Tierra plana: El nacimiento de la astronomía moderna #5

El astrónomo Copérnico o Conversaciones con Dios
Artista: Jan Matejko (1838-1893), Fecha de finalización: 1873, Colección: Museo de la Universidad Jagellónica, Cracovia, Polonia

La ciencia en la Edad Moderna

En la Edad Moderna, la ciencia se separó de los sistemas de pensamiento teológicos y basados en la autoridad de la Edad Media, desarrollándose en una estructura basada en la observación, la experimentación y la prueba matemática. Esta transformación, que comenzó con el Renacimiento, alcanzó su apogeo en los siglos XVI y XVII con el trabajo de científicos como Copérnico, Kepler, Galileo y Newton. Mientras que en la Edad Media los escritos de Aristóteles y Ptolomeo se aceptaban sin cuestionamientos, en la Edad Moderna la naturaleza se consideraba un libro escrito en lenguaje matemático y se examinaba mediante la experimentación sistemática. El método científico que se desarrolló durante este período, centrado en la verificación experimental de hipótesis, rompió completamente con el método escolástico de la Edad Media.

En astronomía, esta revolución fue aún más llamativa; a partir de la obra de Copérnico de 1543, Sobre las revoluciones de las esferas celestes, el modelo ptolemaico, que situaba a la Tierra en el centro del universo, dio paso al sistema heliocéntrico (centrado en el sol). La concepción medieval del cielo, regida por construcciones geométricas en lugar de círculos perfectos, esferas de cristal y principios físicos, se transformó por completo con las órbitas elípticas y las leyes matemáticas de Kepler, las observaciones de Galileo a través del telescopio (las lunas de Júpiter, las fases de Venus, las montañas de la Luna) y, finalmente, la ley de la gravitación universal de Newton. La concepción medieval de que los acontecimientos celestes se regían por reglas diferentes a las de los acontecimientos terrestres se hizo añicos; en la era moderna se impuso la idea de las leyes físicas universales aplicables en todo el universo, y las matemáticas, la observación y las pruebas experimentales se convirtieron en la base fundamental de la ciencia, sustituyendo la autoridad de los textos sagrados.

Los arquitectos de la revolución astronómica

La revolución astronómica, o revolución copernicana, se refiere a la transformación fundamental de la cosmología y la astronomía que tuvo lugar a lo largo de los siglos XVI y XVII. Esta revolución condujo al derrocamiento del modelo geocéntrico (centrado en la Tierra) de Ptolomeo, que había sido aceptado durante más de mil años, y su sustitución por el modelo heliocéntrico (centrado en el Sol). Propuesto inicialmente como una mera hipótesis matemática, este modelo fue respaldado gradualmente por pruebas observacionales, descubrimientos realizados con la invención del telescopio y el desarrollo de teorías físicas. Esta revolución no solo supuso un cambio astronómico, sino también una ruptura intelectual que transformó la percepción de la humanidad sobre su lugar en el universo y los fundamentos de la metodología científica.

Nicolás Copérnico (1473-1543), el primer artífice de esta revolución, argumentó en su obra de 1543 «Sobre las revoluciones de las esferas celestes» (De Revolutionibus Orbium Coelestium) que la Tierra no era el centro del universo, sino uno de los planetas que giraban alrededor del Sol. Nacido en Polonia y clérigo, médico y astrónomo, Copérnico estaba preocupado por la complejidad matemática del sistema ptolemaico y buscaba un modelo más sencillo y estético. Su sistema explicaba los movimientos de los planetas de forma más sencilla, eliminando la Tierra del centro y colocando en su lugar al Sol. Sin embargo, Copérnico no pudo romper completamente con el paradigma de su época, contentándose con reducir los epiciclos y manteniendo las órbitas circulares. Su obra, publicada en su lecho de muerte, no tuvo un gran impacto durante su vida, pero provocó una revolución para las generaciones futuras.

Galileo Galilei (1564-1642), el segundo artífice de la revolución astronómica, realizó observaciones revolucionarias al apuntar al cielo con el telescopio que desarrolló en 1609. En su obra «El mensajero sideral» (Sidereus Nuncius), el físico y astrónomo italiano describió la estructura montañosa de la Luna, las lunas de Júpiter, las fases de Venus similares a las de la Luna y la Vía Láctea como un conjunto de miles de estrellas. Estas observaciones supusieron un duro golpe para la concepción aristotélica de que los cuerpos celestes eran «perfectos» e «inmutables», y las fases de Venus solo podían explicarse de forma coherente con el modelo copernicano. La defensa del modelo copernicano por parte de Galileo le llevó a entrar en conflicto con la Iglesia católica y, en el famoso juicio de 1633, se vio obligado a retractarse de sus opiniones. Sin embargo, sus observaciones y las teorías mecánicas que desarrolló constituyeron la base observacional del sistema copernicano.

