Astronomía con brevedad

Astrónomos griegos

Aristóteles de Estagira

Aristóteles (Estagira, 384 a. C.- 322 a. C.), fue un polímata: filósofo, lógico y científico de la Antigua Grecia cuyas ideas han ejercido una enorme influencia sobre la historia intelectual de Occidente por más de dos milenios. Aristóteles escribió cerca de 200 tratados (de los cuales solo nos han llegado 31) sobre una enorme variedad de temas, entre ellos: lógica, metafísica, filosofía de la ciencia, ética, filosofía política, estética, retórica, física, astronomía y biología.

Busto de Aristóteles

Aristóteles fue discípulo de Platón, filósofo, lógico y considerado el primer científico moderno, apodado 'El estagirita', subordinó las leyes naturales y el pensamiento racional a los principios divinos haciendo de los cuerpos celestes un objeto de adoración más que un objeto de estudio científico. Propuso un universo finito y esférico que tendría a la Tierra en su centro, constaba de 59 esferas concéntricas donde la Tierra ocupaba el centro. Su influencia en todos los campos donde se desarrolló fue enorme, en física y astronomía sus ideas estuvieron vigentes hasta el siglo XVII . Nótese que a pesar de ser Aristóteles un hombre de ciencia y observación se vio fuertemente influenciado por su maestro Platón y la escuela pitagórica, la divinidad de los cielos tenia mucho peso, aun así abogaba por la observación como herramienta para su desarrollo.

Aristóteles transformó muchas, si no todas, las áreas del conocimiento que abordó. Es reconocido como el padre fundador de la lógica y de la biología, pues si bien existen reflexiones y escritos previos sobre ambas materias, es en el trabajo de Aristóteles, donde se encuentran las primeras investigaciones sistemáticas al respecto. Entre muchas otras contribuciones, Aristóteles formuló la teoría de la generación espontánea, el principio de no contradicción, las nociones de categoría, sustancia, acto, potencia y primer motor inmóvil. Algunas de sus ideas, que fueron novedosas para la filosofía de su tiempo, hoy forman parte del sentido común de muchas personas. Aristóteles fue discípulo de Platón y de otros pensadores (como Eudoxo) durante los veinte años que estuvo en la Academia de Atenas. Fue maestro de Alejandro Magno en el Reino de Macedonia. En la última etapa de su vida fundó el Liceo en Atenas, donde enseñó hasta un año antes de su muerte.

Su cosmología

Aristóteles sostuvo un sistema geocéntrico, en el cual la Tierra se encontraba inmóvil en el centro mientras a su alrededor giraba el Sol con otros planetas. Aristóteles habló del mundo sublunar, en el cual existía la generación y la corrupción; y el mundo supralunar, perfecto. Esta teoría de la Tierra como centro del universo, que a su vez era considerado finito, perduró por varios siglos hasta que Copérnico en el siglo XVI cambió el concepto e introdujo una serie de paradigmas, concibiendo el Sol como centro del universo.

En astronomía, Aristóteles propuso la existencia de un Cosmos esférico y finito que tendría a la Tierra como centro (geocentrismo). La parte central estaría compuesta por cuatro elementos: tierra, aire, fuego y agua. En su Física, cada uno de estos elementos tiene un lugar adecuado, determinado por su peso relativo o «gravedad específica». Cada elemento se mueve, de forma natural, en línea recta, la tierra hacia abajo, el fuego hacia arriba, hacia el lugar que le corresponde, en el que se detendrá una vez alcanzado, de lo que resulta que el movimiento terrestre siempre es lineal y siempre acaba por detenerse. Los cielos, sin embargo, se mueven de forma natural e infinita siguiendo un complejo movimiento circular, por lo que deben, conforme con la lógica, estar compuestos por un quinto elemento, que él llamaba aither ('éter'), elemento superior que no es susceptible de sufrir cualquier cambio que no sea el de lugar realizado por medio de un movimiento circular. La teoría aristotélica de que el movimiento lineal siempre se lleva a cabo a través de un medio de resistencia es, en realidad, válida para todos los movimientos terrestres observables. Aristóteles sostenía también que los cuerpos más pesados de una materia específica caen de forma más rápida que aquellos que son más ligeros cuando sus formas son iguales, concepto equivocado que se aceptó como norma durante aproximadamente 1800 años hasta que el físico y astrónomo italiano Galileo Galilei llevó a cabo sus experimentos con bolas sobre planos inclinados.

