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Nuestra imagen cambiante del universo a través de la historia

La historia del ser humano es un segundo en comparación a la del universo

La historia del ser humano es un segundo en comparación a la del universo. Pensar que ocupamos tan solo los últimos segundos del calendario cósmico parece desalentador. Al parecer somos demasiado para comprender todo lo que está fuera de nuestro planeta Tierra. En uno de los discursos dado por el profesor Stephen Hawking, se puede encontrar una de las frases más motivaciones, al menos para científicos, de la historia. La célebre cita que verás a continuación será un preámbulo para nuestro viaje a través de la historia de la astronomía.

«Simplemente somos una raza avanzada de monos en un planeta menor de una estrella mediocre. Pero podemos entender el universo: esto nos convierte en algo especial»

Stephen Hawking

Confiando en que hayas reflexionado sobre el alcance del intelecto humano, a continuación indagaremos, a través de grandes filósofos, matemáticos y físicos, la historia de nuestro universo cambiante.

Aristóteles y la discusión de la esfera contra el disco plano

Para comenzar con nuestro reencuentro científico, nos situaremos en la Grecia Antigua. En aquella época de esplendor del conocimiento, vivió uno de los filósofos más importantes de la historia. Aristóteles (340 a.C.) es reconocido como el fundador de la lógica, el primero en atreverse a caminar por el inalcanzable mundo de lo abstracto. Aristóteles no solo destacó en la filosofía. Sus mayores aportes se encuentran dentro de la Matemática y Física.

En aquellos años era muy común encontrar gente que creía que la Tierra tiene forma de un enorme disco situado en el espacio. De hecho, sólo los grandes pensadores y sus alumnos tenían acceso a las magistrales clases sobre ciencia, donde ya tenían una visión esférica de la Tierra. Aristóteles fue el primer ser humano en presentar un argumento científico de esta postura. Aristóteles observó que los eclipses se producían cuando la Tierra se interponía entre el sol y la luna. De esta manera, nuestro planeta proyectaría su sobre sobre la luna. Aristóteles de dio cuenta que la sombra de la Tierra siempre era redonda.

La hipótesis de la esfera

Por supuesto analizó los dos casos resultantes del evento. En el primero, sólo cabría aceptar que la Tierra era en realidad una esfera. Si la Tierra fuera un disco, entonces este fenómeno ocurriría únicamente cuando los astros se encontraban en el centro de él. Por supuesto, el resultado sería una sombra en forma elíptica, que en realidad es un círculo alargado. ¿Qué ocurría entonces?

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Para comprender mejor la forma de la Tierra, Aristóteles sugería a sus estudiantes imaginar un barco que se acerca del horizonte. Si la Tierra fuera un gran disco, entonces es posible observar todo el barco a medida que se ubica en las orillas. Sin embargo, al analizar lentamente, lo primero que se divisaba del barco eran sus velas. Entonces, la Tierra debería contener una curvatura que impida observar al barco completamente desde el horizonte. Si esto ocurría en cualquier punto del mar, entonces la superficie del planeta tenía que ser curva en cualquier dirección. Evidentemente, Aristóteles concluyó sus resultados utilizando una poderosa herramienta, que muchas veces despreciamos, la geometría. Comenzaba el camino de la historia del universo.

Otros aportes de los pensadores griegos

Los griegos además fueron capaces de estudiar el firmamento. Ya en tiempos de Aristóteles, se hallaban registros de las extrañas luces en el cielo. De todas ellas, cinco parecían moverse sin control, avanzando, retrocediendo y nuevamente avanzando. Los griegos bautizaron a cada una como Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno. Éstos serían los primeros planetas estudiados por el ser humano.

El modelo de Aristóteles era simple, y aunque no se encontraba bien fundamentado, fue parte de la primera revolución científica. Tuvimos que esperar más de mil años para obtener una imagen distinta del cosmos. Aristóteles creía que la Tierra era el centro del universo, mientras que el sol, la luna y los demás astros viajaban en trayectoria circular alrededor de ella.

Ptolomeo y las trayectorias planetarias más complejas a los círculos de Aristóteles

Fue un matemático griego que vivió alrededor del siglo II a.C. Ptolomeo estaba apasionado con los estudios de Aristóteles. De hecho, Ptolomeo habría de corregir algunos aspectos del modelo de Aristóteles, como la simpleza de las trayectorias.

En el modelo de Ptolomeo, se encontraban ocho esferas flotantes que rodeaban la Tierra, cada una superior a la anterior. Las estrellas se encontraban en las esferas exteriores mientras que los planetas se refugiaban en las más cercanas a la Tierra. La idea de Ptolomeo no fue clara, de hecho, hoy en día estamos convencidos que las esferas descritas no eran más que espacios relativos del universo. En todo caso, al suponer su existencia, las estrellas volverían a encontrarse en sus posiciones anteriores a la noche. Por otro lado, los planetas parecerían moverse de maneras distintas y con frecuencia. Debido a la diferencia de tamaños de las esferas, cada planeta tendría diferente trayectoria.

