Les cosmovisions científiques

II. Cosmovisions científiques

Una cosmovisió és qualsevol interpretació de la realitat que constitueix una forma coherent i sistemàtica de veure i comprendre el món. Al llarg de la història podem parlar de tres cosmovisions predominants: Las cosmovisió aristotèlica (model aristotelico-ptolemaic), la cosmovisió moderna (model Copèrnicà) i la cosmovisió contemporània (model relativista).

6. La cosmovisió aristotèlica 6.1. L’Univers segons Aristòtil

Cal tenir present que la cosmovisió antiga està inspirada en la filosofia teleològica aristotèlica i que, donat que encara no existia el mètode científic tal i com avui l’entenem ni l’interès per l’observació experimental; es basava en els conceptes bàsics de la seva física i la seva metafísica. Segons aquesta visió, tots els éssers tendeixen cap a una finalitat que és la realització de la seva forma. L’univers s’assembla a un gran ésser viu en el que totes les seves parts tracten de assolir la seva naturalesa entesa com a causa final.

6.2. Univers geocèntric i heterogeni

La cosmovisió aristotèlica tractava de donar compte de les aparences, per tant, el model en el que s’inspirà era el geocèntric. La terra està situada estàticament al centre de l’univers i la resta dels objectes celestes giren al seu voltant en un temps etern. L’univers és finit, esfèric i està tancat per l’anomenada esfera dels estels fixos. La terra ocupa el centre de la esfera i, per sobre d’ella, trobem les esferes de la Luna, el Sol i dels planetes (cos errant). Els planetes tenen un comportament aparentment anòmal ja que semblen, en circumstàncies diferents, avançar-se i retrocedir respecte del fons dels estels fixos. Aquest fenomen és conegut com retrogradació dels planetes. Per explicar aquest moviments, Aristòtil va suposar que cada planeta girava mitjançant el moviment combinat de quatre esferes cristal·lines que eren mogudes per un motor immòbil. El model incloïa un total de 55 esferes que servien per explicar tots els moviments del cel.

6.3. Les esferes sublunar i supralunar

Aristòtil divideix el món en dos parts: el món sublunar i el món supralunar. • Món sublunar:
o Constituïts per éssers corruptibles. O Éssers sotmesos als moviments substancial i accidental. O Matèria: 4 elements (aigua,aire, terra i foc). O Moviment rectilini. O Cada element es mou cap al seu lloc natural.

Món supralunar:

o Constituït per la Lluna, el Sol, els planetes i els estels fixos. O Éssers animats no sotmesos al moviment substancial. O Matèria: èter. O Moviment circular, etern, perfecte i regular. O Univers finit format per 55 esferes. O Cada esfera és moguda per un motor immòbil.

6.4. El cosmos ptolemaic • La terra està lleugerament desplaçada del centre de l’univers. • Els planetes giren al voltant de la Terra. • L’esfera en què giren els planetes s’anomena deferent. • Al damunt del deferent es situa un cercle imaginari anomenat epicicle sobre el que gira el planeta. • La combinació de ambdós moviments explica el moviment retrògrad dels planetes.

7. L’Univers mecànic 7.1. El model heliocèntric Nicolau Copèrnic (1473-1543)

• De

Revolutionibus Orbium Coelestium(publicada el 1543).
• El model geocèntric s’anava complicant a mesura que les observacions eren més precises (s’havien d’afegir epicicles).
• Çopèrnic proposa el model heliocèntric que simplificava el sistema enormement. Implicava que a la Terra es donaven tres tipus de moviment:
• Rotació de la terra sobre ella mateixa.
• Translació al voltant del sol.
• Declinació de l’eix terrestre (variació de la inclinació de l’eix terrestre).
• El sistema Copèrnicà mantenia encara característiques de la cosmovisió antiga:
• Unívers finit i limitat pels estels fixos.
• Moviment circular dels astres.
• Velocitat uniforme del moviment del astres.
• La çosmovisió copernicana es va completar amb les aportacions de: Kepler i Galileu.

Johannes Kepler(1571-1630)
• Va donar el suport matemàtic a l’heliocentrisme.
• Les lleis de Kepler: 1. Les òrbites són el·líptiques (ocupant el sol un dels focus). 2. El radi vector que uneix el sol amb un planeta escombra àrees iguals en temps iguals. 3. La velocitat dels planetes varia en funció de la seva distància al sol.  

