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1 2 INTRODUCCIÓN ESTA ES LA TEORÍA QUE YO CORROBORO ...................................................................... 3 CIVILIZACIONES ANTIGUAS CREENCIAS ................................................................................................................................ 4 EGIPCIOS Y BABILÓNICOS QUE DECÍAN .............................................................................................................................. 5 GRIEGOS QUE DECÍAN .............................................................................................................................. 6 PTOLOMEU CLAUDI D'ALEXANDRÍA TEORÍA GEOCÉNTRICA ......................................................................................................... 8 EDAD MEDIA IDEOLOGÍA ............................................................................................................................... 9 COPÉRNICO TEORÍA HELIOCÉNTRICA .................................................................................................... 10 JOHANNES KEPLER LAS TRES LEYES DE KEPLER ............................................................................................. 11 GALILEO GALILEI APORTACIÓN A LA TEORÍA HELIOCÉNTRICA ............................................................... 12 ISAAC NEWTON LEY DE LA GRAVITACIÓN UNIVERSAL .......................................................................... 13 EINSTEIN TEORÍA DE LA RELATIVIDAD ............................................................................................ 14 3 LEMAÎTRE TEORÍA DEL BIG−BANG ....................................................................................................... 15 BONNER DURCHMUSTERUNG FRIEDRICH WILHELM AUGUST ARGELANDER ................................................. 16 HAWKING SUS APORTACIONES A LA CIENCIA ................................................................................. 17 ESTA ES LA TEORÍA QUE YO CORROBORO La Tierra es uno de los nueve planetas del sistema solar. Es el quinto en tamaño y el único planeta con oxígeno y agua en abundancia: los ingredientes necesarios para la vida. Hace alrededor de 4.600 millones de años, una nube densa de gas y polvo se contrajo hasta formar el Sol. Otras partes de la nube formaron grumos densos de hielo y roca, que se unieron dando origen a los planetas. La radioactividad de las rocas hizo que la Tierra se derritiera. El hierro y el níquel se hundieron formando el núcleo de la Tierra. Hace 4.000 millones de años, la corteza de la Tierra comenzó a formarse, conforme se iba enfriando. Durante millones de años la corteza incrementó su grosor y los volcanes entraron en erupción arrojando gases que comenzaron a formar la atmósfera y el vapor de agua se condensó, formando los océanos. Hace aproximadamente 3.500 millones de años la mayor parte de la corteza de la Tierra ya se había formado, pero la apariencia de los continentes era muy diferente de la actual. En la actualidad la Tierra todavía está transformándose. La corteza se ha roto en enormes placas que constantemente se crean y destruyen en sus bordes. Los continentes están siempre en movimiento, como resultado de las fuerzas procedentes del interior de la Tierra La Tierra está compuesta de distintas capas de roca alrededor de un núcleo de hierro y níquel. Cuanto más profunda es la capa, mayor es la temperatura: − Corteza: Está compuesta de rocas similares a las de la superficie; tiene una profundidad de 6−70 Km. − Manto: 4 Son unos 2.900 Km. Y en gran parte es roca sólida; quizá derretida 80−150 Km. más abajo. − Núcleo externo: Son unos 2.000 Km. de profundidad, principalmente es hierro, níquel y oxígeno líquidos. − Núcleo interno: Tiene un diámetro de 2.740 Km. Compuesto de hierro y níquel macizos a unos 4.500 ºC. Yo no soy creyente, o sea que creo en la evolución, no en la creación, y no comparto ni concibo como podrían pensar los filósofos mentados en este trabajo que algo tan complejo pudiera haber sido creado por alguien superior. Para mi está muy clara esta teoría. Por lo menos es lo que pienso. CIVILIZACIONES ANTIGUAS CREENCIAS RELIGIÓN SUMERIA Creencias religiosas de los pueblos del antiguo Sumer. Los sumerios creían que el universo estaba gobernado por un panteón que abarcaba un grupo de seres vivientes, de forma humana pero inmortales y poseedores de poderes sobrehumanos. Estos seres, según creían, eran invisibles a los ojos mortales y guiaban y controlaban el cosmos según un plan prefijado y leyes rigurosamente prescritas. Los sumerios tenían cuatro divinidades fundamentales, conocidas como los dioses creadores. Estos dioses eran An, el dios del cielo; Ki, la diosa de la tierra; Enlil, el dios del aire; y Enki, el dios del agua. Cielo, tierra, aire y agua se consideraban los cuatro componentes más importantes del Universo. El acto de creación, sostenían, implicaba el cumplimiento cabal de la palabra divina; la divinidad creadora solamente tenía que pensar en su designio o proyecto y pronunciar el nombre de la cosa que se pretendía crear. Para mantener el cosmos en un movimiento continuo y armonioso y evitar la confusión y el conflicto, los dioses concebían el me, una serie de reglas y leyes universales e inmutables que todos los seres estaban obligados a obedecer. Próximas en importancia a las deidades creadoras estaban las tres divinidades celestiales: Nanna, dios de la luna; Utu, el dios sol; e Inanna, la reina de los cielos. Inanna era también la diosa del amor, la procreación y la guerra. Nanna era el padre de Utu e Inanna. Los sumerios creían que los seres humanos estaban hechos de barro y que el propósito de su creación era abastecer a los dioses con comida, bebida y protección, para que pudiesen dedicar todo el tiempo libre a sus actividades divinas. La vida era considerada como el bien más preciado de la humanidad, aunque sometida a la amenaza de la incertidumbre y la inseguridad. Según la creencia sumeria, cuando los seres humanos morían, sus espíritus descendían al mundo inferior, donde la vida es más desgraciada que sobre la tierra. INDIA Y CHINA Tenían textos elaborados entre el 1500 a.C. y el 1000 a.C. En los textos consideraban un calendario luni−solar, con un año de 360 días, repartidos en 12 meses, con un mes intercambiable cada 5 años para hacer compatible el año solar y el civil. Los hindús Relataban que en el centro del universo había una montaña, Meru, y a su alrededor 7 zonas concéntricas, y la mas central en 4 partes, una de ellas India. En cambio los chinos separaron el cielo en 4 palacios, del dragón, del pájaro rojo, del tigre blanco y de la tortuga negra, y luego estaba el palacio amarillo, con la estrella polar imperial. 