De Ptolomeo a Copérnico: sobre cómo la teoría del universo ha ido evolucionando a lo largo de dos siglos

Cuando hablamos del universo como concepto científico nos referimos a la totalidad de todo lo que existe. Eso incluye a toda la materia y energía que existe, pero también al tiempo y el espacio. En otras palabras, no tiene sentido tratar de comprender lo que pudo ocurrir antes del origen del universo, ni lo que está fuera de él: estos términos están, simplemente, fuera de cualquier marco de referencia que podamos considerar. 

Evidentemente, desde que tenemos memoria el universo siempre ha llamado nuestra atención. Primero, como un referente para explicar todo aquello que no se comprendía: la búsqueda de patrones aparentes en la distribución de las estrellas llevó a observar las constelaciones, que se consideraron como un reflejo de las divinidades, hasta el punto de atribuírseles poder para influir en la vida de las personas. 

Asimismo, también se trató de dar una explicación mitológica del origen de lo que se podía observar en el universo. Es bien conocido el mito griego acerca del origen de la Vía Láctea: Zeus tuvo a Hércules en una de sus aventuras extramatrimoniales, era su favorito, e intentó que fuera inmortal, haciendo que fuera amamantado por Hera, su esposa. Fue puesto en el regazo de la diosa y empezó a alimentarse, pero ella lo apartó violentamente: el reguero de leche de Hera vertido fue lo que dio origen a la Vía Láctea.

Pero en algún momento la estructura del universo comenzó a llamar la atención de científicos preocupados por su afán de conocimiento. Y hay que destacar la gran utilidad que tuvieron gracias a los mapas astronómicos de la navegación. Contextualizando un poco: los viajes por mar necesitaban un sistema de referencia más complejo que los mapas terrestres, y la observación de las estrellas desde distintos puntos de vista permitió comprobar que podían utilizarse como punto de referencia.

De este modo navegantes y astrónomos acabarían empleando los mismos instrumentos, unos para determinar su posición, y otros para fijar la posición de los astros. La observación llevó a la explicación, y así fue como se surgió la formulación de uno de los primeros modelos cosmológicos, el de Ptolomeo.

El universo según Ptolomeo

Claudio Ptolomeo vivió en el Egipto hace más dos siglos, y trabajó en una de las instituciones científicas más importantes del momento, el Observatorio. Su trabajo como científico abarcaba varias áreas, como la óptica hasta la música, aunque su mayor influencia histórica vino de su interés por la geografía, la astronomía y la astrología (fue el creador de los horóscopos).

De todas sus obras la más importante es el Almagesto, elaborado a partir de un gran número de observaciones astronómicas con el propósito de establecer un modelo numérico que permitiera predecir la posición de los planetas en el futuro. Ptolomeo adoptó el modelo del universo que ya había sido descrito por Platón y Aristóteles, modelo que establecía un universo constituido por la Tierra, inmóvil y situada en su centro, el Sol, la Luna, cinco “estrellas errantes” que giraban alrededor, y un cielo de estrellas fijas, además de otros cuerpos que aparecían ocasionalmente, como los cometas.

De acuerdo con los ideales de perfección que debían ser reflejados por el universo, el movimiento de todos aquellos cuerpos era perfectamente circular. Sin embargo, aquella exigencia filosófica de perfección contradecía los datos que se obtenían de las observaciones, especialmente en lo relativo al movimiento de los planetas.

Ptolomeo resolvió el problema de la exigente de perfección del universo proponiendo los epiciclos: movimientos circulares que un planeta realizaría en torno a un punto, al mismo tiempo que este se movería alrededor de la Tierra. La composición de ambos movimientos daría lugar al movimiento planetario que creía estar observando.

Y la realidad es que los datos de las investigaciones de Ptolomeo se ajustaban muy bien a su modelo, y los principios en los que se basaba eran coherentes dentro el paradigma de la época: no desacreditaba la exigencia platónica de un universo perfecto ni tampoco la visión cristiana que tenía el mundo, que compartía la idea de que la perfección divina reflejaba la perfección de la creación y colocaba al hombre como centro de todo.

Aquel conjunto de ideas dio lugar al primero modelo válido para las predicciones del movimiento de los cuerpos celestes, siendo de mucha utilidad, lo que explicaría que se mantuviera como el único modelo aceptado durante más de 1700 años, pese a que ya existían propuestas de un modelo heliocéntrico.

El universo según Copérnico

Nicolás Copérnico fue un científico polaco que vivió entre los siglos XV y XVI. Su aportación más conocida fue la obra “De revolutionibus orbium coelestium” en la que proponía sustituir el modelo ptolemaico por uno diferente en el que el Sol ocupara el centro del Sistema Solar, con la Tierra y los planetas girando a su alrededor y la Luna girando en torno a la Tierra.

