Revolución Copernicana: De Copérnico a Newton, un nuevo cosmos
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Revolución Copernicana
La Revolución Copernicana supuso el desmantelamiento de las ideas cosmológicas de Aristóteles y las bases de la astronomía antigua, establecidas por Platón. Estas ideas se resumen en:
- La Tierra es esférica, inmóvil y está en el centro del Universo (geoestaticismo y geocentrismo).
- Los movimientos de los astros son circulares y uniformes.
Esta revolución comienza con el tratado Sobre las revoluciones de los orbes celestes de Copérnico, continúa con las leyes de Kepler, la nueva teoría del movimiento de Galileo, la metafísica de Descartes y culmina en 1667 con los Philosophiae Naturalis Principia Mathematica de Isaac Newton.
Copérnico
Nicolás Copérnico publicó en 1543 (año de su muerte) su libro "De Revolutionibus Orbium Coelestium". Propuso un modelo heliocéntrico, con el Sol en el centro del Cosmos (heliocentrismo), frente al modelo geocéntrico imperante. Estableció un sistema helioestático, donde el Sol permanece inmóvil.
Su visión no transformó completamente la astronomía tradicional. Siguió utilizando la geometría para explicar el cielo mediante esferas o círculos, manteniendo la idea de movimientos celestes circulares y velocidades uniformes. No modificó los principios de velocidad y movimiento, y mantuvo la física aristotélica y un universo finito, limitado por la esfera de las estrellas fijas.
Defectos de la astronomía tradicional
Copérnico propuso un sistema alternativo al modelo ptolemaico debido a:
- La creciente dificultad para ajustar la teoría ptolemaica a los nuevos datos observacionales.
- La necesidad de más de 80 epiciclos para describir las trayectorias planetarias, creando, en palabras de Copérnico, "un monstruo".
- La falta de sistematicidad del modelo ptolemaico, que trataba cada planeta de forma diferente.
- La artificiosidad de conceptos como el punto ecuante.
Copérnico creía que el Universo, obra divina, debía regirse por leyes matemáticas simples, buscando una unidad armónica y sistemática en la distribución y movimiento de los astros. Referencias a las creencias pitagóricas le sugirieron la posibilidad de que el Sol, y no la Tierra, estuviera en el centro del Universo.
Dos concepciones de la astronomía en el Revolutionibus
En el prólogo de Revolutionibus, Andreas Osiander presenta dos concepciones de la astronomía:
- Realista: Describe los fenómenos observados del cielo.
- Convencionalista: El modelo es un instrumento geométrico para explicar los fenómenos celestes, asociado al pensamiento platónico de las apariencias.
Copérnico no era instrumentalista; tenía una concepción más pitagórica que platónica, creyendo que lo matemáticamente simple, armónico y regular debía ser verdad. Cuando afirmaba que la Tierra se mueve, lo creía realmente así, respondiendo a las objeciones físicas a su modelo.
Aspectos tradicionales de la obra de Copérnico
- La imagen del Cosmos es la misma.
- La estructura interna también es la misma.
- El movimiento de las esferas sigue siendo circular uniforme.
- Utiliza epiciclos para explicar las excentricidades de las órbitas.
- Permanece dentro de la tradición aristotélica en aspectos cosmológicos y platónicos.
Innovaciones de Copérnico
- La Tierra está en movimiento circular.
- La Tierra es un planeta, no el centro del Universo.
- El Sol está inmóvil en el centro del Universo.
- Los planetas giran alrededor del Sol en el orden: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter y Saturno.
- La Luna gira alrededor de la Tierra.
- La esfera de las estrellas fijas es inmóvil y está mucho más lejos que en el geocentrismo.
Su modelo explicaba de forma más simple fenómenos como los movimientos observados en el cielo y las retrogradaciones planetarias.
Objeciones al modelo copernicano
- Religiosas: El heliocentrismo modificaba la relación entre el hombre y la divinidad.
- Científicas:
- Si la Tierra se mueve, ¿por qué no lo notamos?