5 CIVILIZACIÓN MAYA Los Mayas dejaron inscripciones jeroglíficas que han permitido verificar la existencia de un calendario. El año maya tenía 365 días, 18 meses de 20 días cada uno, mas un mes adicional de 5 días. Los días se numeraban del 0 al 19. Este año de 365 días año impreciso coexistía con un año sagrado de 260 días. Predijeron los eclipses de sol y de luna con unos conocimientos astronómicos sorprendentes. Fuero una civilización avanzada en aquella época, efectuaban incluso computo de los días, y lo hacían desde el 10 de octubre del 3113 a.C.. EGIPCIOS Y BABILÓNICOS QUE DECÍAN BABILÓNICOS Los babilónicos heredaron la concepción del universo de los sumerios, que en el año 3000 a.C. creían que el mundo surgió de un elemento único, del agua, y lo concebían como una ostra llena del liquido elemento, con la tierra en el centro flotando, pero sobre la tierra había una vuelta semiesférica por donde pasaba el agua de la parte superior en forma de lluvia. Esta estructura la atravesaban el sol y la luna. Como la cosmología no se puede desvincular de la observación del cielo, y de la necesidad de prever las estaciones del año, ligada a la agricultura, implicaba tanto el conocimiento del firmamento como los movimientos de los astros que se encontraban, resulta que la cosmología, la astronomía y la confección del calendario no podían considerarlas materias ajenas, al menos en la época que nos ocupa. Los conocimientos matemáticos de los mesopotámicos desarrollaron sin duda hasta un grado que hasta hoy nos llama la atención. Los babilónicos usaron el calendario lunar, pero considerando que la duración media de un mes lunar son 29 días, 12 horas, 44 minutos y 2 segundos, 12 meses lunares sumaban 354 días. El rey de vez en cuando aplicaba al año 13 meses, para que cuadrara el tiempo con las estaciones. En el siglo V a.C. se descubrió que 235 meses lunares eran 19 años solares, o sea, 19 años lunares mas 7 meses. EGIPCIOS Los egipcios concebían el mundo como una caja, el sol de la cual era la tierra, encima había una vaca con la cuatro patas apoyadas en las esquinas. Posteriormente la vaca se sustituyo por una cúpula. A través de una especie de galería, que iba de lado a lado de la caja, salía un río por el cual navegaban el sol y la luna, entrando y saliendo periódicamente, las estrellas estaban suspendidas en la cúpula y los planetas navegaban por los canales que derivaban del río (un equivalente al Nilo terrestre. Para explicar las fases lunares creían que alguien mordía la luna, y que de vez en cuando se la comía (se trataba de un eclipse), pero siempre se regeneraba. El año lo basaban en las inundaciones periódicas del Nilo, que se producían cada 365 aproximadamente, pero como eran acontecimientos regulares y periódicos buscaron un calendario más exacto. Entonces fue cuando empezaron a usar el calendario solar, eran 12 meses de 30 días, en total 360 días, a los que les sumaban 5 que no eran de ningún mes. Tenían tres estaciones, (Akhet) inundación, (Peret) salida de las tierras del agua, y (Shemú) falta de agua. Los cinco días restantes no pertenecían a ninguna estación. Al no ser conscientes de que el año solar tiene 365 días y cuarto, el año astronómico y el año civil se iban desfasando, y cada 120 años, se desfasaba un mes, que no se rectificaría hasta dentro de 1335 años, al volver a cuadrar las estaciones con el desbordamiento del Nilo. GRIEGOS 6 QUE DECÍAN Tales de Milet fue el primer filosofo de la escuela jónica. Con los conocimientos adquiridos predijo un eclipse de sol en el año 585 a.C.. Si la predicción de un eclipse viene, sin duda, de sus conocimientos de la astronomía babilónica, fue la geometría egipcia la que le permitió escribir algunos teoremas. Se planteó también la pregunta sobre la materia de que estaba echa el mundo, y aseguró que de agua. Afirmó que el mundo era un disco plano en un mar infinito. Por encima también había agua, naturalmente, sino no se podría explicar la lluvia. El sol, la luna y las estrellas eran vapor incandescente y navegaban alrededor de la tierra. Otro filósofo de la escuela jónica fue Anaximandro, probablemente alumno de Tales, y parte del apeiron indeterminado (dice que es de lo que viene todo, algo ilimitado), del cual, en un proceso gradual, se habrían separado las dos parejas de contrarios, el caliente y el frío, junto al húmedo y seco. Es en el proceso de esta disociación en la que se originan diferentes mundos y sus contenidos. Imaginaba la tierra como un cilindro, el diámetro del cual era tres veces mas grande que la altura, y se lo imaginaba flotando en el aire, y, por primera vez, imaginaba el cielo como una esfera. Decía que el sol y las estrella no eran mas que agujeros que dejaban ver el fuego eterno. Consideraba que el cosmos no era solo agua, sino que estaba formado por los cuatro elementos. También considero que el pez era el animal de donde salieron todos los animales, incluso el hombre. El tercer filósofo importante de la escuela jónica fue Anaxímenes, que propuso que la