Aristarco de Samos

Aristarco (310 a. C.-. 230 a. C.) fue un astrónomo y matemático griego, nacido en Samos, Grecia. Él es la primera persona, que se conozca, que propone el modelo heliocéntrico del Sistema Solar, colocando el Sol, y no la Tierra, en el centro del universo conocido. Esta propuesta la hizo después de estudiar la distancia y tamaño del Sol (determinó que el Sol era mucho más grande que la Tierra). Aristarco fue uno de los muchos sabios que hizo uso de la emblemática Biblioteca de Alejandría, en la que se reunían las mentes más privilegiadas del mundo clásico. Los trabajos originales se perdieron probablemente en uno de los varios incendios que padeció la biblioteca de Alejandría. Del modelo heliocéntrico de Aristarco solo nos quedan las citas de Plutarco y Arquímedes.

Retrato de Aristarco

Aristarco argumentó que el Sol, la Luna, y la Tierra forman un ángulo recto en el momento del cuarto creciente o menguante de la Luna. Estimó que el ángulo opuesto al cateto mayor era de 87°. Aunque utilizó una correcta geometría, los datos de observación eran inexactos, por lo que concluyó erróneamente que el Sol estaba 20 veces más lejos que la Luna, cuando en realidad está 400 veces más lejos. Precisó que dado que la Luna y el Sol tienen tamaños angulares aparentes casi iguales, sus diámetros deben estar en proporción con sus distancias a la Tierra. Concluyó así que el diámetro del Sol era 20 veces más grande que la Luna, cuando en realidad es 400 veces mayor. El método usado por Aristarco era correcto, pero no así las mediciones que estableció, pues el Sol se encuentra unas 400 veces más lejos. Un cálculo bastante preciso fue realizado algunos decenios más tarde por Eratóstenes. Fue quizá la idea de un Sol tan grande la que le indujo a pensar que debían ser el resto de cuerpos más pequeños los que orbitaran a su alrededor.

Claudio Ptolomeo

Claudio Ptolomeo (Ptolemaida, Tebaida, 100- Cánope, 170) fue un astrónomo, astrólogo, químico, geógrafo y matemático greco-egipcio.

Fue autor del tratado astronómico conocido como Almagesto (traducido al español como El gran tratado). Se preservó, como todos los tratados griegos clásicos de ciencia, en manuscritos árabes (de ahí su nombre) y sólo está disponible en la traducción en latín de Gerardo de Cremona, realizada en el siglo XII. Heredero de la concepción del Universo dada por Platón y Aristóteles, su método de trabajo difirió notablemente del de éstos, pues mientras Platón y Aristóteles dan una cosmovisión del Universo, Ptolomeo fue un empirista. Su trabajo consistió en estudiar la gran cantidad de datos existentes sobre el movimiento de los planetas con el fin de construir un modelo geométrico que explicase dichas posiciones en el pasado y fuese capaz de predecir sus posiciones futuras.

La ciencia griega tenía dos posibilidades en su intento de explicar la naturaleza: la explicación realista, que consistiría en expresar de forma rigurosa y racional lo que realmente se da en la naturaleza, y la explicación positivista, que radicaría en expresar de forma racional lo aparente, sin preocuparse de la relación entre lo que se ve y lo que en realidad es. Ptolomeo afirma explícitamente que su sistema no pretende descubrir la realidad, y que es sólo un método de cálculo. Es lógico que adoptara un esquema positivista, pues su teoría geocéntrica se opone flagrantemente a la física aristotélica: por ejemplo, las órbitas de su sistema son excéntricas, en contraposición a las circulares y perfectas de Platón y Aristóteles.

