La Evolución del Pensamiento Científico: De los Modelos Cósmicos Antiguos a la Física Moderna
El Modelo Ptolemaico y el Problema de los Planetas Errantes
Claudio Ptolomeo fue un importante astrónomo que intentó explicar uno de los principales problemas a los que se enfrentaba la teoría de Aristóteles: el problema de los planetas errantes. Este problema consistía básicamente en que había planetas, como Marte, que parecían no tener un rumbo fijo y no se movían en órbitas circulares, como afirmaba el modelo geocéntrico aristotélico. Por ello, estos movimientos resultaban inexplicables bajo la concepción de Aristóteles.
Para solucionar este enigma, Ptolomeo ideó una solución introduciendo dos artificios geométricos clave:
- La excéntrica: Un deferente cuyo centro se ha desplazado con respecto al de la Tierra. Este dispositivo fue empleado por Ptolomeo para explicar el movimiento del Sol.
- El epiciclo y la deferente: Ptolomeo explicaba el comportamiento de estos planetas como la combinación de dos movimientos: uno a través de un círculo alrededor de la Tierra, llamado deferente, y otro en un círculo más pequeño, llamado epiciclo, cuyo centro se movería sobre la deferente.
Otra idea que desarrolló Ptolomeo fue la de la retrogradación, con la que intentaba explicar la velocidad, dirección y acercamiento respecto a la Tierra que tenían los planetas.
El Principio de Incertidumbre de Heisenberg y sus Consecuencias para la Concepción Determinista
En 1927, Werner Heisenberg descubrió que la mecánica cuántica no puede determinar simultáneamente la velocidad y la posición de un electrón, porque al observarlo, se altera su estado. Este hecho se conoce como Principio de Incertidumbre o Principio de Indeterminación de Heisenberg.
Por tanto, según este principio, no es posible hacer una predicción precisa; solo se pueden establecer leyes estadísticas o probabilísticas. Este principio pone en duda la versión determinista de las leyes científicas que se tenían con Isaac Newton, que afirmaban que se podía predecir cualquier fenómeno con absoluta seguridad si se tuviera toda la información y se conocieran todas las leyes físicas. Esto resulta imposible con este nuevo principio, pues no se puede conocer completamente la naturaleza a nivel subatómico.
Las Leyes de Kepler sobre el Movimiento Planetario
Johannes Kepler formuló tres leyes fundamentales que describen el movimiento de los planetas alrededor del Sol, marcando un hito en la astronomía:
- Primera Ley (1609): Todos los planetas se desplazan alrededor del Sol describiendo órbitas elípticas. El Sol se encuentra en uno de los focos de la elipse.
- Segunda Ley (1609): En su movimiento alrededor del Sol, los planetas barren áreas iguales en tiempos iguales.
- Tercera Ley (1618): Para cualquier planeta, el cuadrado del tiempo que tarda en dar una vuelta al Sol es directamente proporcional al cubo de la longitud de la distancia media entre dicho planeta y el Sol.
Las leyes de Kepler acabaron así con la creencia arraigada de que el movimiento de los planetas era circular, por considerarse este movimiento como perfecto.
Las Contribuciones de Galileo Galilei a la Ciencia Moderna
Galileo Galilei aportó numerosas evidencias que demostraban la incorrección del modelo aristotélico. Algunas de ellas fueron posibles gracias a uno de sus inventos, el telescopio. Con este pudo observar que Júpiter tenía satélites girando a su alrededor, lo que echó abajo la idea geocéntrica de que todos los astros celestes orbitan en torno a la Tierra. Otra observación de Galileo fue la de las manchas solares, lo que nuevamente contradijo la tesis de Aristóteles, ya que según esta, los cielos eran de un material perfecto e inmutable.
Por otra parte, Galileo desarrolló el Método Moderno de la Ciencia (método hipotético-deductivo), con el que introdujo la experimentación y la matematización. Además, gracias a estas nuevas aportaciones, se pasó de una concepción cualitativa de la naturaleza a una cuantitativa.
En adición a esto, Galileo desarrolló una nueva física que venía acompañada de un principio de inercia, según el cual los cuerpos permanecen en reposo o a velocidad uniforme a no ser que actúe una fuerza sobre ellos. Este principio también justificaba el movimiento de los planetas, afirmando que su movimiento se debe a que no hay ninguna fuerza que los frene, y no por el impulso de un “primer motor” como se pensaba en el sistema anterior. El siguiente principio, que deriva del principio de inercia y también respaldaba esta afirmación, es el llamado principio de invarianza, que asegura la equivalencia entre el movimiento a velocidad constante y el reposo, pues en ambos la aceleración es cero.
El Modelo Copernicano y el Surgimiento del Heliocentrismo
El modelo copernicano tardó en triunfar en su época debido, en parte, a las condiciones del momento. Resultaba más difícil la comunicación entre científicos que en la actualidad, ya que la imprenta apenas se había inventado y las copias que se generaban eran limitadas. Además, este nuevo modelo echaba por tierra el modelo aristotélico, que estaba apoyado por la Iglesia, por lo que había una gran resistencia ante este nuevo sistema.
Por otra parte, el sistema copernicano creó un gran cambio de perspectiva, ya que se pasaba de un modelo geocéntrico a uno heliocéntrico, que nos quitaba del centro del universo. Por último, se establecieron nuevas creencias, como la de un universo infinito, frente a la idea que se tenía de un universo finito regido por la esfera de las estrellas fijas.
El heliocentrismo, propuesto por el astrónomo Nicolás Copérnico, afirmaba que el Sol se encontraba en el centro del universo y que el resto de planetas, incluida la Tierra, giraban a su alrededor. Copérnico no partía de nuevas observaciones o descubrimientos para defender su propuesta, sino que consideraba que de esta manera se simplificaban los cálculos y era más sencillo que las observaciones encajaran en el sistema. Por lo tanto, colocó al Sol en el centro del cosmos y estableció que la Tierra realizaba tres tipos de movimiento: el de rotación sobre su propio eje, el de traslación alrededor del Sol con una periodicidad anual y un ligero movimiento de balanceo conocido como precesión de los equinoccios.