materia que formaba el mundo era el vapor (o aire), el cual por rarefacción daba lugar al fuego, y por condensación al agua y después a la tierra. De nuevo existe la presencia de los cuatro elementos fundamentales. Fue el primer griego que hizo una clara distinción entre el sol, la luna, los planetas y las estrellas. Heráclito aseguraba que la materia básica del mundo no era mas que el fuego. Mas tarde se creó la escuela pitagórica, representada por, como no, Pitágoras. Los pitagóricos de las matemáticas hicieron la base de toda su ideología, incluso llegaron a considerar que los números son el principio de todas las cosas y llegaron a asegurar que el cielo entero es número y armonía. Fueron los primeros en afirmar rotundamente que la tierra y los cuerpos celestes eran esféricos, pero consideraban que eran figuras perfectas. No solo pensaban que los cuerpos celestes eran esféricos, sino que seguro que se tendrían que mover en trayectorias circulares. También pensaban que el centro del Universo estaba ocupado por una bola de fuego alrededor de la cual giraban la luna, la tierra, el sol, los cinco planetas conocidos y el cielo de estrellas fijas, 9 elementos en total, y para llegar al 10, que para ellos tenía propiedades mágicas, se imaginaban una invisible antitierra. Empédocles pertenecía a la escuela italiana, y su teoría era que la aparición de los mundos fue por acción de remolinos. El primero produjo el primer mundo de la materia, por efecto del segundo remolino se separaron la cúpula terrestre, el aire, el éter y, por rotación de la tierra, el agua. Después todo continuó con los rallos solares, que provocaron la aparición de los primeros seres vivos (monstruos), que a través de una evolución se dio lugar a la apariencia actual. Empédocles demostró que el aire, invisible, era una sustancia corpórea.. Anaxágoras consideró que el universo estaba formado por infinitas clases de semillas diferentes. Fue acusado por asegurar que el sol no era ningún Dios sino un montón de piedras incandescentes. Demócrito tenía la teoría sobre los átomos constitutivos del universo, con lo que nos demuestra que es un materialista convencido. El creía que la materia que constituía el universo eran los átomos, los cuales coexistían con el vacío. Los átomos eran infinitos e indiferenciables para el ojo humano, pero diferían en forma, en tamaño y en disposición. La combinación constante de los átomos constituía el mundo visible, pero ellos en si mismos eran eternos, inmutables e indivisibles. La frase de Parménides de el no ser, no es, fue rechazada por Demócrito, que aseguraba que tanto el ser como el no ser son. Por tanto, sostuvo la existencia del vacío. 7 La aportación de Platón a la astronomía fue nula desde un punto de vista práctico, pero aseguraba con firmeza que la forma de los astros tenía que ser esférica, porque esta es la forma perfecta, y que los movimientos tenían que ser circulares uniformes porque era el tipo de movimientos que representa la perfección. Platón admitió el alma cósmica, y consideraba que las estrellas y planetas tenían almas inteligentes que son los dioses celestiales. Respecto al espacio, lo identifica con el material preexistente y lo califica de eterno y inmutable, mientras que asociaba el tiempo con el movimiento de rotación de la esfera celeste. Aristóteles afirmo que la forma está íntimamente unida a la materia, de tal forma que la materia es potencia y la forma es acto. Decía que la sustancia de las cosas era la unión de la materia y la forma, mientras que el movimiento es el paso de la potencia al acto. Aristóteles distinguió entre el mundo celeste y el mundo sublunar. Este anterior estaba formado, según el, por los cuatro elementos, mientras que en el celeste había un quinto elemento, el éter. Otra diferencia existente entre los dos mundos era que en el celeste los movimientos solo podían ser circulares uniformes, mientras que en el sublunar eso no tenía porque ser así. La tierra se encuentra en el centro del Universo, por descontado; los cuerpos celestes están arrastrados por esferas, y la ultima es la esfera de las estrellas fijas, la cual es movida por el motor inmóvil, por Dios. Eudoxo cogió una parte importante de la cosmología de Aristóteles, creía que las estrellas en número 27, y además, creía que eran esferas abstractas. Aristóteles aumento ese numero a 55 y las materializó. También considero que era posible explicar las irregularidades aparentes detectadas en el movimiento de los cuerpos celestes asignando diversas esferas a cada planeta o, en general, a cada cuerpo celeste, y así fue como empezó a acumular esferas. Eudoxo rompía la belleza pura y abstracta de un mundo más sencillo. Teofrasto distinguió con claridad el reino vegetal del animal. Elevó la botánica al rango de la ciencia. Heráclides fue el primero en insinuar la rotación diaria de la tierra. Después de observar las irregularidades de Venus y Mercurio, aseguró que estos dos planetas giraban alrededor del sol, fue la primera insinuación de un sistema parcialmente heliocéntrico. Aristarco de Samos expuso un método para encontrar la distancia de la tierra al sol respecto a la de la tierra a la luna. Afirmó que la luna es mas pequeña que el sol, cosa que le hizo pensar mas tarde que un sol tan grande era difícil que girara alrededor de una tierra más pequeña. Posiblemente este argumento le sirvió para establecer con firmeza el sistema heliocéntrico por primera vez en la historia, y de esa manera mejoró la estimación del año solar. Hiparco fue un observador preciso, tanto que algunas de sus medidas no tienen un error mas grande que 1/15 de grado respecto a las actuales. Determinó la duración del año solar con un error de 6 minutos y consiguió un mapa de 1.080 estrellas fijas. Descubrió también el movimiento de precesión que es el movimiento del eje de la tierra. No abandonó la hipótesis de