El Almagesto contiene un catálogo de estrellas que Ptolomeo tomó de una obra perdida de Hiparco de Nicea. Aunque Ptolomeo afirmó que observó el catálogo, se desprende de múltiples líneas de evidencia el hecho de que el catálogo fue obra de Hiparco. El Almagesto también estableció criterios para predecir eclipses.

Su aportación fundamental fue su modelo del Universo: creía que la Tierra estaba inmóvil y ocupaba el centro del Universo, y que el Sol, la Luna, los planetas y las estrellas giraban a su alrededor. A pesar de ello, mediante el modelo del epiciclo-deferente, cuya invención se atribuye a Apolonio, trató de resolver geométricamente los dos grandes problemas del movimiento planetario:

La retrogradación de los planetas y su aumento de brillo mientras retrogradan
La distinta duración de las revoluciones siderales

Sus teorías astronómicas geocéntricas tuvieron gran éxito e influyeron en el pensamiento de astrónomos y matemáticos hasta el siglo XVI.

Astrónomos árabes

Los árabes mantendrán viva la llama del saber, durante la época del oscurantismo europeo. Los estudios astronómicos interesaron tanto a matemáticos, viajeros, hombres de religión y al hombre común ya que su religión y el Corán tienen abundantes referencias al Sol, la Luna y las estrellas. Aparecieron observatorios públicos y privados por todas partes. La astrología era considerada como ciencia y los soberanos tenían sus astrólogos personales que guiaban muchas de las decisiones de estado. Se ha dicho que la ciencia árabe fue mera imitación de la del Imperio bizantino o del mundo clásico, se ha dicho también que la ciencia árabe-española fue imitación de la ciencia árabe-oriental. Hoy se puede demostrar que no es cierto en absoluto.

Al-Juarismi

Debemos a su nombre y al de su obra principal, "Hisāb al-ŷabr wa'l muqābala", nuestras palabras álgebra, guarismo y algoritmo. De hecho, es considerado como el padre del álgebra y como el introductor de nuestro sistema de numeración denominado arábigo.

De su tratado sobre astronomía, Sindhind zij, también se han perdido las dos versiones que escribió en árabe. Esta obra se basa en trabajos astronómicos indios "a diferencia de manuales islámicos de astronomía posteriores, que utilizaron los modelos planetarios griegos del 'Almagesto' de Ptolomeo. El texto indio en que se basa el tratado es uno de los obsequiados a la corte de Bagdad alrededor de 770 por una misión diplomática de la India. En el siglo X al-Maŷriti realizó una revisión crítica de la versión más corta, que fue traducida al latín por Adelardo de Bath; existe también una traducción latina de la versión más larga, y ambas traducciones han llegado hasta nuestro tiempo. Los temas principales cubiertos en la obra son los calendarios; el cálculo de las posiciones verdaderas del Sol, la Luna y los planetas; tablas de senos y tangentes; astronomía esférica; tablas astrológicas; cálculos de paralajes y eclipses; y visibilidad de la Luna.

Thabit ibn Qurrá

En astronomía fue uno de los más tempranos reformadores de la visión Ptolemaica, analizó varios problemas de movimiento de los planetas y del movimiento aparente sobre el horizonte de la Luna y el Sol y a resulta de estas investigaciones pudo escribir tratados de Gnomónica indicando como se podrían construir relojes de sol. Trabajó en la determinación del movimiento de rotación de la tierra y obtuvo mucho éxito, posteriormente Nicolás Copérnico lo menciona en su obra ya que Thabit determinó la longitud del año sideral en 365 días, 6 horas, 9 minutos y 12 segundos (con un error de sólo 2 segundos).

Al-Battani

Es muy conocido por haber logrado una determinación precisa del año solar como 365 días, 5 horas, 46 minutos y 24 segundos. De sus observaciones en Ar Raqqah y Damasco, donde murió, fue capaz de corregir algunos de los hallazgos de Ptolomeo, que previamente eran tenidos como auténticos. Se dio cuenta, por ejemplo, que el punto que Ptolomeo había indicado como afelio se desplazaba y calculó la velocidad de dicho movimiento con bastante exactitud. También determinó el momento del equinoccio con un error menor a las dos horas y logró calcular con muy poco error el ángulo que forma el eje de la Tierra con su plano de rotación. Copérnico menciona su deuda con Al-Battani y lo cita en su obra1 que inició la revolución copernicana: De Revolutionibus Orbium Coelestium.

