31 de marzo de 1596 a la Haye (ahora Descartes), Touraine 11 de febrero de 1650, Estocolmo, Suecia.

René Descartes es un filósofo integral cuya obra Géométrie [Geometría] ha jugado un papel muy importante tanto en su sistema filosófico global cuanto en la historia del pensamiento matemático. Por esta razón es de gran provecho releerla de nuevo para comprender la evolución de dicho pensamiento antes y después de Descartes.
Descartes fue educado en el colegio de los jesuítas de La Flèche de Anjou. Ingresó a los nueve o diez años y permaneció en la institución hasta 1615. Al parecer, por motivos de salud, se le permitía permanecer en la cama hasta las once de la mañana, una costumbre que Descartes mantendría a lo largo de toda su vida

En La Flèche estudió fundamentalmente a los clásicos, filosofía y lógica en la tradición aristotélica. En cambio, bajo la influencia de Clavius, del Collegio Romano ---el centro en el cual se formaban los cuadros de los jesuítas---, los centros educativos de esta orden prestaron un especial interés por las matemáticas de la época. Así pues, Descartes, bajo la atenta mirada del padre Jean François, entró en contacto con los textos matemáticos de la época probablemente a través de la obra crítica de Clavio.

Sin embargo, según expone el propio Descartes en la introducción al Discours de la méthode [Discurso del método] las enseñanzas que recibió no le satisfacían, exceptuando las de la matemática porque proporcionaban un conocimiento verdadero. La verdad como garantía del conocimiento es uno de los leitmotivs de Descartes a lo largo de toda su filosofía. Por esta razón pensó que toda forma de pensamiento debería basarse en los mismos principios en los que se basaban las matemáticas: simplicidad y claridad. Estas bases se hallan expuestas de forma específica en las inacabadas Regulæ ad directionem ingeniï [Reglas para la dirección del espíritu] y en el ya citado Discurso del método.

Los estudios de derecho los realizó en la Universidad de Poitiers, en donde obtuvo el grado en 1616. Este mismo año se alistó en la escuela militar de Breda. En 1618, cuando estaba estudiando matemáticas y mecánica bajo el influjo del científico holandés Isaac Beeckman, se planteó la necesidad de establecer una ciencia unificada que fuese apta y útil para el estudio de la Naturaleza. Esta concepción de la unidad del conocimiento no le abandonaría jamás. En 1619 se unió al ejército de Baviera.

Entre 1620 y 1628 viajó por Europa. En 1623, hallándose en París, entró en contacto con el padre mínimo Marin Mersenne, circunstancia indispensable para poder mantener un nexo vivo y permanente con el resto de eruditos de Europa. Viajó a Italia para conocer a Galileo Galilei, pero la fortuna no le acompañó y nunca llegó a producirse el encuentro.

Cuando en 1628 decidió retirarse de la vida cortesana de París y establecerse definitivamente en un lugar tranquilo, eligió Holanda ---los Países Bajos--- en los que permaneció los siguientes veinte años. Fueron años de reflexión, de meditación, de trabajo, y de producción. Se ha dicho que Descartes, descontento con las enseñanzas que se impartían en los Centros más prestigiosos basadas en los textos de los filósofos de la Antigüedad, se propuso substituirlas por su nueva visión del conocimiento. Recién acabado de establecerse en Holanda, inició esta tarea con un tratado de filosofía de la naturaleza, Le Monde, ou Traité de la lumière [El Mundo, o Tratado de la luz]. Se basaba en las ideas copernicanas, defendidas por Galileo. Pero cuando éste fue condenado por el Santo Oficio de Roma, decidió no publicar su tratado