el sol girando alrededor de la tierra, esta no se encuentra en el centro del circulo que sigue el sol, sino a 1/24 del radio de la orbita solar. PTOLOMEU CLAUDI D'ALEXANDRÍA TEORIA GEOCÉNTRICA PTOLOMEU CLAUDI D'ALEXANDRIA Claudio Tolomeo (c. 100−c. 170), astrónomo y matemático cuyas teorías y explicaciones astronómicas dominaron el pensamiento científico hasta el siglo XVI. También se reconocen sus aportaciones en matemáticas, óptica y geografía. Posiblemente, Tolomeo nació en Grecia, pero su nombre verdadero, Claudius Ptolemaeus, refleja todo lo que realmente se sabe de él: `Ptolemaeus' indica que vivía en Egipto y `Claudius' significa que era ciudadano 8 romano. De hecho, fuentes antiguas nos informan de que vivió y trabajó en Alejandría (Egipto) durante la mayor parte de su vida. SISTEMA DE TOLOMEO Es la teoría de la estructura del Universo elaborada en el siglo II d.C. por el astrónomo griego Claudio Tolomeo. La teoría de Tolomeo mantenía que la Tierra está inmóvil y se encuentra en el centro del Universo; el astro más cercano a la Tierra es la Luna y según nos vamos alejando, están Mercurio, Venus y el Sol casi en línea recta, seguidos sucesivamente por Marte, Júpiter, Saturno y las llamadas estrellas inmóviles. También se añadió una décima esfera que se pensaba que era la que conducía a los demás cuerpos celestes. Para explicar los diversos movimientos de los planetas, el sistema de Tolomeo los describía formando pequeñas órbitas circulares llamadas epiciclos, los centros de los cuales giraban alrededor de la Tierra en órbitas circulares llamadas deferentes. El movimiento de todas las esferas se produce de oeste a este. Tras el declive de la cultura griega clásica, los astrónomos árabes intentaron perfeccionar el sistema añadiendo nuevos epiciclos para explicar las variaciones imprevistas en los movimientos y las posiciones de los planetas. No obstante, estos esfuerzos fracasaron en la solución de muchas incoherencias del sistema de Tolomeo. En 1543 esta teoría fue sustituida por el sistema de Copérnico. EDAD MEDIA IDEOLOGÍA Durante los años que hay entre el imperio romano al renacimiento, o sea, durante la edad media, el panorama científico cambió radicalmente respecto a los anteriores. Lactancio negó que la tierra fuera esférica alegando que en las antrípodas no se podía vivir. En el siglo VI aparecieron escritos atribuidos a Dionisio Aeropagita con fuertes influencias del filósofo bizantino Proclo, en los cuales se identificaban los motores de cada una de las 9 esferas. Cada una de estas esferas tenía un motor con una categoría esférica. De la primera a la última, las esferas estaban movidas por ángeles, arcángeles, principados, potestados, virtudes, dominaciones, tronos, querubines y serafines. Dios 9 quedaba reservado al último, por encima de todas las esferas y categorías. San Isidoro creía que el universo estaba limitado y que no tenía mas que unos cuantos miles de años. Aseguraba que la tierra tenía forma de rueda y estaba rodeada por océanos. Dividieron la tierra en cinco zonas de climas diferentes, en las que solo dos eran temperadas, y solo el hemisferio norte era habitable y permitía la vida. Alrededor, siete cielos: el aire, el éter, el olimpo, el espacio ígneo, el firmamento con los cuerpos celestes, el cielo de los ángeles y el de la Santísima Trinidad. Afirmaba que el cielo de las estrellas giraba alrededor de la tierra y que los planetas lo hacían siguiendo epiciclos. Se construyó un observatorio astronómico y mejoró mucho en esa época la construcción de mesas astronómicas, Al final del siglo IX, el gran astrónomo al−Battânî elaboró un catálogo de estrellas verdaderamente sorprendente para la época. Uno de los problemas más interesantes para los astrónomos musulmanes fue la determinación de la inclinación de la elíptica. En el siglo XIII dos astrónomos persas insinuaron la rotación de la tierra, pero en el momento de la verdad echaron marcha atrás porque no podían admitir el movimiento circular sublunar. Los árabes se sentían atraídos por la confección de un calendario exacto. Los musulmanes tenían un año litúrgico, o del hégira, que era lunar. Dos personajes importantes de la época fueron Guillermo de Conches y Tierry de Chartres. El primero consideró que Mercurio y Venus giraban alrededor del sol. El segundo intentaba dar una explicación racional de la creación en la cual Dios se representaba como creador del espacio. Según Tierry el universo posee una rotación propia y la velocidad de sus planetas no es uniforme. Argumentaba también que Dios creó a todas las criaturas de golpe, pero que lo hacía en forma de semillas, de tal manera que aparecieron en la tierra progresivamente. San Tomás dijo dos caminos para llegar a la verdad, el de la fe y el de la razón, y identificaba la región exterior a las estrellas como el cielo cristianos, donde encontraban a Dios. En esa época dudaron sobre si la última esfera era el final del espacio. Y si fin no tendría centro. Si en esta época la tierra era el centro del universo, era lógico el protagonismo especial COPÉRNICO TEORÍA HELIOCÉNTRICA NICOLÁS COPÉRNICO Nicolás Copérnico (1473−1543), astrónomo polaco, conocido por su teoría según la cual el Sol se encontraba en el centro del Universo. Este sistema recibió el nombre de heliocéntrico o centrado en el Sol. SISTEMA DE COPÉRNICO Es el modelo del Sistema Solar propuesto en 1543 por el astrónomo polaco Nicolás Copérnico. El sistema de Copérnico adelantó la teoría de que los planetas giran en órbitas alrededor del Sol, y que la Tierra gira sobre su eje. Estas hipótesis sustituyeron a las de Tolomeo, que eran base de la teoría astronómica. La publicación del sistema de Copérnico estimuló el estudio de la astronomía y de las matemáticas. 