Ibn al-Samh

Lo más destacable de este astrónomo y matemático andalusí árabe es su tratado sobre la construcción del equatorium (instrumento concebido originalmente en al-Ándalus y desarrollado posteriormente en la Europa cristiana) es otra de las principales contribuciones de Ibn al-Samh a la astronomía. De hecho, este tratado es el primer trabajo conocido que trata este instrumento, anterior a las obras de Azarquiel y Abu Salt de Denia. Su tratado se conserva en la traducción incluida en el Libro del saber de astrología de Alfonso X el Sabio. El instrumento descrito por en el tratado es un híbrido astrolabio-equatorium. Ibn al-Samh da los parámetros numéricos necesarios para la construcción del equatorium y utiliza los valores de Al-Battani para las longitudes de los apogeos de los planetas, los valores de Al-Juarismi y Maslama para los nodos ascendentes de los planetas, y los valores de las excentricidades y los radios de los epiciclos de los planetas del Almagesto, más de al-Samh.

Un equatorium (plural, equatoria) es un instrumento astronómico empleado para encontrar las posiciones del Sol, la Luna y los planetas en el horizonte del lugar sin el empleo explícito de extensos cálculos astronómicos, solo mediante el uso de geometría. Este tipo de dispositivos permitía la representación de los cuerpos celestes incluido el movimiento anomalístico. El equatorium tiene ocho placas (una para el Sol, seis para los deferentes de la Luna y los cinco planetas, y una para los epiciclos planetarios) cuidadosamente explicada y colocada dentro de la mater de un astrolabio. Este instrumento ayuda a determinar la longitud de un planeta y ahorra a los astrónomos una gran cantidad de tiempo

Azarquiel

Fue un importante astrónomo y geógrafo de Al-Ándalus. Una de las más citadas contribuciones de Azarquiel fueron la compilación de las Tablas Astronómicas de Toledo en su versión árabe. Sin embargo, resulta paradójico que, en realidad, Azarquiel tuviera una aportación a este respecto menos importante, ya que fue un trabajo realizado por Al-Juarismi y Al-Battani. Según lo que se deduce del estudio de las tablas de Toledo, Azarquiel estaba en disposición de realizar predicciones de suma importancia dentro de la Astronomía. Las Tablas tenían como función principal la de ofrecer a los astrónomos las posiciones en el cielo de cierto tipo de astros y las fechas en las que tenían lugar determinados fenómenos cósmicos (como las fases de la Luna, etc.). Por tanto, eran empleadas para poder concretar la situación exacta de un cuerpo celeste en épocas futuras. Azarquiel, que tenía en su poder datos precisos sobre multitud de fenómenos gracias a la labor de sus ayudantes, pudo emplear las Tablas para predecir los eclipses solares que sucederían años, e incluso siglos, más tarde. La precisión de las Tablas era tal que Pierre Simon de Laplace (1749 - 1827), uno de los más destacados matemáticos de la Ilustración, seguía utilizando las observaciones y anotaciones de Azarquiel para realizar los cálculos de las posiciones y predicciones planetarias.

Al parecer, también fue capaz, mediante el análisis detallado de los datos recabados, de poder predecir la aparición de cometas, pero no obstante sobre esto hay que ser muy cauteloso. Fue capaz de encontrar cuál era el movimiento del apogeo solar y también tuvo Azarquiel interés en el tema de la precesión de los equinoccios, obra que se perdió.

Al-Sufi

Astrónomo de origen persa. Trabajó traduciendo y expandiendo con comentarios obras de contenido astronómico procedentes de los Griegos, en especial el Almagesto de Ptolomeo. Fue uno de los primeros en observar que el plano de la eclíptica está inclinado respecto al ecuador celeste y realizó cálculos para averiguar la duración del año trópico. Observó, describió y catalogó las características de las estrellas, identificando sus posiciones, su magnitud aparente, su brillo, color y fue asociando las estrellas a sus correspondientes constelaciones. Para cada constelación proporcionó dos dibujos uno con el punto de vista desde fuera de la esfera celeste y otro con el punto de vista desde dentro de la esfera celeste (tal y como se puede ver desde la tierra). Al Sufi escribió sobre la medición y uso del astrolabio, encontrando numerosos nuevos usos para este instrumento.

