Aunque el griego Pitágoras, hace ya veinticinco siglos admitía la redondez de la tierra, y sostenía que ésta giraba alrededor de un fuego central o Hestia (que no era el Sol), la historia reconoce a Aristarco de Samos (310-320 a.c) como el primero en afirmar que la Tierra tiene dos movimientos: uno de rotación alrededor de su eje y otro de traslación alrededor del Sol.
Su teoría, sin embargo, fue olvidada y sustituida por la geocéntrica, propuesta posteriormente por el astrónomo Alejandrino Claudio Ptolomeo en el siglo II, él suponía que la Tierra era el centro del universo, alrededor de la cual giraba el Sol y los planetas.
El sistema de Ptolomeo fue aceptado por la doctrina eclesiástica durante toda la Edad media. Pero este modelo del cosmos resultaba muy complicado. Suponía a cada planeta fijo en una esfera que giraba alrededor de un eje, que a su vez se apoyaba en otra esfera que giraba al rededor de otro eje, y así sucesivamente.
Tal complicado sistema se admitía para explicar la trayectoria irregular de los planetas en la bóveda celeste: su movimiento no es uniforme y ocurre que muchas veces un planeta se detiene aparentemente en su movimiento con respecto al fondo estrellado y retrocede y luego continua moviéndose.
El rey de Castilla y de León Alfonso X, llamado el sabio (1221-1284) llegó a firmar con respecto al supuesto mecanismo de movimiento celeste, de acuerdo con Ptolomeo, que si él hubiera sido consultado en el momento de la creación, hubiera hecho al mundo más simple.
En el siglo XV, el célebre astrónomo polaco Nicolás Copérnico (1473-1579) puso en crisis el sistema de Ptolomeo con la proposición de su sistema heliocéntrico. Copérnico suponía al Sol como centro del sistema planetario, y que la Tierra (giraba alrededor de la Luna) junto con los demás planetas, se movían a su alrededor describiendo órbitas circulares. Copérnico demoró la publicación del libro que contenía la explicación detallada sobre su sistema hasta sus últimos días, por no entrar en contradicciones con la iglesia.
Tycho Brahe (1546-1601) astrónomo danés, concibió un sistema que, aunque geocéntrico, difería del Ptolomeo y tenía elementos del copernicano. Suponía que los demás planetas giraban alrededor del Sol, pero que éste junto con la Luna se movía alrededor de la Tierra.
Al querer confirmar su hipotético modelo, se dio a la tarea de demostrar su validez mediante finas y esmeradas observaciones acerca del movimiento de los planetas con respecto al fondo de estrellas fijas. Brahe era un excelente experimentador y observador. Durante más de 20 años acumuló datos de sus observaciones cuidadosamente realizadas acerca de las posiciones de los planetas, que iban a servir para que su ayudante Kepler (1571-1630), obtuviera el preciado tesoro: la formulación de las leyes del movimiento planetario.
Kepler era un decidido partidario del sistema copernicano, y tras múltiples ensayos llegó a las conclusiones que se resumen en sus leyes:
- Todos los planetas describen elipses alrededor del Sol en las cuales éste ocupa uno de los focos.
- El radio vector o línea imaginaria que une al planeta con el Sol, barre áreas iguales en tiempos iguales; es decir cuando el planeta está más cerca del Sol (Perihelio) se mueve a velocidad mayor que cuando está en el otro extremo de la órbita (afelio).
- Los cuadrados de los períodos de revolución de los planetas son proporcionales a los cubos de sus distancias medias al Sol.
Contemporáneo y amigo de Kepler fue Galileo Galilei (1564-1642) cuyas observaciones con el recién inventado telescopio contribuyeron a dar la razón al sistema copernicano de modo definitivo.
Galileo descubrió en el planeta Venus fases como las de la Luna, y que alrededor de Júpiter giraban cuatro satélites. Son célebres sus experimentos sobre la caída de los cuerpos y sobre el movimiento del péndulo.
Pero los trabajos de Galileo chocaron con el dogma eclesiástico. La iglesia había creado el escolasticismo, mezcla de religión y de filosofía aristotélica que pretendía sostener la fe mediante elementos de razón.
Los escolásticos se proponían demostrar todo con su doctrina, y a veces consideraban con la mayor seriedad preguntas ridículas. ¿Cuántos ángeles caben de pie sobre la punta de una aguja?, ¿Sabe Dios más de lo que sabe que sabe?, etc.
La iglesia igualmente había creado instrumentos de represión; la llamada Santa inquisición para castigar los delitos contra la fe. así, cuando Galileo tenía 36 años, en 1600, fue quemado vivo el monje dominicio Giordano Bruno (1548-1600), hombre inteligente y estudioso que había cometido los imperdonables delitos de aceptar las ideas de Copérnico sobre el movimiento planetario, y de haber discrepado de cuestiones internas de la iglesia.