10 La teoría de Copérnico establecía que la Tierra giraba sobre sí misma una vez al día, y que una vez al año daba una vuelta completa alrededor del Sol. Además afirmaba que la Tierra, en su movimiento rotatorio, se inclinaba sobre su eje. Sin embargo, aún mantenía algunos principios de la antigua cosmología, como la idea de las esferas dentro de las cuales se encontraban los planetas y la esfera exterior donde estaban inmóviles las estrellas. Por otra parte, esta teoría heliocéntrica tenía la ventaja de poder explicar los cambios diarios y anuales del Sol y las estrellas, así como el aparente movimiento retrógrado de Marte, Júpiter y Saturno, y la razón por la que Venus y Mercurio nunca se alejaban más allá de una distancia determinada del Sol. Esta teoría también sostenía que la esfera exterior de las estrellas fijas era estacionaria. Una de las aportaciones del sistema de Copérnico era el nuevo orden de alineación de los planetas según sus periodos de rotación. A diferencia de la teoría de Tolomeo, Copérnico vio que cuanto mayor era el radio de la órbita de un planeta, más tiempo tardaba en dar una vuelta completa alrededor del Sol. Pero en el siglo XVI, la idea de que la Tierra se movía no era fácil de aceptar y solo parte de su teoría fue admitida. Entre 1543 y 1600 Copérnico tenía pocos seguidores. Fue objeto de numerosas críticas, en especial de la Iglesia, por negar que la Tierra fuera el centro del Universo. Sus más importantes seguidores fueron Galileo y el astrónomo alemán Kepler, y a menudo discutían sobre sus propias interpretaciones de la teoría de Copérnico. El astrónomo danés Brahe llegó a una posición intermedia, en esta la Tierra permanecía estática y el resto de los planetas giraban alrededor del Sol, que a su vez giraba también alrededor de la Tierra. Con posterioridad a la supresión de la teoría de Copérnico, tras el juicio eclesiástico a Galileo en 1633, que lo condenó por corroborar su teoría, algunos filósofos jesuitas la siguieron en secreto. Otros adoptaron el modelo geocéntrico y heliocéntrico de Brahe. En el siglo XVII, con el auge de las teorías de Isaac Newton sobre la fuerza de la gravedad, la mayoría de los pensadores en Gran Bretaña, Francia, Países Bajos y Dinamarca aceptaron a Copérnico. Los filósofos puros de otros países de Europa mantuvieron duras posturas contra él durante otro siglo más. JOHANNES KEPLER LAS TRES LEYES DE KEPLER JOHANNES KEPLER Johannes Kepler (1571−1630), astrónomo y filósofo alemán, famoso por formular y verificar las tres leyes del movimiento planetario conocidas como leyes de Kepler. Kepler aceptaba la teoría copernicana al creer que la simplicidad de su ordenamiento planetario tenía que haber sido el plan de Dios. En 1594 elaboró una hipótesis geométrica compleja para explicar las distancias entre las órbitas planetarias, órbitas que se consideraban circulares erróneamente. Posteriormente, Kepler dedujo que las órbitas de los planetas son elípticas; sin embargo, estos primeros cálculos sólo coinciden en un 11 5% con la realidad. Kepler planteó que el Sol ejerce una fuerza que disminuye de forma inversamente proporcional a la distancia e impulsa a los planetas alrededor de sus órbitas. LEYES DE KEPLER Kepler basó sus leyes en los datos planetarios reunidos por el astrónomo danés Brahe, de quien fue ayudante. Las propuestas rompieron con una vieja creencia de siglos de que los planetas se movían en órbitas circulares. Ésta era una característica del sistema de Tolomeo, desarrollado en el siglo II d.C., y del sistema de Copérnico, propuesto en el siglo XVI. − Primera ley: Los planetas giran alrededor del Sol en órbitas elípticas en las que el Sol ocupa uno de los focos de la elipse. − Segunda ley: Las áreas barridas por el radio vector que une el centro del planeta con el centro del Sol son iguales en lapsos iguales; como consecuencia, cuanto más cerca está el planeta del Sol con más rapidez se mueve. − Tercera ley: Es la relación de la distancia media, d, de un planeta al sol, elevada al cubo, dividida por el cuadrado de su periodo orbital, t, es una constante. 12 d3/t2 ES IGUAL PARA TODOS LOS PLANETAS.. Estas leyes desempeñaron un papel importante en el trabajo del astrónomo, matemático y físico inglés del siglo XVII Isaac Newton, y son fundamentales para comprender las trayectorias orbitales de la Luna y de los satélites artificiales. GALILEO GALILEI APORTACIÓN A LA TEORÍA HELIOCÉNTRICA GALILEO GALILEI Galileo (1564−1642), físico y astrónomo italiano que, junto con el astrónomo alemán Johannes Kepler, comenzó la revolución científica que culminó con la obra del físico inglés Isaac Newton. Su nombre completo era Galileo Galilei, y su principal contribución a la astronomía fue el uso del telescopio para la observación y descubrimiento de las manchas solares, valles y montañas lunares, los cuatro satélites mayores de Júpiter y las fases de Venus. En 1589 trabajó como profesor de matemáticas en Pisa, donde se dice que demostró ante sus alumnos el error de Aristóteles, que afirmaba que la velocidad de caída de los cuerpos era proporcional a su peso, dejando caer desde la torre inclinada de esta ciudad dos objetos de pesos diferentes. En 1592 no le renovaron su contrato, posiblemente por oponerse a la filosofía aristotélica. SU APORTACIÓN EN LA ASTRONOMÍA Galileo inventó un compás de cálculo que resolvía problemas prácticos de matemáticas. De la física especulativa pasó a dedicarse a las mediciones precisas, descubrió las leyes de la caída de los cuerpos y de la trayectoria parabólica de los proyectiles, estudió el movimiento del péndulo e investigó la mecánica y la resistencia de los materiales. Apenas mostraba interés por la astronomía, aunque a partir de 1595 se inclinó por la teoría de Copérnico, desechando el modelo de Aristóteles y Tolomeo (tierra estacionaria). Solamente la concepción de Copérnico apoyaba la teoría de las mareas de Galileo, que se basaba en el movimiento de la Tierra. En el 1609 Galileo construyó un telescopio de veinte aumentos, con