AL-Tusi

Se considera a Tusi como el científico más eminente en el campo de la observación astronómica entre los periodos de Ptolomeo y Copérnico. Inventó una técnica geométrica denominada acople Tusi que ayuda a la solución cinemática del movimiento linear como suma de dos movimientos circulares. Tusi calculó el valor de 51 segundos sexagesimales para la precesión de los equinoccios e hizo enormes aportaciones a la construcción y uso de algunos instrumentos astronómicos incluyendo los astrolabios y los cuadrantes solares.

Tusi elaboró tablas astronómicas, las Tablas ilkhanicas (Zīj-i Īlkhānī), muy precisas sobre los movimientos planetarios. Este libro contenía posiciones en formato tabular con las posiciones de los planetas y el nombre de las estrellas. El sistema planetario propuesto por él fue el más avanzado de la época y fue usado extensivamente hasta el advenimiento del modelo heliocéntrico en tiempos de Copérnico. El observatorio astronómico de Maraghe (en el norte de Irán) se construyó para desarrollar el trabajo de este científico.

Ulugh Beg

Fue un gobernante timúrida, sucesivamente gobernador de Transoxiana y Turquestán, regente (12 de marzo de 1447 - 27 de octubre de 1449) y sultán. Durante su vida tuvo un gran interés por la astronomía y en 1428 construyó un observatorio astronómico enorme denominado Gurjani Zij muy similar a la instalación de Tycho Brahe que denominó Uraniborg. En el observatorio instaló instrumentos de gran tamaño para que fuera posible hacer medidas de precisión; así, instaló sextantes (fajri) con radios de cerca 36 metros y una separación óptica de 180" (segundos de arco). Construyó relojes de sol inmensos. La obra de Ulugh se centra en astronomía y se puede decir que en 1437 determina la longitud del año sidéreo como 365.2570370... días: 365 días, 6 horas, 10 minutos y 8 segundos (con un error +58 segundos). En sus medidas empleó un gnomon de casi 50 metros de altura. Este valor fue mejorado años después (en 1525) por Copérnico (1473-1543) en una diferencia de solo 28 segundos apelando a valores del astrónomo Thabit ibn Qurrá (826-901). Ulugh Beg fue notable no solo en los campos de astronomía sino que además destacó en matemáticas abriendo nuevas fronteras en la trigonometría y en la geometría.

Tal solo un rey, Alfonso X El Sabio (1221-1284) rey de Castilla, pretendió acumular todo el conocimiento de la época y para rellenar el agujero de la ciencia en general tradujo textos del árabe y del hebreo al latín o al castellano de entonces, fundó 'La Escuela de Traductores de Toledo', es otro ejemplo de cual era la situación del conocimiento en Europa Occidental.

El Renacimineto

Una de las disciplinas científicas que más se desarrolló en esta época fue la astronomía, gracias especialmente a la figura de Nicolás Copérnico: este científico polaco fue el difusor de la teoría heliocéntrica, los planetas giran alrededor del Sol, frente a la geocéntrica admitida en la Edad media, la Tierra es el centro del universo. Expuso esta teoría, basada en la de Aristarco de Samos, en su obra (De revolutionibus orbium coelestium, 1543. Este sistema fue posteriormente desarrollado por Johannes Kepler, quien describió el movimiento de los planetas conforme a órbitas elípticas (Astronomia nova, 1609). Por último, Galileo Galilei sistematizó estos conocimientos y formuló los principios modernos del conocimiento científico, por lo que fue procesado por la Inquisición y obligado a retractarse; sin embargo, está considerado por ello el fundador de la física moderna. Otro astrónomo destacado de este período fue Tycho Brahe, creador del observatorio de Uraniborg, desde el que realizó numerosas observaciones astronómicas que sirvieron de base a los cálculos de Kepler. También cabe remarcar que en 1582 el papa Gregorio XIII introdujo el calendario gregoriano, que sustituyó al anterior calendario juliano.

