Evolución del Pensamiento Cosmológico: De Aristóteles a Galileo

La Concepción Aristotélica del Universo

Aristóteles concibió el universo dividido en dos regiones heterogéneas: el mundo sublunar y el mundo supralunar. La línea divisoria entre ambas se encontraba en la esfera de la Luna. Defendía la idea de que existía una ciencia específica para la Tierra y otra para el Cielo.

Principios de la Física Aristotélica

Según Aristóteles, lo que constituye el objeto de conocimiento científico no son las leyes en sí, sino las causas que operan siempre que se produce un cambio. Sostenía que "todo cuanto es, es por alguna causa". El interés principal radicaba en comprender por qué los objetos del universo se comportan de una u otra manera, por qué los astros se mueven como describen los astrónomos, y por qué sobre la superficie terrestre unos cuerpos descienden y otros ascienden.

Física Terrestre vs. Física Celeste

Distinguía entre:

• Física Terrestre: Se ocupaba de los fenómenos en la región sublunar.
• Física Celeste: Se refería al estudio de los cuerpos celestes.

La Physis, o naturaleza, implicaba el estudio de los seres que integran el mundo natural, diferenciándolos de los seres fabricados, que son producto de la mano del hombre. Lo que define a los seres naturales, tanto vivos como inertes, es su manera de cambiar: cambio de cantidad, cualidad y lugar. Estos seres poseen en sí mismos el principio de dicho cambio; la causa de este cambio es su propia physis.

Movimientos: Naturales y Violentos

Aristóteles clasificaba los movimientos en:

• Movimientos Naturales: Aquellos que ocurren de forma espontánea debido a la naturaleza del objeto.
• Movimientos Violentos: Aquellos que requieren una fuerza externa para ocurrir, como el empuje, el arrastre y la proyección.

La Revolución Copernicana: El Modelo Heliocéntrico

Nicolás Copérnico propuso un modelo heliocéntrico, caracterizado por movimientos celestes uniformes, eternos y circulares. En este sistema, el Sol ocupa el centro del universo.

Estructura del Sistema Copernicano

• Orbitando alrededor del Sol se encuentran Mercurio, Venus, la Tierra, la Luna, Marte, Júpiter y Saturno.
• Las estrellas son consideradas objetos distantes y fijos, que no orbitan alrededor del Sol.

La Tierra en Movimiento

Copérnico asignó a la Tierra tres movimientos fundamentales:

• Rotación diaria: Explica el ciclo del día y la noche.
• Revolución anual: Explica el movimiento aparente del Sol a través de las constelaciones.
• Inclinación anual de su eje: Explica las estaciones.

Contribuciones y Conclusiones de Copérnico

La distancia de la Tierra al Sol es pequeña en comparación con la distancia a las estrellas. Las contribuciones de Copérnico a la astronomía incluyeron la eliminación de complicadas herramientas y artificios de la astronomía ptolemaica. Su conclusión principal fue la hipótesis del movimiento de la Tierra, proponiendo un universo finito y cerrado, aunque con la idea de que las estrellas se encontraban infinitamente alejadas.

Johannes Kepler y las Leyes del Movimiento Planetario

Johannes Kepler se propuso probar la verdad del sistema copernicano y abordó preguntas fundamentales sobre la estructura del sistema solar:

• ¿Por qué hay exactamente seis planetas?
• ¿Por qué sus distancias medias al Sol son las que son?
• ¿Por qué la proporción o disposición de los planetas es la que conocemos y no otra?

El Modelo de los Poliedros Regulares

Para responder a estas preguntas, Kepler se fijó en los poliedros regulares. Postuló que si se inscribían y circunscribían poliedros regulares entre las órbitas de los planetas, se explicaría el número de planetas y sus distancias relativas. La idea era que cinco poliedros de esta clase permitirían cinco huecos entre seis cuerpos celestes, implicando así que el número de planetas era seis. Las distancias relativas y el tamaño de las órbitas estarían en función de las características de estos poliedros.

Orden Planetario según Kepler

El orden de los cinco poliedros se inscribiría en las esferas planetarias, con el Sol inmóvil en el centro:

• La órbita de Mercurio estaría inscrita en un octaedro.
• La de Venus, en un icosaedro.
• La de la Tierra, en un dodecaedro.
• La de Marte, en un tetraedro.
• La de Júpiter, en un cubo.
• Saturno circunscribiría al cubo.

El mundo de Kepler adoptaba una forma de "copa" o estructura geométrica.

Las Tres Leyes de Kepler

Kepler formuló tres leyes fundamentales que describen el movimiento de los planetas:

1. Primera Ley (Ley de las Órbitas Elípticas): Todos los planetas se desplazan alrededor del Sol describiendo órbitas elípticas, estando el Sol situado en uno de los focos de la elipse.
2. Segunda Ley (Ley de las Áreas): La velocidad de un planeta en su órbita varía, pero el área barrida por el radio vector que une el planeta y el Sol es constante en tiempos iguales.
3. Tercera Ley (Ley de los Períodos): Para cualquier planeta, el tiempo que tarda en dar una vuelta completa alrededor del Sol (su período orbital) es directamente proporcional al cubo de la longitud del semieje mayor de su órbita elíptica.

Galileo Galilei: El Padre de la Física Moderna

Galileo Galilei introdujo una nueva manera de abordar el estudio de la naturaleza, siendo reconocido como el creador de la física moderna. Su investigación se dividió en dos tipos principales:

• Temas relativos a las leyes del equilibrio y las leyes del péndulo.
• Investigaciones relacionadas con la defensa del sistema copernicano.

Contribuciones Astronómicas con el Telescopio

La invención y el uso del telescopio por parte de Galileo revolucionaron la astronomía:

• Observó que la Luna presentaba un aspecto demasiado parecido a la Tierra, con montañas y valles.
• Determinó que las estrellas apenas cambiaban de posición aparente, lo que sugería una gran lejanía.
• Definió la Vía Láctea como un conglomerado de innumerables estrellas.
• Descubrió los cuatro satélites mayores de Júpiter (los "planetas mediceos").
• Advirtió que Saturno presentaba una forma extraña, que más tarde se identificaría como anillos.
• Observó las fases de Venus, notando que su forma y tamaño aparente cambiaban gradualmente, similar a las fases de la Luna.
• Detectó manchas solares en la superficie del Sol, que aparecían y desaparecían periódicamente, sugiriendo que el Sol giraba sobre su eje.

Leyes del Movimiento de Galileo

Galileo también sentó las bases para las leyes del movimiento, describiendo:

• Movimiento uniforme.
• Movimiento acelerado.
• Movimiento de los proyectiles.