el que descubrió montañas y cráteres en la Luna. También observó que la Vía Láctea estaba compuesta por estrellas y descubrió los cuatro satélites mayores de Júpiter. Su fama le valió el ser nombrado matemático de la corte de Florencia, donde quedó libre de sus responsabilidades académicas y pudo dedicarse a investigar y escribir. En el 1610 observó las fases de Venus, que contradecían la astronomía de Tolomeo y confirmaban su aceptación de las teorías de Copérnico. Los profesores de filosofía se burlaron sus descubrimientos, porque Aristóteles afirmó que en el cielo sólo podía haber cuerpos perfectamente esféricos. También discrepaba Galileo de los profesores de Florencia y Pisa sobre la hidrostática, y en 1612 publicó un libro sobre cuerpos en flotación. Como respuesta, aparecieron inmediatamente cuatro publicaciones que lo atacaban y rechazaban su física. En 1613 escribió un tratado sobre las manchas solares y anticipó la supremacía de la teoría de Copérnico. En 1616, los libros de Copérnico fueron censurados. El cardenal Belarmino le avisó de que tuviera en cuenta sus ideas como hipótesis de trabajo e investigación, sin tomar los conceptos de Copérnico como verdades y sin tratar de aproximarlos a la Biblia. Galileo investigó un método para determinar latitud−longitud en el mar basándose en sus predicciones sobre las posiciones de los satélites de Júpiter, así como a resumir sus primeros trabajos sobre la caída de los cuerpos. En 1924 empezó a escribir un libro que quiso titular Diálogo sobre las mareas, en el que abordaba las hipótesis de Tolomeo y Copérnico respecto a este fenómeno. Al final fue condenado a prisión perpetua por sospecha grave de herejía. 13 ISAAC NEWTON LEY DE LA GRAVITACIÓN UNIVERSAL ISAAC NEWTON Isaac Newton (1642−1727), matemático y físico británico, considerado uno de los más grandes científicos de la historia, que hizo importantes aportaciones en muchos campos de la ciencia. Sus descubrimientos y teorías sirvieron de base a la mayor parte de los avances científicos desarrollados desde su época. Newton fue, junto al matemático alemán Gottfried Wilhelm Leibniz, uno de los inventores de la rama de las matemáticas denominada cálculo. También resolvió cuestiones relativas a la luz y la óptica, formuló las leyes del movimiento y dedujo a partir de ellas la ley de la gravitación universal. LEY DE LA GRAVITACIÓN UNIVERSAL Las leyes de Kepler permitieron a Isaac Newton descubrir la Ley de la Gravitación Universal: Todos los cuerpos se atraen con una fuerza que es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Ley que explica el comportamiento del Sistema Solar. Matemáticamente puede expresarse: Donde M y m se refieren a la masa de los cuerpos en cuestión, r es la distancia que los separa y G es una constante universal cuyo valor es 6.67*10−11 Nm2/kg2, para que la operación tenga las unidades de fuerza: newton (N). Con la formidable intuición que tuvo Newton de hacer extensibles todos los cuerpos celestes, los tres principios de la mecánica y la ley de gravitación universal, a todos estos descubrimientos se les da a conocer como la síntesis newtoniana. La importancia de la existencia de la fuerza gravitatoria sirve para sostener a los planetas para que produzcan órbitas y no se desperdiguen por el Universo. Desde la existencia de la síntesis newtoniana no hay dos mundos como expresaba Aristóteles. El primero, inmutable, perfecto y armónico situado en las esferas celestes, y el otro cambiante e imperfecto, el terrestre. Con las ideas de Newton podemos explicar la interacción del Sol con otros planetas y descartamos la fuerza magnética de Gilbert. EINSTEIN TEORÍA DE LA RELATIVIDAD 14 ALBERT EINSTEIN Albert Einstein (1879−1955), físico alemán nacionalizado estadounidense, premiado con un Nobel, famoso por ser el autor de las teorías general y restringida de la relatividad y por sus hipótesis sobre la naturaleza corpuscular de la luz. Es probablemente el científico más conocido del siglo XX. Nació en Ulm el 14 de marzo de 1879 y pasó su juventud en Munich, donde su familia poseía un pequeño taller de máquinas eléctricas. Ya desde muy joven mostraba una curiosidad excepcional por la naturaleza y una capacidad notable para entender los conceptos matemáticos más complejos. A los doce años ya conocía la geometría de Euclides. TEORÍA DE LA RELATIVIDAD Einstein trabajó en la extensión y generalización de la teoría de la relatividad a todo sistema de coordenadas. Empezó con el enunciado del principio de equivalencia según el cual los campos gravitacionales son equivalentes a las aceleraciones del sistema de referencia. De este modo, una persona que viajara en un elevador o ascensor no podría en principio determinar si la fuerza que actúa sobre ella se debe a la gravitación o a la aceleración constante del ascensor. De acuerdo con ella, las interacciones entre los cuerpos, que hasta entonces se atribuían a fuerzas gravitacionales, se explican por la influencia de aquellos sobre la geometría espacio−tiempo (espacio de cuatro dimensiones, una abstracción matemática en la que el tiempo se une, como cuarta dimensión, a las tres dimensiones euclídeas). Basándose en la teoría general de la relatividad, Einstein pudo entender las variaciones hasta entonces inexplicables del movimiento de rotación de los planetas y logró predecir la inclinación de la luz de las estrellas al aproximarse a cuerpos como el Sol. La confirmación de este fenómeno durante un eclipse de Sol en 1919 fue toda una noticia y su fama se extendió por todo el mundo. Einstein consagró gran parte del resto de su vida a generalizar su teoría. Su último trabajo, la teoría del campo unificado, que no tuvo demasiado éxito, consistía en un intento de explicar todas las interacciones físicas, incluidas la interacción electromagnética y las interacciones nucleares fuerte y débil, a través de la modificación