó en un taller de innovación física y matemática. Con frecuencia Huygens ha sido tachado de «cartesiano», una caracterización que no le habría hecho demasiado feliz. De elegir él los padrinos, seguramente hubiera preferido a Galileo o Arquímedes. Descartes fue un arquitecto de grandes sistemas, que tuvo escasa fortuna a la hora de definir los detalles. Precisamente estos últimos eran los que fascinaban a Huygens. Como señaló Leibniz, que fue alumno suyo, «no mostraba gusto alguno por la metafísica». Es cierto que la admiración por el autor del Discurso del método cegó a Huygens en su primera juventud: «Estaba convencido de que cada vez que tropezaba con alguna dificultad era culpa mía por no haber comprendido su pensamiento». No tardó en desengañarse y en emprender una larga serie de correcciones. Muchas de sus obras se pueden interpretar como refutaciones al filósofo francés: su estudio de las colisiones, por ejemplo, o su óptica geométrica.

Hacia el final de su vida firmó una inequívoca declaración de apostasía cartesiana: «En la actualidad no encuentro en toda su física, en su metafísica o en sus aseveraciones sobre meteorología nada que pueda tomar por verdadero». Donde sí hubiera podido llegar a un acuerdo con Descartes hubiera sido en su rechazo a la gravitación universal de Newton y en la búsqueda de una alternativa mecanicista, que explicara la atracción entre cuerpos mediante colisiones contra una corriente de partículas diminutas. En buena medida, para Huygens entender un fenómeno suponía traducirlo a lenguaje matemático. En este terreno su destreza sobrepasó a la de Galileo y, en realidad, nadie le hizo sombra hasta la llegada de Newton. En una época en que todavía no se habían establecido las fronteras entre matemática pura y aplicada, Huygens fue físico en sus matemáticas y matemático en su física.

En su geometría se reconoce el gusto por la mecánica de Arquímedes, que pesaba en una balanza imaginaria las figuras cuya superficie quería delimitar. Veía el mundo con un ojo físico y otro matemático, y con la información que le proporcionaban ambos su mente construía una imagen tridimensional. En cierta ocasión afirmó que la óptica es una disciplina «donde la geometría se aplica a la materia», un enunciado que valdría para resumir su forma de entender la física. Su intuición buscó círculos, curvas y ángulos en el espíritu de la luz y en el corazón de los relojes. El principio de Huygens, en el que se apuntala su interpretación de la óptica se puede leer como un tratado de construcción geométrica. Pocos años antes de que iniciara su carrera científica, Descartes había oficiado el matrimonio entre el álgebra y la geometría. Huygens aprovechó la conexión entre ambas disciplinas y también fue un pionero en el uso de ecuaciones. Muchos le atribuyen el honor de haber escrito la primera fórmula física, en 1652. Es consabido el aserto de Galileo de que el libro de la naturaleza está escrito en lengua matemática.

Ahora bien, para describir con propiedad la creciente complejidad de los fenómenos, había que aumentar el vocabulario heredado de los griegos y los árabes. En el siglo XVII Newton y Leibniz acuñaron los neologismos indispensables, cuando desarrollaron el cálculo infinitesimal. La revolución sorprendió a Huygens con sesenta años y asistió a su imparable ascenso con suspicacia. Él había encontrado ya su manera de descifrar matemáticamente el universo, y no necesitaba de intérpretes ni admitía fórmulas prefabricadas. En su clásico tratado Principios en el arte de pesar, Simon Stevin hacía una llamada al pragmatismo: «La reflexión sobre los principios de cualquier arte supone un esfuerzo baldío cuando su propósito no se encamina a la acción». Huygens hizo suya esta consigna. Perteneció a una estirpe mestiza de científicos, como Galileo o Newton, que no levantaban barreras entre la sala de estudio y el taller o el laboratorio.

Lo mismo elaboraba teorías que fabricaba herramientas o mejoraba el diseño de aparatos para procurarse mejores observaciones. Siempre sintió debilidad por los instrumentos científicos, por los telescopios, los microscopios, las bombas de vacío o los relojes, que consideró a un tiempo como utensilios y como el escenario de excitantes fenómenos físicos. Su obra favoreció un salto en la instrumentación científica, que impulsó el conocimiento tanto o más que sus leyes o principios. Huygens prefigura al científico moderno, no ya por sus obras, sino por su actitud, por su conciencia de que la ciencia procede mediante aproximaciones. Él no pretendía descubrir la Verdad, con mayúscula, sino crear modelos operativos: «En el terreno de la física no existen demostraciones ciertas y uno solo puede conocer las causas a través de los efectos, hacer suposiciones basadas en los experimentos o en los fenómenos conocidos y tratar de verificar si otros efectos se muestran de acuerdo con esas mismas suposiciones».

A lo que añadía: «Sin embargo, esta falta de demostraciones en física no debe conducirnos a la conclusión de que todo resulta igual de dudoso, antes bien, debemos ser conscientes del grado de probabilidad en cada caso, de acuerdo con el número de experimentos que tienda a confirmar lo que previamente hemos conjeturado». Huygens se vio preso de su perfeccionismo. Sus logros se pueden contemplar como un iceberg, del que sus contemporáneos solo atisbaron una octava parte. Dejó así un legado ambiguo, puesto que muchos de sus tesoros solo fueron apreciados por los historiadores. En ese sentido su influencia resultó mucho menos acusada de lo que merecían la calidad y la cantidad de sus descubrimientos.

Durante décadas acumuló innovaciones sobre óptica y retuvo su publicación porque las consideraba meros pasos intermedios hacia el objetivo que se había fijado: el diseño de un telescopio que produjera imágenes perfectas. Su nivel de exigencia ante lo que consideraba una obra acabada hizo que muchos de sus resultados solo se dieran a conocer póstumamente, cuando ya se habían convertido en mercancía vieja que otros habían explotado. En cualquiera de sus tratados brilla un talento singular. Fue un investigador de imaginación fértil, capaz de idear estrategias originales para abordar los fenómenos que lo intrigaban. Su estilo cautivaba incluso a quienes no estaban de acuerdo con él. Otros pudieron redescubrir las mismas leyes o reproducir sus hallazgos astronómicos, sus teorías y sus inventos quizá amarillearon con el paso del tiempo, pero sus creaciones conservan intacto su atractivo. Son clásicos donde sigue vibrando toda la elegancia y la fuerza de su pensamiento. Con herramientas matemáticas al alcance de cualquiera, interpretó la naturaleza como si fuera un instrumento musical al que solo él sabía arrancar ciertas notas.