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La tierra, el agua, el aire y el fuego son los llamados elementos de la antigüedad o elementos clásicos griegos. Surgieron en la Grecia Clásica durante el período presocrático. Tales de Mileto, nacido en el año 625 o 624 a.C., marca el inicio del período presocrático y fue el primero en proponer la existencia de uno de los elementos clásicos, el agua, elemento al que le otorgó el puesto de arché o principio de todas las cosas.
Posteriormente Anaxímenes propuso el aire, Heráclito el fuego y Jenófanes la tierra. Aristóteles sugirió que los cuatros elementos formaban toda la materia del planeta Tierra, el mundo sublunar, por combinación entre ellos en distintas proporciones. Estos elementos serían terrenales, corruptibles y se caracterizarían por un movimiento rectilíneo cuándo existe una fuerza que lo empuje.
Aristóteles propuso que los materiales más pesados, como las rocas y los metales, estaban formados principalmente por el elemento tierra. El humo y gases como el vapor estarían compuestos principalmente por el elemento aire. Para Aristóteles, cada humano estaba formado por una proporción única de los cuatro elementos y diferente de cualquier otro ser humano
En su teoría física, Aristóteles incluyó un quinto elemento, el éter (griego aithēr), el elemento que formaba la materia de los cuerpos celestiales, el mundo supralunar. El éter era incorruptible, carente de peso y su movimiento característico era circular. Durante la Edad Media el éter comenzó a llamarse quinta esencia, del latín qüinta essentia.
El desplazamiento por la teoría de la gravedad y teoría atómica
La física de Aristóteles abarcó también la dinámica teórica de estos elementos y constituyó la primera teoría física especulativa conocida. Esta teoría perduró durante cientos de años, aproximadamente dos milenios. Se suele citar el siglo XVI o final del Renacimiento como el momento de abandono de la física aristotélica pero probablemente perduró durante mucho más tiempo al seguir siendo impartida en las Universidades de la época. En cualquier caso, parece que no todos los postulados de Aristóteles se abandonaron a la vez sino que fueron sustituidos de forma progresiva por nuevas teorías durante la Revolución científica (siglox XVI – XVII).
La física aristotélica fue recibiendo críticas y modificaciones desde comienzos de la Edad Media. Juan Filópono (490 – 566) es considerado como el primer gran crítico de las teorías de la dinámica de Aristotéles. Le siguieron científicos musulmanes (Ja’far Muhammad ibn Mūsā ibn Shākir, Abū Rayhān al-Bīrūnī, , al-Khazini, etc) con diversas teorías sobre la aceleración y la fuerza de atracción entre cuerpos celestes que anticiparían la Ley de la gravitación universal de Isaac Newton (4 de enero de 1643 – 31 de marzo de 1727), publicada en 1687 en su libro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica., y que desbancaría definitivamente a la teoría del movimiento y dinámica aristotélica.
Respecto a los elementos que componían la materia, el científico italiano Galileo Gallilei (15 de febrero de 15644 – 8 de enero de 1642) fue el primero en encontrar pruebas convincentes de que Aristóteles estaba equivocado. Con la invención del telescopio, Galileo puedo observar la Luna y descubrir que la perfección circular propia de la quinta esencia que formaba los cuerpos celestes no existía. Galileo observó una superficie lunar llena de cráteres, valles y montañas que estaba lejos de la Luna de superficie lisa e incorruptible descrita por los elementos aristotélicos.
A finales del siglo XIX, James Clerk Maxwell propuso la teoría ondulatoria de la luz. Se pensaba que una onda electromagnética no podría propagarse por el espacio vacío y el éter fue propuesto como la sustancia hipotética que llenaba el vacío y sobre la que se propagaba la luz. El conocido como experimento de Michelson y Morley (1887) eliminó definitivamente la idea del éter y sirvió de base para la posterior teoría de la relatividad especial de Einstein, publicada en 1905.
El abandono definitivo de los elementos aristotélicos como constituyentes de la materia se puede situar a comienzos del siglo XIX cuándo la teoría atómica de Dalton fue ampliamente aceptada gracias principalmente a los avances en estequiometría. El modelo atómico del Dalton creía que los átomos, al igual que los elementos aristotélicos, eran las partículas elementales. A finales de ese mismo siglo se descubrió que no era así sino que los átomos estaban a su vez formados por partículas más pequeñas, las partículas subatómicas.
Influencia en la ciencia moderna
Algunos conceptos de la ciencia moderna se pueden considerar, desde un punto de vista histórico, como sucesores de los elementos aristotélicos. Así, por ejemplo, se puede ver la sucesión de los modelos aristotélicos en el concepto de combustión y el elemento fuego o entre los estados de la materia, líquido, sólido y gaseoso, y los elementos agua, tierra y aire.
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