Cuando Galileo hizo sus primeros descubrimientos astronómicos, aún estaba fresco en su memoria el recuerdo de Bruno. Este había sido llevado a la hoguera por defender las ideas que él entonces compartía, y que ahora confirmaba con sus observaciones. No es de extrañar la reacción de Francisco Sizzi, astrónomo florentino, ante el descubrimiento de los satélites de Júpiter. Los satélites son invisibles al ojo directo, por lo tanto no pueden tener influencia sobre la Tierra, por lo tanto, son inútiles, por lo tanto no existen.
Es comprensible que los descubrimientos de Galileo, por un lado, le llevasen a una posición de elevado prestigio entre los científicos serios de la época, y por otro , le creasen un número creciente de adversarios.
Tras la publicación de su libro Diálogos sobre el Sistema de Ptolomeo y de Copérnico, sus enemigos se multiplicaron.
Es que la jerarquía eclesiástica temía debilitar su posición al aceptar hechos contrarios a su doctrina aristotélico-cristiana. Finalmente, Galileo fue forzado a retratarse, y a abjurar de su adhesión al sistema de Copérnico, ante un tribunal eclesiástico. Se dice que Galileo pronunció en voz baja las palabras, pero se mueve, refiriéndose a la Tierra alrededor del Sol. Es decir, que independientemente del tribunal y de los dogmas, estaba el hecho físico, la realidad objetiva del movimiento terrestre.
Entre los trabajos más importantes de Galileo cabe reconocer sus leyes sobre la caída de los cuerpos, que puede resumirse en dos:
- Todos los cuerpos caen con la misma aceleración en el vacío. Es decir, si dejamos caer en el vacío simultáneamente una hoja de papel, una bola de plomo y un pedazo de madera, ellos caerán con la misma aceleración.
- Todos los cuerpos caen en el vacío con movimiento uniformemente acelerado. Esto significa que la aceleración es constante, es decir, la velocidad con que caen aumenta proporcionalmente al tiempo transcurrido desde que el cuerpo comenzó a caer.
La obra iniciada por Copérnico, Kepler y Galileo habría de ser terminada por Newton (quien nació el mismo año en que murió Galileo, y vivió hasta 1727).
En una ocasión Halley, amigo de Newton, fue a verle con motivo de una discusión con Hooke y Christopher Wren, en la cual Hooke había manifestado su convencimiento de que podía explicar el movimiento planetario basándose en una ley de atracción inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.
Al preguntarle Halley a Newton su opinión, éste respondió que él ya había demostrado que la trayectoria de un cuerpo bajo la atracción de una fuerza central de tal tipo, sería un elipse.
Posteriormente Newton envió los cálculos a Halley, y éste a su vez le convenció de que desarrollase todo el problema, que explicaba el complicado sistema del movimiento planetario. Así surgieron la Principia de Newton, obra que iba a revolucionar la ciencia moderna.
En el primer libro, Newton enuncia sus leyes del movimiento, que deben mucho a Galileo y pone sus fundamentos mecánicos. Deduce las leyes de Kepler a partir de la fuerza inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, y demuestra que, según la ley, la masa atractiva de una esfera homogénea puede considerarse como so estuviera concentrada en el centro.
El segundo libro lo dedica al movimiento en un medio resistente y es el primer estudio que se conoce del movimiento de los fluidos reales.
En el tercer libro establece el movimiento de los satélites en torno a sus planetas, y de los planetas alrededor del Sol, basándose en la gravitación universal. Estimó la densidad de la Tierra entre 5 y 6 veces la del agua (actualmente es aceptada 5,5) y con ello calculó las masas del Sol y de los planetas, y fue aún más allá al explicar cuantitativamente la forma achatada de la Tierra.
Demostró igualmente que para un esferoide como el terrestre, la fuerza de la gravedad del Sol no actúa como sí toda la masa estuviese concentrada en el centro, estando sometido su eje a un movimiento cónico por la acción del Sol: este fenómenos es conocido como la precisión de los equinoccios.
Aunque Newton utilizó el cálculo infinitesimal para arribar a sus resultados, en su obra justificó éstos mediante el uso de los métodos de la geometría griega clásica. Una de las consecuencias prácticas de su obra fue suministrar un sistema de cálculo que permitió determinar la posición de la Luna y los planetas con mucha más exactitud sobre la base de un mínimo de observaciones.
Por ejemplo, tres observaciones eran suficientes para determinar la posición de un objeto en la esfera celeste durante muy largo tiempo.
La prueba de esto la dio su amigo Halley, al predecir con éxito el regreso del cometa que lleva su nombre, basándose en la teoría de Newton. Otras pruebas posteriores las dieron, en los Siglos XIX y XX, Leverrier y Lowell, al predecir respectivamente, la existencia de los planetas Neptuno y en aquel tiempo Plutón.
La teoría de la gravitación de Newton y su contribución a la astronomía marcan la etapa final del mundo aristotélico adoptado por los escolásticos, cuya primera conmoción había producido Copérnico. De un universo formado por esferas perfectas movidas por ángeles, Newton había pasado a un mecanismo del movimiento planetario, consecuencia de una ley física simple, sin necesitar la aplicación continua de una intervención divina directa.
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