Galileu Galilei (1564-1642)
• Primer en fer servir el telescopi amb finalitats científiques.
• Confirma experimentalment l’heliocentrisme.
• Descobriments: o Taques solars. O Cràters lunars. O Els satèl·lits de Júpiter. O Constata la immensitat de l’univers.

7.2. Un Univers determinista i homogeni

L’heliocentrisme era capaç d’explicar les lleis del moviment dels planetes però no donava cap explicació de quina era la causa. Galileu i Newton van ser els primers que van descobrir les lleis físiques que expliquen el moviment planetari:
• Llei de la inèrcia (Galileu): Tot cos continua en el seu estat de repòs o moviment mentre una força no actuï sobre ell.
• Llei de la gravitació universal (Newton): Tots els cossos s’atrauen amb una força inversament proporcional al quadrat de la seva distància i directament proporcional al producte de les seves masses.

• Mecanicisme: El model del món és el d’una màquina perfecta (rellotge). • Determinisme: Les lleis de la física determinen el futur de tots els esdeveniments. • Minvament del paper déu: El paper de déu queda reduït al de mer creador i dissenyador. • Importància de la natura: La natura s’explica per sí mateixa, és autosuficient. • Inseguretat: Reducció de la importància de l’home que pren consciència de la seva feblesa. • Poder de la raó: La raó no té límits i poc descobrir tots els secrets de la natura.

8. La física contemporània 8.1. Una nova interpretació del temps i l’espai

Després de Newton la confiança en la ciència era absoluta, semblava que les lleis bàsiques que explicaven el món estaven descobertes. A començament del Segle XX dues teories van fer canviar radicalment aquest panorama: • En la visió del macrocosmos: La teoria de la relativitat. • En la visió del microcosmos: La mecànica quàntica.

8.2. La teoria de la relativitat

Albert Einstein publica l’any 1905 la teoria de la relativitat especial. Principis: • No hi ha un espai i un temps absolut independent del subjecte que els experimenta. • Espai i temps són mesures que obté l’observador en funció de la velocitat a que es desplaci. • El temps transcorre a velocitat diferent per a dos observadors que es desplacin a diferents velocitats. • Els canvis en la dimensió temporal afecten la dimensió espacial i viceversa. • Espai i temps, són, en conseqüència, relatius i formen un “continu quadridimensional”. El 1916 Einstein publica la teoria general de la relativitat de la que es deriven idees que canviaran la cosmovisió moderna. Principis: • No hi ha velocitat major que la de la llum ni tan sols la interacció gravitatòria. • Camp gravitatori: la matèria deforma la geometria de l’espai i influeix sobre els cossos que l’ocupen. • La conseqüència més important és la constatació de l’expansió de l’univers.

8.3. La mecànica quàntica

La oposició clàssica entre matèria i energia queda antiquada; totes dues es poden estudiar des de la seva naturalesa corpuscular o ondulatòria. Tradicionalment la matèria es considerava discontínua (formada per àtoms). La mecànica quàntica sosté que tant la matèria com l’energia es comporten de vegades com a ones i de vegades com a partícules. M. Planck, el 1900, va descobrir que l’energia s’emet en petits paquets anomenats quàntums. Posteriorment es va comprovar que totes les partícules materials es comporten de manera ondulatòria. Com és, doncs, la realitat? Coexisteixen dues teories: La mecànica matricial (W. Heisenberg): els processos físics són processos continus de naturalesa corpuscular; i La mecànica ondulatòria (E. Schrödinger): que destaca el comportament ondulatori de la matèria.

8.4. El principi d’indeterminació

Tant la mecànica matricial l’ondulatòria es recolzen en el principi de incertesa o d’indeterminació. La mecànica quàntica no pot establir a la vegada la posició i la velocitat d’una partícula (si esbrina una magnitud no es pot conèixer l’altra). Per tant és impossible fer una predicció sobre el futur.

8.5. L’atzar i l’observador

Les conseqüències que es poden extreure d’aquesta nova cosmovisió són: • Impossibilitat de separar l’objecte del subjecte, en conseqüència la física quàntica nega la creença que el món és una realitat objectiva independent de l’home. • Indeterminisme i ruptura de la causalitat, les lleis de la física només poden ser estadístiques. No es pot predir el futur ni és possible conèixer la causa d’un fenomen donat que la interacció amb l’observador altera el propi fenomen. • Allunyament respecte del sentit comú, tant la teoria de la relativitat com la física quàntica són contradictòries amb la percepció quotidiana del món que tots tenim.