Nicolas Copernico

Nicolás Copérnico (en polaco, Mikołaj Kopernik; en latín, Nicolaus Copernicus; en alemán, Niklas Koppernigk; Toruń, Prusia, Polonia, 19 de febrero de 1473 - Frombork, Prusia, Polonia, 24 de mayo de 1543) fue un astrónomo polaco del Renacimiento que formuló la teoría heliocéntrica del sistema solar, concebida en primera instancia por Aristarco de Samos.

Retrato de Nicolas Copernico

Su obra maestra, "De revolutionibus orbium coelestium" (Sobre las revoluciones de las esferas celestes), fue escrita a lo largo de unos veinticinco años de trabajo (1507-1532) y fue publicada póstumamente en 1543 por Andreas Osiander, pero muchas de las ideas básicas y de las observaciones que contiene circularon a través de un opúsculo titulado "De hypothesibus motuum coelestium a se constitutis commentariolus" (no editado hasta 1878), que, pese a su brevedad, es de una gran precisión y claridad.

El trabajo en sí estaba dividido en seis libros:

Visión general de la teoría heliocéntrica, y una explicación corta de su concepción del mundo.
Básicamente teórico, presenta los principios de la astronomía esférica y una lista de las estrellas (como base para los argumentos desarrollados en libros siguientes).
Dedicado principalmente a los movimientos aparentes del Sol y a fenómenos relacionados.
Descripción de la Luna y sus movimientos orbitales.
Explicación concreta del nuevo sistema.
Explicación concreta del nuevo sistema (continuación).

Suele ser considerado como el punto inicial o fundador de la astronomía moderna, además de ser una pieza clave en lo que se llamó la Revolución científica en la época del Renacimiento. Copérnico pasó cerca de veinticinco años trabajando en el desarrollo de su modelo heliocéntrico del universo. En aquella época resultó difícil que los científicos lo aceptaran, ya que suponía una auténtica revolución.

Copérnico era matemático, astrónomo, jurista, físico, clérigo católico, gobernador, diplomático y economista. Junto con sus extensas responsabilidades, la astronomía figuraba como poco más que una distracción. Por su enorme contribución a la astronomía, en 1935 se dio el nombre «Copernicus» a uno de los mayores cráteres lunares, ubicado en el Mare Insularum. El modelo heliocéntrico es considerado una de las teorías más importantes en la historia de la ciencia occidental. Copérnico no publicó su obra en la que defendía el heliocentrismo hasta 1543, año de su fallecimiento; sin embargo, sus libros serían incluidos en el Index librorum prohibitorum (Índice de los libros prohibidos), muchos años después de su muerte como sucedió con Galileo Galilei.

El Modelo heliocéntrico

Las ideas principales de su teoría eran:

Los movimientos celestes son uniformes, eternos, y circulares o compuestos de diversos ciclos (epiciclos).
El centro del universo se encuentra cerca del Sol.
Orbitando alrededor del Sol, en orden, se encuentran Mercurio, Venus, la Tierra, la Luna, Marte, Júpiter y Saturno (aún no se conocían Urano y Neptuno).
Las estrellas son objetos distantes que permanecen fijos y por lo tanto no orbitan alrededor del Sol.
La Tierra tiene tres movimientos: la rotación diaria, la revolución anual, y la inclinación anual de su eje.
El movimiento retrógrado de los planetas es explicado por el movimiento de la Tierra.
La distancia de la Tierra al Sol es pequeña comparada con la distancia a las estrellas.

Copérnico está considerado como el precursor de la astronomía moderna, aportando las bases que permitieron a Newton culminar la revolución astronómica, al pasar de un universo geocéntrico a un cosmos heliocéntrico y cambiando irreversiblemente la mirada del cosmos que había prevalecido hasta entonces. Así, lo que se conoce como Revolución Copernicana es su formulación de la teoría heliocéntrica, según la cual, la Tierra y los otros astros giran alrededor del Sol.