A pesar de que nunca perdió el contacto, a través de Mersenne, con los pensadores franceses e ingleses, ni tampoco con Beeckmann, en Holanda conoció, entre otros, a Mydorge, Hortensius, Huygens, y Frans van Schooten. Con alguno de ellos se estableció una auténtica amistad. Ellos le instaron para que publicara sus ideas, lo cual Descartes hizo con un tratado sobre ciencia que tenía por título
Discours de la méthode pour bien conduire sa raison et chercher la Verité dans les Scienes, plus trois Essais, La Dioptrique, Les Météors, et la Géométrie [Discurso del método para razonar correctamente y buscar la verdad en las ciencias, seguido de tres Ensayos, La Dióptrica, Los Meteoros, y la Geometría]. Escrito en francés ``para que lo pudieran entender hasta las mujeres", se publicó en Leyden en 1637. Refiriéndose a este Tratado, dice a Mydorge

En la Dióptrica y los Meteoros he intentado mostrar que mi método es
superior que el método vulgar, y con la Geometría lo he demostrado.

Primera edición del “Discours de la Methode” de R. Descates (1637)

Este texto está íntimamente ligado con el Tratado, no publicado, de la Luz y también con un texto inacabado de juventud, las Regulæ. Con los ensayos pretende ofrecer textos alternativos a los de óptica, astronomía y geometría de los currículums habituales. Además constituyen un ejemplo de la unidad del pensamiento, por lo menos, por lo que se refiere a la ciencia. En la Geometría estudia los óvalos [de Descartes], que, en la óptica, utiliza para hacer lentes, en la Dióptrica da las leyes matemáticas de la reflexión y de la refracción, y en los Meteoros las usa para explicar el porqué del arco iris.

Pero Descartes quería también aportar sus nuevos puntos de vista en los campos de la filosofía, la teología, y la ética. Por esta razón publicó Méditationes de prima philosphia (1641) y Principia Philosophiæ (1644), Les passions de l'âme (1649 ), etc. Los Principia Philosophiæ constan de cuatro partes que versan sobre el conocimiento humano, sobre los principios de las cosas materiales, sobre el mundo visible, y sobre la Tierra. En dicho tratado sostiene ---en la línea de Galileo--- que el estudio del universo debe reducirse a la matemática a través de una cierta mecánica. Sin embargo, sus presupuestos metafísicos eran muy rígidos ---no aceptaba la posibilidad de la ``acción a distancia", ni tampoco la existencia del vacío, etc.---, y le impidieron darse cuenta de la importancia del fenómeno de la gravedad. En este sentido es paradigmático el ejemplo de su demostración de la ley de la refracción de la Dioptrique, basada más en las ``cualidades", en la línea clásica, de la luz que en un modelo matemático como el que ofrecería Pierre de Fermat, basado en el principio de la mínima acción: ``la luz sigue el camino más breve". Sin embargo, hemos de afirmar, en honor a la verdad, que su mathesis fue bien acogida por los pensadores de la generación siguiente y halló su síntesis ---en el tercer tercio del siglo XVII--- en la obra genial de Isaac Newton y Gottfried Wilhelm Leibniz.

En 1647, con ocasión de un viaje a París, Descartes pudo conocer a Blaise Pascal con el cual sostuvo una discusión acerca de la existencia del vacío en la Naturaleza.

En 1649, cuando Descartes era considerado uno de los sabios más notables de Europa, la reina Cristina de Suecia le persuadió para que se instalase en su corte de Estocolmo. Las consultas de la reina a altas horas de la noche y de la madrugada ---que quebraban las costumbres de Descartes--- junto con el rigor del frío en Suecia en invierno, llevaron a Descartes a contraer, a los pocos meses de estancia en Estocolmo, una neumonía que pondría fin a su vida el 11 de febrero de 1650, cuando aún no había cumplido 54 años.

Descartes dejaba una obra importante y sobretodo novedosa. Pero, con la perspectiva del tiempo ---sin pretender cuestionar en absoluto su importancia como pensador global y como filósofo de una influencia decisiva en el pensamiento occidental moderno---, podemos afirmar que, de entre todas, la obra que realmente supuso una revolución en la manera de entender la disciplina de la que trataba es la Géométrie. Todavía mantiene, en gran parte, toda su vigencia. Es por esta razón que le dedicaremos un poco más de atención que al resto de sus obras.

