Читать книгу Biomecánica básica - Pedro Perez Soriano - Страница 14

La revolución científica se desarrolló en un ambiente similar al que tuvo lugar en el Renacimien to Italiano, desarrollándose la ciencia gracias a las inversiones públicas y privadas de reyes, nobles, familias acomodadas, universidades, e incluso el Vaticano de Roma. Fue una época con una alta movilidad e intercambio de ideas entre científicos de diferentes países europeos, que produjeron un cambio en el conocimiento de la naturaleza y la manera de hacer el análisis científico. La experimentación llegó a ser la piedra angular del nuevo método científico. En este período, científicos ilustres como Galilei, Kepler, Descartes y Newton aportaron a la biomecánica la unión entre teoría y experimentación durante el desarrollo de la investigación científica (haciendo mención destacada a la contribución de Newton, el cual sentó las bases de la mecánica).

Galileo Galilei (1564-1643). Galileo Galilei comenzó su carrera como estudiante de medicina en la Facultad de Arts (Universidad de Pisa), aunque la finalizó dedicándose con toda su atención y energía a las Matemáticas y la Física. Posteriormente fue profesor de la Universidad de Pisa y de la de Padua.

Durante toda su carrera científica intentó persuadir a las autoridades religiosas de que las verdades transcendentales no pueden estar en desacuerdo con las verdades de la ciencia y que, por el contrario, deberían adaptarse a éstas. El mayor problema lo tuvo cuando decidió publicar uno de los mayores logros de la literatura científica, el “Diálogo sobre los Sistemas Principales”, en el que criticaba duramente las teorías de Copérnico y de Ptolomeo. La Inquisición lo condenó y persiguió obligándole a refugiarse, finalmente, cerca de Florencia.

Pese a sus problemas con la Iglesia, Galileo decidió preparar un nuevo libro recogiendo toda su labor realizada durante sus períodos de Pisa y Padua, tarea que no fue fácil por la dificultad de encontrar una editorial que publicara un libro de un hombre condenado por la Inquisición. Tras numerosos intentos fallidos, logró publicar su libro titulado “Dialogues and Mathematical demonstrations concerning two new sciences pertaining to mechanics and local motions” en Elsevier, una editorial holandesa. Galileo mencionaba en esta obra lo que él mismo consideró su trabajo más importante (teniendo esta obra diversas observaciones sobre lo que hoy se considera biomecánica humana e incluso biomecánica deportiva). Según cita de Ascenzi (1993), Galileo expresa su convicción de que “La Matemática es el lenguaje de la Naturaleza” en su obra “Dialogues concerning two new sciences” (Galilei, 1914).

Entre otras observaciones, Galileo rebatió la asunción infundada de que estructuras similares poseen resistencia similar, independientemente de sus dimensiones, y fue el primero en plantear con claridad los problemas de escalado de la resistencia ósea, demostrando la imposibilidad en la existencia de gigantes de aspecto humano normal. Realizó estudios sobre los grandes mamíferos, en especial sobre las ballenas, centrando la atención sobre su flotación, y sobre la función de los huesos y los músculos de estos animales. Desarrolló su visión sobre la biomecánica del esqueleto, en la cual discutió la resistencia de los sólidos huecos, como es el caso de los huesos de los pájaros.

Con relación a la biomecánica del movimiento, Galileo comenzó a escribir un libro titulado “De animalum motibus” (El movimiento de los animales), el cual, de acuerdo a su prefacio y a las notas (apuntes conservados) (Favaro, 1890-1909, en Ascenzi, 1993), le daban una buena oportunidad para criticar y rectificar numerosos errores que había encontrado en el citado trabajo de Aristóteles “De Incessu Animalium”.

Lamentablemente, Galileo murió en 1642 sin poder terminar su trabajo, aunque de sus notas previas se deduce que abordaría tópicos de la biomecánica moderna como el salto del hombre, estudiando los sistemas de palancas óseas implicados, la ventaja de utilizar una pértiga para ayudarse a mantener el equilibrio sobre la cuerda floja y la marcha del caballo. Un dato interesante es que, valiéndose de nuevos instrumentos para su época, como lo era su microscopio, estudió incluso la marcha de los insectos, alcanzando conclusiones extraordinarias. Fue capaz de demostrar que los insectos podían moverse en situaciones de antigravidez valiéndose de la adherencia de sus apoyos. También estudió algunos aspectos de la natación, en particular los problemas respiratorios ocasionados por la presión del agua sobre el tórax y los problemas de la flotación.

Según Antonio Ascenzi (1993), Galileo Galilei, debido a su labor, y habiendo aplicado las leyes de la mecánica a la solución de algunos problemas biológicos, puede considerarse realmente el fundador de la biomecánica.

Santorio Santorio (1561-1636). Fuertemente influido por Galileo, fue uno de los primeros científicos en aplicar la mecánica y sus métodos a la medicina. A través de sus experiencias y experimentos fue creando las bases del metabolismo y la energética del movimiento. Destacan entre sus experimentos la medición de su peso durante 30 años, para analizar los “líquidos y sólidos que entraban y salían de su cuerpo”, la cantidad de respiración que entraba y salía de sus pulmones y la piel.