A pesar de que el modelo ptolemaico se ajustaba bien al contexto científico, resultaba bastante claro que los epiciclos eran artificiales: Copérnico quería eliminarlos. Pero para al volver al punto de partida y que el movimiento del Sol y las estrellas tuvieran sentido era necesario que los planetas, incluyendo la Tierra, girasen alrededor del Sol.

Los puntos fundamentales del modelo propuesto por Copérnico eran los siguientes: 

• Los movimientos celestes serían uniformes, eternos y circulares, o compuestos de varios círculos.
• El centro del universo se encuentra cerca del Sol.
• Alrededor del Sol giran, en orden de distancia, Mercurio, Venus, la Tierra, la Luna, Marte, Júpiter y Saturno.
• Las estrellas son objetos lejanos que permanecen fijos.
• La Tierra tiene tres movimientos: la rotación diaria, la revolución anual y la inclinación anual de su eje.
• Los planetas no tienen un movimiento retrógrado, sino aparente, explicado por el movimiento de la Tierra.
• La distancia entre el Sol y la Tierra en comparación con la distancia entre la Tierra y las estrellas.

Aunque Copérnico nunca llegó a publicar su obra, sí lo hizo uno de sus discípulos, Rheticus. Probablemente en la negativa de Copérnico influyera el miedo de la reacción que tuvieran la Iglesia y la comunidad científica de la época. Precisamente el mayor problema que hubo entre el geocentrismo y el heliocentrismo se debió a la influencia de factores externos a la ciencia: la intervención de la Iglesia.

Una de las tantas víctimas de aquella confrontación entre ciencia y religión fue Giordano Bruno, que no solo asumió las tesis heliocéntricas, sino que las aprovechó para expresar sus ideas, tremendamente revolucionarias por entonces, de que el universo era infinito y en él podían existir infinidad de mundos similares a la Tierra. Aquellas teorías eran contrarias a la idea de la creación por parte de Dios, y como consecuencia Giordano Bruno fue condenado a la hoguera por la Inquisición en el 17 de febrero del 1600.

Nueve años más tarde Galileo hizo el descubrimiento que llevaría al abandono definitivo del sistema ptolemaico: utilizó el telescopio (que hasta entonces solo se empleaba como catalejo) para estudiar los cuerpos celestes, observando la presencia de cráteres en la Luna y de satélites girando en torno a Júpiter. Galileo contribuyó a rechazar las objeciones mecánicas al movimiento de la Tierra, probablemente el mayor obstáculo científico para aceptar la teoría heliocéntrica: una de las más importantes era el debate acerca de la caída libre.

Similar a Bruno, recibió una advertencia por parte de la Inquisición en el 1616, siendo censurado por sus teorías copernicanas, y en 1633 se le prohibió divulgar sus ideas, consideradas heréticas, también a ejercer la docencia, y condenado de por vida a prisión domiciliaria. Murió en su casa de Florencia, donde permaneció confinado de 1633 a 1638, período en el que siguió trabajando en el problema del movimiento con el que llevaba más de medio siglo.

Pero pasaría bastante tiempo hasta que el modelo heliocéntrico fuera aceptado por la mayoría de los científicos, y fue en parte gracias a la contribución de Johannes Kepler. Kepler trabajó durante mucho tiempo con Tycho Brahe, aunque no fuera una relación demasiado cooperativa. En realidad Kepler solo pudo acceder a los datos recopilados por Tycho después de que él muriera, a diferencia de otros científicos de la época.

Con esos datos en mano Kepler descubrió que no era posible describir el movimiento de los planetas mediante círculos, de modo que trató de ajustarlo a otro tipo de curvas, basándose en sus creencias religiosas de que el universo debía manifestar la perfección a través de las matemáticas. Finalmente, descubrió que la curva que mejor se ajusta a esas trayectorias es la elipse, y acabó por proponer las tres leyes que ahora llevan su nombre y que describen la mecánica básica del Sistema Solar:

• Los planetas tienen órbitas elípticas alrededor del Sol, estando el Sol situado en uno de los focos de la elipse.
• Las áreas barridas por los radios de los planetas son proporcionales al tiempo empleado por estos en recorrer el perímetro de dichas áreas.
• El cuadrado de los períodos de la órbita de los planetas es proporcional al cubo de la distancia promedio al Sol.

El paso del modelo ptolemaico al copernicano suele emplearse a menudo como ejemplo de cambio de paradigma científico, y ha sido utilizado por filósofos científicos para apoyar las teorías epistemológicas. Sin embargo, lo que de verdad demuestra dicha transición es un proceso histórico del enfrentamiento de las ideas científicas tanto entre sí como en el contexto filosófico y cultural de la época, jugando un papel fundamental en los argumentos científicos como muchos otros.

Desde que Copérnico terminara su tratado, sin atreverse a publicarlo, en 1530, hasta que Kepler publicó sus leyes en 1619, pasaron muchos más años de los que parecen necesarios para demostrar una hipótesis científica. Y en el proceso, como ha ocurrido a menudo con otras grandes teorías del conocimiento humano, tomaron parte activa la sociedad y las ideas de la época.

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