La importancia matemática de “La géometrie” hizo que, poco después de su aparición, se publicara separadamente del Discurso

Los problemas de la geometría griega eran, según la clasificación de Pappos, de tres tipos: planos, sólidos y grámicos, según que, para resolverlos, bastasen la regla y el compás, se requiriese además alguna de las secciones cónicas o, en fin, algún tipo de curva que no fuese ninguna de éstas, como la cuadratriz, la espiral de Arquímedes, la concoide, la cisoide, etc. Ahora bien, en la época de Descartes, se dispone de un lenguaje nuevo gracias a las aportaciones de muchos ilustres geómetras, de entre los cuales, en Francia, cabe destacar a François Viète. Este nuevo lenguaje permite expresar ciertas curvas, no ya por medio de una característica geométrica definitoria, sino por medio de una expresión algebraica cerrada que, en el más simple de los casos, es una ecuación polinómica en dos variables.

Con este bagaje Descartes, en el Libro I, De los problemas resolubles por medio de rectas y circunferencias, analiza los problemas que los griegos resolvían con el uso exclusivo de la regla y el compás, observando que, con estos instrumentos, puede sumar, restar, multiplicar, y dividir dos segmentos dados, y obtener un nuevo segmento cuya longitud sea, respectivamente, la suma, diferencia, producto, y cociente de las longitudes de los segmentos dados. Y, además, puede extraer la raíz cuadrada de un segmento dado. En breve, dados dos segmentos de longitudes a y b, puede construir los segmentos cuyas longitudes resepctivas sean a+b,a-b, ab, a/b, y . Para ello, sin embargo, Descartes precisa de un segmento unidad al cual referir las longitudes de los restantes segmentos rectilíneos. Con esta lectura algebraica de la geometría Descartes rompe con dos de los presupuestos epistemológicos de la geometría griega:

1) Todo segmento tiene asignada una longitud ---un número---, con independencia del carácter conmensurable o inconmensurable del valor de dicha longitud.
2) El producto de dos o tres segmentos es un segmento y no un rectángulo o un paralelepípedo, con lo que el problema de la dimensión geométrica deja de ser un impedimento para la generalización. Es posible multiplicar más de tres segmentos.

La transcripción algebraica le permite afirmar:

Las ecuaciones de segundo grado son resolubles con regla y compás.

Y puede mostrar cómo hay que hacerlo para resolverlas geométricamente. Conviene recordar en todo momento que lo que Descartes hace ---así lo indica en título del ensayo, Géométrie--- es geometría. De ahí la importancia de una construcción geométrica efectiva y completa.

Además, en uno de aquellos momentos de genialidad que le caracterizan, afirma que:

Cualquier problema resoluble con regla y compás lleva siempre, en última instancia, a una ecuación de segundo grado

Esta afirmación será precisada y demostrada doscientos años más tarde, en 1837, por Jean Pierre Wantzel.

Sin embargo, el filósofo era consciente que su método debía ir más allá y resolver problemas que, en la geometría griega, eran difícilmente resolubles o incluso eran imposible resolver. Por esta razón plantea, a modo de colofón del Libro I, el problema de las tres y las cuatro rectas que había sido estudiado por Apolonio y resuelto parcialmente por Pappos. En síntesis, establece:

Dadas cuatro rectas, dos de las cuales pueden ser la misma, el lugar geométrico de los puntos C del plano tales que el producto de las distancias a dos de las rectas es proporcional al producto de las distancias a las otras en una proporción dada, es una sección cónica.

El éxito de Descartes es doble. Por un lado, puede reescribir el problema en función de las coordenadas x,y del punto C. Obtiene una ecuación general de segundo grado en x,y.
Entonces, en el Libro II, establece:

Toda ecuación de la forma

es una cónica y su naturaleza depende del signo del discriminante .

Se plantea entonces la cuestión:

¿Tiene sentido plantear el resolver el problema cuando hay más de cuatro rectas?
¿Es posible resolverlo?

La respuesta es afirmativa:

No hay limitaciones espaciales y cualquier problema lleva a una ecuación polinómica.