William Harvey (1578-1657). Médico a quien se le acredita ser la primera persona que describió correctamente las propiedades de la sangre al ser distribuida por todo el cuerpo a través del bombeo del corazón. A través de la vivisección de perros, permitió analizar el movimiento del corazón y la relación entre arterias/venas, siendo notable su contribución a la mecánica del sistema vascular. Debe apuntarse que el español Miguel Servet describió la circulación pulmonar un cuarto de siglo antes que Harvey naciera, pero lo escribió en un libro de Teología “Christianismi Restitutio” (1553), el cual fue considerado como herejía. En consecuencia, casi todas las copias del mismo fueron quemadas, excepto tres copias que fueron descubiertas décadas más tarde.

René Descartes (1596-1650). Filósofo, matemático y científico francés. Entre sus contribuciones más importantes a la biomecánica destaca el desarrollo del sistema de coordenadas cartesiano y la posibilidad de representar el movimiento mediante coordenadas. Llegó a ser el creador de la filosofía mecánica que representaba el análisis matemático de la mecánica, influyendo notablemente en la mecánica del s. XVIII.

Giovanni Alfonso Borelli (1608-1679). Alumno de un discípulo de Galileo Galilei, se propuso aplicar las fórmulas matemáticas a los problemas del movimiento de los animales.

Con su tratado “De Motu Animalium” (Borelli, 1685 y 1989), intenta demostrar que los animales son máquinas, y establece relaciones entre la fuerza producida por los distintos músculos, su acción mecánica y la influencia de agentes externos como la resistencia del aire o del agua. Sostenía la teoría de que los huesos son palancas y que los músculos funcionan según principios matemáticos (figura 7). Además impulsó la Iatrofísica y/o Iatromecánica, que viene a ser la mecánica aplicada a la medicina, y cuya filosofía consistía en que todo podía explicarse mecánicamente.

Borelli realizó numerosos estudios sobre el músculo, estableciendo las diferencias entre contracciones tónicas y voluntarias, y también de la acción nerviosa entre músculos agonistas y antagonistas.

De acuerdo a esto, algunos autores (Rasch y Burke, 1986; Nigg y Herzog, 1994) consideran a Borelli como el padre de la biomecánica del sistema locomotor, aunque algunas de sus teorías, lejos de la exactitud matemática, son extremadamente fantasiosas. Sin embargo, a raíz de las palabras de Borrelli, para Viladot (1992) es el más sólido precursor de la biomecánica: “Mi objetivo es describir la difícil fisiología del movimiento de los animales; es cierto que se ha hecho en muchas ocasiones por los antiguos y por los modernos, pero ninguno que yo sepa ha estudiado los numerosos problemas importantes e interesantes de conocer que se puedan discutir, ni ha sabido o querido confirmar sus estudios con demostraciones mecánicas.”

Isaac Newton (1642-1727). El mismo año en que murió Galileo, nació en Inglaterra Isaac Newton (físico, filósofo, inventor, alquimista y matemático). A pesar de no poder ser considerado estrictamente un biomecánico, realizó importantes aportaciones a la ciencia en general, y a la biomecánica en particular. Según Cavanagh (1990), estas contribuciones no son comparables con las de ningún otro científico de forma individual. Así, Nigg y Herzog (1994) indican que la obra de Newton “Philosophiae naturalis principia matematica” (figura 8) sea “probablemente la pieza de razonamiento científico más poderosa y original jamás publicada”, estableciendo los cimientos de la mecánica moderna.

Figura 7. Ilustraciones de Giovanni Borelli (1685). “De Motu Animalium”.

Figura 8. Obra de I. Newton, “Philosophiae naturalis principia matematica” (1687).

El trabajo de Newton consistió en concluir el puzzle de la mecánica (Nigg y Herzog, 1994), uniendo las diferentes piezas que habían generado científicos como Kepler, con sus leyes sobre el movimiento de los cuerpos pesados, Galileo, con su ley de caída de los cuerpos y los proyectiles, o Descartes, con sus leyes sobre la inercia de los cuerpos en movimiento. La principal contribución de Newton para la mecánica fue la “Ley de la gravitación”, y la formulación de las tres leyes generales del movimiento, las cuales, denominadas desde entonces “Las leyes de Newton” (Ley de inercia, Ley de la aceleración debida a una fuerza resultante, y la Ley de acciónreacción), son empleadas de forma universal por los biomecánicos de todo el mundo para el cálculo de numerosos problemas que se plantean durante el análisis cinético de los movimientos, como el caso del estudio de los momentos articulares o de las fuerzas actuantes durante el desplazamiento.

Fue durante el siglo XVII, gracias a las aportaciones de Galileo y de Newton, cuando se consolidó la mecánica, quizá de la mano de la ciencia Matemática, para posteriormente separarse en campos independientes del conocimiento. La aplicación de esta y otras ciencias dentro de la biomecánica se amplía cada vez más aportando no sólo metodología de estudio estadístico, sino también métodos de modelización como la modelización matemática.