- Si la Tierra rota, ¿por qué la fuerza centrífuga no nos expulsa?
- ¿Por qué no pierde la atmósfera?
- ¿Por qué no vemos a los pájaros y las nubes quedarse atrás?
- ¿Por qué los cuerpos caen verticalmente?
- ¿Por qué la Tierra no se precipita hacia el Sol?
Respuestas a las objeciones: El movimiento de la Tierra es natural; los cuerpos pesados caen verticalmente porque participan del movimiento natural de la Tierra.
Tycho Brahe
Propuso un modelo intermedio entre Ptolomeo y Copérnico: geocéntrico, con los planetas orbitando el Sol, y el Sol orbitando la Tierra. Este modelo combinaba las ventajas de ambos sin sus inconvenientes. Tycho Brahe, aunque un gran observador, carecía de la imaginación necesaria para un gran científico.
Observó fenómenos como la aparición de una estrella nueva (1573), demostrando que las estrellas fijas no eran inmutables, y el paso de un cometa a través de las esferas celestes (1577), refutando la existencia de las esferas.
Kepler
Johannes Kepler, sucesor de Tycho Brahe, unió la física y la astronomía. Rompió con la astronomía tradicional realizando:
- El estudio de la órbita terrestre, deduciendo que los movimientos no eran uniformes.
- El estudio de la órbita de Marte, descubriendo que era elíptica.
Las tres leyes de Kepler
- Las órbitas planetarias son elípticas, con el Sol en uno de los focos.
- Un planeta barre áreas iguales en tiempos iguales.
- Los cuadrados de los periodos de los planetas son proporcionales a los cubos de sus distancias medias al Sol.
La tercera ley establece una relación matemática entre los movimientos de los planetas y su distancia al Sol, dando origen al concepto de Sistema Solar. Kepler atribuye al Sol una fuerza motriz (anima motrix).
Galileo
Galileo reconceptualizó el movimiento aristotélico. Realizó un tratamiento cuantitativo del movimiento, buscando la teoría matemática del movimiento, no su explicación. Introdujo la experimentación como método científico, contrastando hipótesis con la realidad.
La ciencia de Galileo
Galileo reformó el método científico, buscando un conocimiento operativo que permitiera controlar y producir. Su ciencia buscaba las causas de los hechos, y la técnica, los efectos de las causas.
Galileo formuló el principio de inercia (aunque no en su forma definitiva), indicando que un cuerpo en movimiento continúa moviéndose uniformemente a menos que una fuerza externa lo modifique. Este principio refutaba la dinámica aristotélica.
Galileo estableció que el movimiento es relativo, una relación entre objetos, no una propiedad intrínseca. A diferencia de Copérnico, Galileo no buscaba un motor del movimiento, sino que consideraba que un objeto en movimiento con la Tierra permanece en ese movimiento.
Principio de inercia
Según Galileo, un móvil proyectado sobre un plano horizontal sin rozamiento se mueve uniforme y perpetuamente. Galileo intuyó este principio, aunque su comprensión era diferente a la física moderna.
Principios de la nueva física
- Principio de la relatividad del movimiento.
- Principio de la conservación del movimiento.
- Principio de la composición de movimientos.
- Posibilidad de la existencia del vacío.
El matematicismo
Galileo priorizaba el tratamiento matemático de la física, a diferencia de Aristóteles. Distinguió entre cualidades reales en los objetos (figura, tamaño, movimiento, número) y cualidades subjetivas (colores, olores, sonido).
Pasos del método de Galileo
- Análisis de datos.
- Resolución: construcción de un modelo matemático.
- Composición: comprobación experimental.
Distintas interpretaciones
Sobre el origen de las teorías, existen dos interpretaciones:
- Empirista: Las teorías provienen de la experiencia.
- Apriorística: La experiencia no juega un papel importante en la formulación de la teoría.
El nuevo modo de ver la realidad se basa en:
- Racionalismo
- Matematicismo
- Fisicismo
- Uniformidad
- Simplicidad