Entonces Descartes plantea y resuelve el más simple de los problemas aún por resolver. Es el problema de las cinco rectas, cuatro de las cuales son paralelas y equidistantes y la quinta es perpendicular a todas ellas. Obtiene la cúbica semiparabólica:

.
Así pues, de lo que se trata es

1) de caracterizar las ecuaciones polinómicas y

2) de ver, de alguna manera, si las ecuaciones polinómicas corresponden a problemas
geométricos.

Por lo que, a la primera cuestión se refiere, Descartes decide que las únicas curvas que podemos considerar como geométricas son aquellas que admiten una caracterización algebraica polinómica, aun cuando, para él, esta caracterización sea siempre subsidiaria. Lo importante es que procedan de un problema geométrico en el cual se dé una teoría de la proporción dependiente. Las curvas cuya teoría de la proporción es independiente, las llama mecánicas y las excluye de la Geometría. Esto será criticado muy vehementemente por Leibniz que introducirá las curvas algebraicas ---son las cartesianas--- y las curvas trascendentes ---son las que trascienden el álgebra.

Para Descartes las curvas geométricas deben ser construíbles con algún ingenio que tenga la misma precisión que la regla y el compás. No hay razón alguna, según Descartes, para limitarse a estos dos instrumentos a la hora de resolver problemas geométricos. De ahí los compases que Descartes ofrece justo al inicio del Libro II, De la Naturaleza de las curvas. Es curioso observar que, con el segundo de sus compases, se puede construir la cúbica semiparabólica que resuelve el problema de las cinco rectas que acaba de analizar. Además se pueden fabricar curvas de cualquier grado. Sin embargo, Descartes no plantea el problema de si toda curva geométrica va asociada a algún tipo de compás que permita construirla.

De ahí la importancia de la segunda cuestión planteada:

Toda curva polinómica proviene de un problema geométrico.

Descartes lo resuelve afirmando que

Toda curva geométrica ---polinómica--- proviene de algún problema de las 2n-1 o 2n rectas.

Sin embargo, como observaría Newton, esta afirmación es falsa.

A pesar de que la ecuación de una curva sea, para Descartes, algo subsidiario, el geómetra advierte la importancia que tiene conocer la ecuación de una curva para poder determinar elementos geométricos de la curva, cuales son el centro, el vértice, los ejes, los diámetros, etc. Pero va mucho más lejos y resuelve ``el problema más difícil que podía imaginar".

Página del Libro II de “La géometrie” de Descartes

Este problema consiste en determinar el ángulo que forman dos curvas. Recordemos toda la discusión de la época escolástica acerca del ángulo de contacto que debía ser más pequeño que cualquier ángulo rectilíneo sin ser nulo, poniendo en tela de juicio la imposibilidad de la existencia de los infinitésimos. El ángulo que forman dos curvas se mide por medio del ángulo que forman las normales de las curvas en el punto de contacto. Es preciso, pues, determinar la normal a una curva en un punto.

Para ello Descartes introduce el círculo osculador de una curva, adelantándose a la curvatura de una curva y al radio de curvatura. El círculo osculador a una curva en un punto C de la misma, es aquel círculo que la toca pero no la corta. Es decir, que es tangente a la curva en el punto C. Su radio OC, en donde O es el centro de dicho círculo, nos da la dirección de la normal a la curva en el punto C. Pero,

¿Cómo podemos determinar el círculo osculador a la curva , en el punto C?

La respuesta de Descartes, de este problema geométrico, es algebraica. Bastará que el círculo y la curva se corten en un punto doble. Es decir, tenemos la ecuación de la curva y la ecuación de la circunferencia del círculo osculador: Si eleminamos, por ejemplo, y, obtenemos una ecuación polinómica que debe tener un a raíz doble x=a. Esto, según Descartes, lo podemos expresar en la forma:
,
en donde es un polinomio que corrige el grado de y que se obtiene por el método de los coeficientes indeterminados, un método introducido por Descartes y también, simultáneamente, por Fermat. Ello permite determinar finalmente los parámetros v y s, teniendo en cuenta que a es x.