Retrato de Galileo Galilei
Artista: Justus Sustermans (1597-1681), Fecha de finalización: alrededor de 1636, Colección: Galería Uffizi, Florencia, Italia

Johannes Kepler (1571-1630), el tercer arquitecto en completar la estructura matemática de la revolución, formuló tres leyes fundamentales que describen el movimiento de los planetas utilizando las precisas observaciones de Tycho Brahe. En sus obras, «Nueva astronomía» (Astronomia Nova, 1609) y «Armonías del universo» (Harmonices Mundi, 1619), Kepler demostró que los planetas giran alrededor del Sol en órbitas elípticas en lugar de circulares (primera ley), que áreas iguales son barridas en tiempos iguales (segunda ley) y que los cubos de los períodos orbitales son proporcionales a los cuadrados de las distancias medias al Sol (tercera ley). Con su enfoque en busca de la armonía matemática y las causas físicas, Kepler sentó las bases físicas de la revolución iniciada por Copérnico, allanando el camino para la ley de la gravitación universal de Newton. Su comprensión de las órbitas elípticas representa una ruptura definitiva con la cosmología griega basada en círculos perfectos.

Modelo heliocéntrico (centrado en el Sol)

El modelo heliocéntrico (centrado en el Sol) es un sistema cosmológico en el que el Sol se encuentra en el centro del universo y los planetas (incluida la Tierra) giran a su alrededor. Este modelo fue propuesto en el siglo XVI por Nicolás Copérnico en su obra de 1543 «Sobre las revoluciones de las esferas celestes», desafiando el modelo geocéntrico (centrado en la Tierra) que había sido aceptado durante más de dos mil años. En el modelo de Copérnico, la Tierra quedó reducida a la categoría de planeta ordinario, que giraba tanto alrededor de su propio eje como alrededor del Sol, lo que supuso un cambio de paradigma revolucionario tanto desde el punto de vista científico como filosófico.

Johannes Kepler desarrolló significativamente el modelo de Copérnico, descubriendo que los planetas se mueven en órbitas elípticas en lugar de circulares y que sus velocidades varían según su distancia al Sol. Las tres leyes que presentó en sus obras publicadas en 1609 y 1619 (órbitas elípticas, áreas iguales en tiempos iguales y la relación entre los cubos de los períodos orbitales y los cuadrados de las distancias) podían describir los movimientos de los planetas con gran precisión matemática. Galileo Galilei, por su parte, aportó importantes pruebas observacionales para el modelo heliocéntrico con sus innovadoras observaciones a través de un telescopio en 1610 (las fases de Venus, las lunas de Júpiter, las montañas de la superficie lunar).

El modelo heliocéntrico adquirió sus fundamentos físicos con la ley universal de la gravitación y las leyes del movimiento establecidas por Isaac Newton en su obra de 1687 «Principia». Newton explicó la razón de los movimientos planetarios definidos matemáticamente por Kepler, convirtiendo el modelo heliocéntrico en una realidad científica. Estas teorías físicas reforzaron la coherencia del modelo al explicar por qué los planetas giran alrededor del Sol y cómo se mantienen en sus órbitas.

El modelo heliocéntrico se confirmó definitivamente en los siglos siguientes con el avance de la tecnología de observación. En 1729, James Bradley descubrió la aberración (desviación) de la luz estelar, lo que proporcionó una prueba indirecta del movimiento de la Tierra, mientras que en 1838, Friedrich Bessel demostró directamente que la Tierra gira alrededor del Sol midiendo el paralaje de la estrella 61 Cygni. En 1851, el experimento del péndulo de Léon Foucault demostró de forma visible la rotación de la Tierra sobre su eje. Estas pruebas observacionales, combinadas con pruebas físicas como el abombamiento del ecuador y el efecto Coriolis, demostraron de manera concluyente la exactitud del modelo heliocéntrico.

La aceptación del modelo heliocéntrico simboliza no solo una transformación en la astronomía, sino también en el método científico. La comprensión moderna de la ciencia, basada en la observación, la experimentación, la coherencia matemática y el pensamiento crítico, en lugar de la autoridad y la tradición, tomó forma con esta revolución. La transformación de la Tierra, que pasó de ser el centro del universo a un planeta ordinario, sacudió la cosmovisión antropocéntrica y sentó las bases del pensamiento científico moderno y la Era de la Ilustración. Hoy en día, el modelo heliocéntrico se acepta como parte de modelos galácticos y cosmológicos más amplios y describe con precisión la estructura fundamental de nuestro sistema solar.

Características del modelo heliocéntrico:

1. El Sol se encuentra en el centro del sistema (o cerca del centro).
2. Los planetas (incluida la Tierra) giran alrededor del Sol.
3. La Luna gira alrededor de la Tierra como su satélite.
4. La Tierra rota sobre su propio eje diariamente y gira alrededor del Sol anualmente.
5. Las órbitas de los planetas son elípticas, y el Sol se encuentra en uno de los focos de esta elipse (1.ª ley de Kepler).
6. Los planetas se aceleran al acercarse al Sol y se desaceleran al alejarse (2.ª ley de Kepler).
7. Los cuadrados de los períodos orbitales de los planetas son proporcionales a los cubos de sus distancias medias al Sol (3.ª ley de Kepler).
8. El movimiento de los planetas está regido por la ley de gravitación universal (aportación de Newton).
9. El aparente movimiento retrógrado de los planetas se explica simplemente como un efecto de perspectiva causado por la Tierra al adelantar a planetas que se mueven más rápido o más lento.
10. La ausencia de movimiento de paralaje en las estrellas fijas se explica por su gran distancia al Sistema Solar.
11. Las estaciones se explican por la inclinación del eje terrestre y su rotación alrededor del Sol.
12. Venus y Mercurio siempre aparecen cerca del Sol, y se pueden observar sus fases completas en relación con la Tierra.