Tycho Brahe

Fue un astrónomo danés, considerado el más grande observador del cielo en el período anterior a la invención del telescopio. Hizo que se construyera Uraniborg, un palacio que se convertiría en el primer instituto de investigación astronómica. Los instrumentos diseñados por Brahe le permitieron medir las posiciones de las estrellas y los planetas con una precisión muy superior a la de la época. Atraído por la fama de Brahe, Johannes Kepler aceptó una invitación que le hizo para trabajar junto a él en Praga. Tycho pensaba que el progreso en astronomía no podía conseguirse por la observación ocasional e investigaciones puntuales sino que se necesitaban medidas sistemáticas, noche tras noche, utilizando los instrumentos más precisos posibles. En 1572, cuando tenía 26 años de edad, Tycho observó una supernova en la constelación de Casiopea. En aquella época se creía en la inmutabilidad del cielo y en la imposibilidad de la aparición de nuevas estrellas pero el brillo de ésta era incontestable. Inicialmente la estrella era tan brillante como Júpiter pero pronto superó la magnitud -4, siendo visible incluso de día. Poco a poco fue desvaneciéndose hasta dejar de ser visible hacia marzo de 1574. Cuando Tycho publicó las observaciones detalladas de la aparición de esta supernova se convirtió instantáneamente en un respetado astrónomo. Llamó a la estrella Stella Nova ('Estrella nueva' en latín). Tycho no fue el primero en descubrir la aparición de esta supernova, pero publicó las mejores observaciones de su aparición y de la evolución de su brillo, razón por la cual se conoce con su nombre.

Giordano Bruno

Giordano Bruno, de nacimiento Filippo Bruno (Nola, 1548 - Roma, 17 de febrero de 1600) fue un astrónomo, filósofo, matemático y poeta italiano. Sus teorías cosmológicas superaron el modelo copernicano, pues propuso que el Sol era simplemente una estrella; que el universo había de contener un infinito número de mundos habitados por animales y seres inteligentes. Miembro de la Orden de los Dominicos, propuso en el campo teológico una forma particular de panteísmo, lo cual difería considerablemente de la visión cosmológica sostenida por la Iglesia católica.

Retrato de Giordano Bruno

Además de estos razonamientos, sus afirmaciones teológicas también fueron otra de las causas de su condena, que lo llevaron a ser ejecutado por las autoridades civiles de Roma después de que la Inquisición romana lo encontrara culpable de herejía. Fue quemado en la hoguera. Tras su muerte, su nombre ganó fama considerable, particularmente en el siglo XIX y principios del XX.

Cosmología.

Bruno creía que la tierra gira alrededor del sol, y que la rotación diurna aparente de los cielos es una ilusión causada por la rotación de la tierra alrededor de su eje de rotación. Bruno también sostuvo que porque Dios es infinito el universo podría reflejar este hecho.

"... el universo es uno, infinito, inmóvil... No es capaz de comprensión y por lo tanto es interminable y sin límites y a ese grado infinito e indeterminable y por consecuencia inmóvil."

Bruno también afirmó que las estrellas en el cielo eran otros soles como el nuestro, a las que orbitan otros planetas. Indicó que el apoyo de esas creencias en ninguna manera contradecía las Escrituras o la verdadera religión. Bruno también afirmó que el universo era homogéneo, compuesto por los cuatro elementos (agua, tierra, fuego y aire), en lugar de tener las estrellas una quintaesencia separada. Esencialmente, aunque el uso de este término sea anacrónico, las mismas leyes físicas estarían operando en todas partes. Espacio y tiempo eran ambos infinitos. No había lugar en su universo estable y permanente para las nociones cristianas de la creación divina y el juicio final.

La cosmología de Bruno está marcada por la infinitud, homogeneidad e isotropía, con sistemas planetarios con vida distribuidos uniformemente a lo largo de todo el universo.