Modelo geocéntrico de Ptolomeo

Sin embargo, pese a la revolucionaria mejora que presentaba esta idea, el modelo de Ptolomeo seguía considerando a la Tierra como el centro del universo. Ptolomeo consiguió una gran aceptación en la comunidad. La falta de argumentación matemática sería su mayor problema.

Nicolás Copérnico y la Teoría Heliocéntrica

Quizás fue el primero en desafiar al modelo geocentrista. Copérnico fue un sacerdote polaco que revolucionó la astronomía en el año de 1514 (según la historia). Con miedo a ser perseguido por la iglesia católica, hizo circular sus primeros trabajos de manera anónima. El modelo heliocentrista de Copérnico ubicaba al sol como el centro del universo, y que el sol, la luna, la Tierra y el resto de los planetas giraban alrededor de él.

El modelo de Copérnico funcionaba bien, de hecho, permitía predecir el movimiento de los planetas, asumiendo órbitas circulares. Sin embargo, Copérnico fue constantemente hostigado por la iglesia luterana, pero no llegó a sufrir lo que la Santa Inquisición guardaba para futuros científicos. Los cincos postulados escritos en las obras de Copérnico fueron censurados y resguardados en los libros prohibidos del vaticano.

Tuvieron que pasar más de 100 años para que la idea fuera retomada seriamente.

Galilelo Galilei, el perfeccionista de los telescopios

Matemático, físico, ingeniero y astrónomo italiano. Destacó en todas las áreas científicas existentes de la época. En 1609, Galileo comenzó a observar los astros, mediante su perfeccionado telescopio recién inventado. Descubrió que el planeta Júpiter estaba rodeado de varias lunas. A simple vista, esto parecería nada relevante. Sin embargo, el pequeño estudio de Galileo indicaba que no todos los astros debían girar alrededor del sol. Por supuesto, rompería por completo las teorías planteadas por Aristóteles, Ptolomeo y Copérnico.

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Las observaciones de Galileo serían las primeras en confirmar lo expuesto por Giordano Bruno. Un miembro de la iglesia católica que murió defendiendo el evangelio del infinito. Galileo fue mucho más allá de los planetas, el sol y la luna. El universo era tan infinito que podríamos encontrar incontables astros en cualquier dirección que observáramos. Ya no tenía sentido asumir que la Tierra era el centro del Universo. Galileo fue el primero es describir una nueva historia del universo.

Johannes Kepler, el genio de las elipses

Kepler perfeccionó la teoría de Galileo. Al contrario del modelo de Galileo, Kepler creía que los planetas no se movían en trayectorias circulares sino en elípticas. El modelo de Galileo y Kepler acabaron por completo con la comunidad que aún defendía la idea de Ptolomeo.

Por muchos siglos, desde Aristóteles, los círculos fueron considerados más perfectos que las elipses. ¿Cómo podrían cambiar esta visión de la humanidad? Kepler sabía que la inclusión de elipses mejoraba considerablemente el modelo de Galileo. Sin embargo, este sería el comienzo de una nueva revolución científica. Kepler pasó años y años perfeccionando sus ideas. Nunca puso explicar correctamente la trayectoria de los planetas alrededor del sol. Casi 60 años después, Newton, junto con la invención del cálculo, mostrarían las matemáticas detrás de cada hipótesis de Kepler. Estábamos más cerca de escribir la historia del universo.

El modelo de Kepler

Isaac Newton y el libro más importante de la historia científica

Un genio por excelencia. Su dedicación a la ciencia fue claramente notoria. A los 20 años ya había establecido las leyes de la óptica. Tenía un carácter poco social, de hecho, muchos afirman que murió virgen a causa de ello. Isaac Newton es el padre de la ciencia moderna. En 1687, Newton publicó su libro Naturalis Principía Mathematica. En él, Newton formuló las leyes del reposo y movimiento de los cuerpos en el universo. Escribió como los efectos de una fuerza externa podrían alterar las trayectorias de los astros. ¿Cuál era esta esperada fuerza? Newton dijo que el movimiento elíptico de los planetas se debía a una fuerza conocida como gravedad, la misma que provoca la caída de los cuerpos.

Naturalis Principía Mathematica

Sin embargo, la astronomía dejó de ser una ciencia de observaciones. Newton inventó el cálculo junto con Leibniz, el cual permitía transformar cada estudio del universo en elegantes ecuaciones matemáticas. Las ecuaciones resultantes lo convertirían rápidamente en la mente más grande del mundo. Tal fue su éxito, que muchos intentaron robar sus trabajos. Como es el caso de físico Robert Hooke.

Libres del disco, las esferas, las trayectorias circulares de Copérnico, el mundo vio por primera vez el verdadero alcance de la ciencia. El método científico había probado ser consistente. En tan solo 200 años pasamos de observar estrellas a dejar nuestra huella en la luna. Todavía quedan muchos científicos por conocer, pero dejaremos sus trabajos para un análisis más descriptivo en una segunda parte de esta historia del universo.

Andrés Vilatuña Narváez

Estudiante de Matemática, comprometido con la investigación científica. Me apasionan las nuevas tendencias tecnológicas. Escribo e informo mientras me tomo un café.

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