de la geometría del espacio−tiempo entre entidades interactivas. La mayoría de sus colegas pensaron que sus esfuerzos iban en dirección equivocada. Entre 1915 y 1930 la corriente principal entre los físicos era el desarrollo de una nueva concepción del carácter fundamental de la materia, conocida como la teoría cuántica. Esta teoría contempla la característica de la dualidad onda−partícula (la luz presenta las propiedades de una partícula, así como las de una onda), que Einstein había intuido como necesaria, y el principio de incertidumbre, que establece que la exactitud de los procedimientos de medición es limitada. Además, esta teoría suponía un rechazo fundamental a la noción estricta de causalidad. Sin embargo, Einstein mantuvo una posición crítica respecto a estas tesis hasta el final de su vida. Dios no juega a los dados con el mundo, llegó a decir. Personalmente a mi esa frase me parece incorrecta y sin explicación, ya que no soy creyente. LEMAÎTRE TEORÍA DEL BIG−BANG GEORGES LEMAÎTRE Georges Lemaître (1894−1966), astrónomo belga, autor, en 1927, de una teoría cosmológica según la cual, la expansión del Universo habría comenzado con una enorme explosión (llamada Big Bang) de un núcleo primordial. Fue uno de los muchos teóricos que ofrecieron soluciones a una serie de ecuaciones planteadas por el físico estadounidense, de origen alemán, Albert Einstein en su teoría general de la relatividad. La 15 solución de esas ecuaciones le llevó a proponer la teoría de la Gran Explosión para el origen del Universo. TEORÍA DEL BIG−BANG Las teorías de los astrónomos estadounidenses Edwin Hubble y Harlow Shapley sobre la posibilidad de un universo en expansión influyeron notablemente en Lemaître. Imaginó un núcleo primordial, un átomo increíblemente denso que contenía toda la materia del Universo dentro de una esfera unas 30 veces mayor que el Sol. Según su teoría, ese núcleo explotó hace entre 20.000 y 60.000 millones de años. El origen del Universo, la aparición en un momento definido del pasado de toda la materia y energía existentes en la actualidad; se trata de un acontecimiento postulado por la teoría cosmológica generalmente aceptada. Los astrónomos están convencidos en su gran mayoría de que el Universo surgió en un instante definido, entre 12.000 y 20.000 millones de años antes del momento actual. Los primeros indicios de este hecho provinieron del descubrimiento por parte del astrónomo estadounidense Edwin Hubble, en la década de 1920, de que el Universo se está expandiendo y los cúmulos de galaxias se alejan entre sí. La teoría de la relatividad general propuesta por Albert Einstein también predice esta expansión. Si los componentes del Universo se están separando, esto significa que en el pasado estaban más cerca, y retrocediendo lo suficiente en el tiempo se llega a la conclusión de que todo salió de un único punto matemático (lo que se denomina una singularidad), en una bola de fuego conocida como Gran Explosión o Big Bang. El descubrimiento en la década de 1960 de la radiación de fondo cósmica, interpretada como un `eco' del Big Bang, fue considerado una confirmación de esta idea y una prueba de que el Universo tuvo un origen. No hay que imaginarse el Big Bang como la explosión de un trozo de materia situado en el vacío. En el Big Bang no sólo estaban concentradas la materia y la energía, sino también el espacio y el tiempo, por lo que no había ningún lugar `fuera' de la bola de fuego primigenia, ni ningún momento `antes' del Big Bang. Es el propio espacio lo que se expande a medida que el Universo envejece, alejando los objetos materiales unos de otros. BONNER DURCHMUSTERUNG FRIEDRICH WILHELM AUGUST ARGELANDER BONNER DURCHMUSTERUNG Magnitud estelar, o simplemente magnitud, término que se utiliza en astronomía para designar el brillo, real o aparente, de un objeto celeste. El astrónomo de Alejandría Tolomeo dividió, originalmente, todas las estrellas visibles entre seis magnitudes: a las más brillantes les asignó la magnitud 1, a aquellas muy poco visibles a simple vista les asignó la magnitud 6, y al resto les asignó magnitudes intermedias. Después de la aparición del telescopio en el siglo XVII este método lo fueron ampliando de diferentes formas otros astrónomos, hasta llegar a las estrellas más débiles. En el siglo XIX se adoptó, finalmente, un sistema patrón en el que una estrella de cualquier magnitud es 2,512 veces más brillante que la estrella de la siguiente magnitud; por ejemplo, una estrella de magnitud 2 es 2,512 veces más brillante que una estrella de magnitud 3. La ventaja de esta escala de magnitudes es que coincide con el sistema de Tolomeo, y dado que 2,512 elevado a 5 es igual a 100, una estrella de magnitud 1 es exactamente 100 veces más brillante que una estrella de magnitud 6, que a su vez es 100 veces más brillante que una estrella de magnitud 11, y así sucesivamente. La magnitud media de cientos de estrellas que se encontró en el Bonner Durchmusterung, preparado sobre el año 1860 por el astrónomo alemán Friedrich Wilhelm August Argelander, se adoptó como patrón en la escala a efectos de determinación de magnitudes. Con instrumentos precisos como bolómetros y radiómetros, los astrónomos pueden medir en la actualidad diferencias de hasta una centésima de magnitud. Las estrellas con magnitudes entre 1,5 y 2,5 se califican como estrellas de magnitud 2. Las estrellas más brillantes que las de magnitud 1,5 son las estrellas de 16 magnitud 1. El número de estrellas de magnitud más brillante que la magnitud 10 es tres veces mayor que el número de estrellas de la siguiente magnitud más brillante. Por lo tanto, hay 20 estrellas de magnitud 1, aproximadamente 60 de magnitud 2, y alrededor de 180 de magnitud 3. Esta escala es de menos de 3 por 1 para las estrellas más débiles, siendo aproximadamente de 2 por 1 para estrellas cercanas a la magnitud 20. La