Todo ello lo puede aplicar entonces Descartes a la óptica y a la fabricación de lentes. Introduce los famosos óvalos [de Descartes] y los analiza.

Sin embargo para una comprensión cabal de su exposición hacía falta familiarizarse con el lenguaje del álgebra y con las técnicas de resolución de ecuaciones polinómicas. Además, los matemáticos griegos habían planteado, y resuelto, problemas que no eran planos como la trisección del ángulo y la duplicación del cubo. Por esta razón Descartes ofrece un tercer Libro, De la construcción de los problemas sólidos y más que sólidos, en el cual expone los rudimentos del lenguaje algebraico de los polinomios, entre los cuales incluye la famosa regla de los signos que, según John Wallis, ya era conocida con anterioridad por Thomas Harriot. Nos indica la manera de resolver las ecuaciones cúbicas y las cuárticas, en cuyo caso ofrece un método personal de una gran originalidad:

Toda cuártica se puede descomponer como el producto de dos ecuaciones de segundo grado, los coeficientes de las cuales se obtienen, por el método de los coeficientes indeterminados, resolviendo una ecuación cúbica. Formalmente, dada la cuártica reducida , hacemos


Entonces basta determinar los números reales , , , lo cual siempre es posible. Después basta resolver las dos ecuaciones de segundo grado, si ello es posible.

Este método sería el que elegiría Leonhard Euler para resolver una ecuación polinómica en general, pero no podemos garantizar que, para grados superiores, podamos resolver las ecuaciones que permiten determinar los coeficientes de las ecuaciones de segundo grado.

Descartes, además, establece el enunciado del teorema fundamental del álgebra en los términos

Podemos imaginar que una ecuación polinómica tiene tantas raíces como el grado.

De ahí el nombre de número imaginario que se dio a las raíces no reales de las ecuaciones polinómicas. El primer intento por demostrar este teorema lo debemos a Jean le Rond d'Alembert y data de 1746. Para Descartes, sin embargo, las únicas raíces aceptables son las reales positivas ---que llama raíces positivas. Las negativas---que llama falsas--- son aceptables porque son las raíces de la ecuación polinómica que se obtiene al substituir X por -X.

Pero fiel a su propósito geométrico, Descartes se ve obligado a dar una interpretación geométrica de las ecuaciones cúbicas y cuárticas. Entonces establece que toda cuártica se puede resolver cortando un círculo y una cónica adecuados. Establece con toda claridad la equivalencia que hay entre resolver una cúbica irreducible en el sentido de Gerolamo Cardano ---de discriminante negativo--- y la trisección del un ángulo, mientras que las cúbicas no irreducibles equivalen a saber doblar un cubo. Da un método geométrico para trisecar un ángulo dado.

El carácter generalizador de su método lo lleva a preguntarse como podemos resolver geométricamente una ecuación polinómica, en general. Pero, en realidad, sólo lo hace para las quínticas y las séxticas. La idea consiste en cortar una circunferencia con una curva adecuada ---en el caso de las ecuaciones de segundo grado, con una recta; en el caso de las cúbicas y cuárticas, con una cónica. Pues bien, en el caso de las quínticas y las séxticas se puede recurrir a la cúbica semiparabólica que ha obtenido en el caso de las cinco rectas, con lo que su obra se cierra con una unidad que parecía difícil de conseguir.

No es ésta la única aportación que Descartes hizo a la matemática ---recordemos su método para aproximar con regla y compás la longitud de una circunferencia de radio dado, sus contribuciones en aritmética, su intento por resolver el problema de deBaunne, su aproximación a la fórmula de Euler-Poincaré, las curvas algebraicas que introdujo, como los óvalos, el folio, etc.---, pero es sin duda la más importante de todas y una de las más importantes de la primera mitad del siglo XVII y uno de los textos básicos de toda la historia de la matemática. En él, Descartes no sólo introduce la geometría analítica o cartesiana sino que pone los cimientos de la geometría algebraica.
Basten los ítems expuestos para comprender su profundidad, unidad interna, originalidad y novedad y recúrrase a la bibliografía para una mayor profundización

Obras de Descartes

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