magnitud absoluta, comparándola con la magnitud aparente, indica el brillo que tendría una estrella si estuviera situada a 10 parsecs de la Tierra, o a 32,6 años luz. Calibrando las estrellas de esta forma, los astrónomos pueden hacer comparaciones respecto a su brillo intrínseco. El Sol, por ejemplo, tiene una magnitud absoluta de +4,7. FRIEDRICH WILHELM AUGUST ARGELANDER Friedrich Wilhelm August Argelander (1799−1875), astrónomo alemán que realizó un catálogo en el que reunió más de 300.000 estrellas en un periodo de 25 años. Argelander nació en Memel, Prusia (hoy Kláipeda, Lituania), y estudió en la Universidad de Königsberg (hoy Kaliningrado). En 1837 aceptó una cátedra de astronomía en la Universidad de Bonn y permaneció allí hasta su muerte. En esa ciudad concluyó su obra más importante, Bonner Durchmusterung. En ella describe las posiciones relativas y brillo de unas 324.000 estrellas con magnitudes superiores a 9,5 desde el polo norte hasta 2° al sur del ecuador. Entre los logros de Argelander, se encuentran el del cálculo del movimiento del Sol en el espacio en 1837; el desarrollo de un sistema de magnitudes para describir el brillo de estrellas demasiado débiles para ser visibles a simple vista, y el desarrollo del sistema para dar nombre a las estrellas que sigue vigente en la actualidad. HAWKING SUS APORTACIONES A LA CIENCIA HAWKING Stephen William Hawking nació en 1942, físico teórico británico, conocido por sus intentos de aunar la relatividad general con la teoría cuántica y por sus aportaciones íntegramente relacionadas con la cosmología. Nació en Londres y obtuvo el doctorado en la Universidad de Cambridge, donde trabajó como profesor de matemáticas desde 1979. Gran parte de su trabajo hace referencia al concepto de agujero negro. Su investigación indica que la relatividad general, si es cierta, apoya la teoría de que la creación del Universo tuvo su origen a partir de una Gran Explosión o Big Bang, surgida de una singularidad o un punto de distorsión infinita del espacio y el tiempo. Más tarde depuró este concepto considerando todas estas teorías como intentos secundarios de describir una realidad, en la que conceptos como la singularidad no tienen sentido y donde el espacio y el tiempo forman una superficie cerrada sin fronteras. Ha escrito Historia del tiempo: del Big Bang a los agujeros negros (1988) y otras obras que se han convertido en best−sellers. Hawking ha hecho estas importantes aportaciones a la ciencia mientras lucha contra la esclerosis lateral amiotrófica, una enfermedad incurable del sistema nervioso. En 1989 le fue concedido en España el Premio Príncipe de Asturias de la Concordia. SUS APORTACIONES A LA CIENCIA Agujero negro. Hipotético cuerpo celeste con un campo gravitatorio tan fuerte que ni siquiera la radiación electromagnética puede escapar de su proximidad. El cuerpo está rodeado por una frontera esférica, llamada horizonte de sucesos, a través de la cual la luz puede entrar, pero no puede salir, por lo que parece ser completamente negro. Un campo de estas características puede corresponder a un cuerpo de alta densidad con una masa 17 relativamente pequeña, como la del Sol o inferior, que está condensada en un volumen mucho menor, o a un cuerpo de baja densidad con una masa muy grande, como una colección de millones de estrellas en el centro de una galaxia. El físico inglés Stephen Hawking ha sugerido que muchos agujeros negros pueden haberse formado al comienzo del Universo. Si esto es así, muchos de estos agujeros negros podrían estar demasiado lejos de otra materia para formar discos de acreción detectables, e incluso podrían componer una fracción significativa de la masa total del Universo. En reacción al concepto de singularidad, Hawking ha sugerido que los agujeros negros no se colapsan de esa forma, sino que forman agujeros de gusano que comunican con otros universos diferentes al nuestro. Los agujeros negros pueden formarse durante el transcurso de la evolución estelar. Cuando el combustible nuclear se agota en el núcleo de una estrella, la presión asociada con el calor que produce ya no es suficiente para impedir la contracción del núcleo debida a su propia gravedad. En esta fase de contracción adquieren importancia dos nuevos tipos de presión. A densidades mayores de un millón de veces la del agua, aparece una presión debida a la alta densidad de electrones, que detiene la contracción en una enana blanca. Esto sucede para núcleos con masa inferior a 1,4 masas solares. Si la masa del núcleo es mayor que esta cantidad, esa presión es incapaz de detener la contracción, que continúa hasta alcanzar una densidad de mil billones de veces la del agua. Entonces, otro nuevo tipo de presión debida a la alta densidad de neutrones detendría la contracción en una estrella de neutrones. Sin embargo, si la masa del núcleo sobrepasa las 1,7 masas solares, ninguno de estos dos tipos de presión es suficiente para evitar que se hunda hacia un agujero negro. Una vez que un cuerpo se ha contraído dentro de su radio de Schwartschild, teóricamente se hundirá o colapsará en una singularidad, esto es, en un objeto sin dimensiones, de densidad infinita. Relatividad. Gran parte de los trabajos posteriores a Einstein sobre la relatividad se centraron en la creación de una mecánica cuántica relativista que resultara satisfactoria. En 1928, el matemático y físico británico Paul Dirac expuso una teoría relativista del electrón. Más tarde se desarrolló una teoría de campo cuántica llamada electrodinámica cuántica, que unificaba los conceptos de la relatividad y la teoría cuántica en lo relativo a la interacción entre los electrones, los positrones y la radiación electromagnética. En los últimos años, los trabajos del físico británico Stephen Hawking se han dirigido a intentar integrar por completo la mecánica cuántica con la teoría de la relatividad. 18 19