Galileo Galilei

Galileo Galilei (Pisa, Toscana; 15 de febrero de 1564-Arcetri, Toscana; 8 de enero de 1642) fue un astrónomo, filósofo, ingeniero, matemático y físico italiano, relacionado estrechamente con la revolución científica. Eminente hombre del Renacimiento, mostró interés por casi todas las ciencias y artes (música, literatura, pintura). Sus logros incluyen la mejora del telescopio, gran variedad de observaciones astronómicas, la primera ley del movimiento y un apoyo determinante a la «Revolución de Copérnico». Ha sido considerado como el «padre de la astronomía moderna», el «padre de la física moderna» y el «padre de la ciencia».

Retrato de Galileo Galilei

Su trabajo experimental es considerado complementario a los escritos de Francis Bacon en el establecimiento del moderno método científico y su carrera científica es complementaria a la de Johannes Kepler. Su trabajo se considera una ruptura de las teorías asentadas de la física aristotélica y su enfrentamiento con la Inquisición romana de la Iglesia católica se presenta como un ejemplo de conflicto entre religión y ciencia en la sociedad occidental.

Física

Galileo realizó notables aportaciones científicas en el campo de la física, que pusieron en entredicho teorías consideradas verdaderas durante siglos. Así, por ejemplo, demostró la falsedad del postulado aristotélico que afirmaba que la aceleración de la caída de los cuerpos, en caída libre, era proporcional a su peso, y conjeturó que, en el vacío, todos los cuerpos caerían con igual velocidad.

Para ello diseñó y midió los resultados de diversos experimentos, como deslizar esferas cuesta abajo por la superficie lisa de planos inclinados con distinto ángulo de inclinación; es en cambio improbable que uno de tales experimentos consistiese en dejar caer cuerpos de distinto peso desde la torre inclinada de Pisa, como se había creído durante mucho tiempo. Entre otros hallazgos notables figuran las leyes del movimiento pendular (sobre el cual comenzó a pensar, según la conocida anécdota, mientras observaba una lámpara que oscilaba en la catedral de Pisa) y las leyes del movimiento acelerado.

La obra que le hizo merecedor del título de padre de la física moderna fue Discursos y demostraciones matemáticas en torno a dos nuevas ciencias (1638), escrita con la ayuda de su discípulo Torricelli, donde sistematizó los resultados de sus investigaciones sobre mecánica. Las dos primeras partes se dedican al estudio del equilibrio de fuerzas y de la resistencia de los materiales, y las dos últimas al movimiento de caída de los cuerpos y a la trayectoria de las proyectiles; tal división corresponde a las dos "nuevas ciencias" a que alude el título y que hoy son llamadas estática y dinámica.

Esta obra sentó las bases físicas y matemáticas para el análisis del movimiento y se convirtió en el punto de arranque de la ciencia de la mecánica, que sería continuada por científicos posteriores y culminaría con el establecimiento de los axiomas del movimiento (las leyes de Newton) en los Principios matemáticos de la filosofía natural (1687) de Isaac Newton, brillante sistematización de la física clásica que mantendría su vigencia hasta los tiempos de Einstein.

Astronomía

Sus aportaciones en el terreno de la astronomía y el estudio del universo no fueron menos importantes y quedaron recogidas en obras como El mensajero sideral (1610), Historia y demostraciones sobre las manchas solares y sus accidentes (1613) y el célebre Diálogo sobre los dos máximos sistemas del mundo (1632), donde dejó patente a través de un debate entre los personajes la superioridad del sistema heliocéntrico de Copérnico frente al geocentrismo medieval. Pese a su título, esta última obra discurre también en torno a muchos otros temas científicos, y fue la causa del segundo proceso inquisitorial en el que el ya anciano Galileo fue condenado a reclusión perpetua, hoy en día lo denominaríamos como arresto domiciliario.

A partir de 1609, Galileo perfeccionó el catalejo, un instrumento óptico de reciente invención, hasta llegar a obtener un telescopio de sesenta aumentos. El instrumento, que hasta entonces sólo había sido utilizado con fines prácticos, como la navegación y la guerra, se transformó en sus manos en un poderoso medio para el estudio del cielo: Galileo exploró el firmamento y llegó a conclusiones que revolucionaron profundamente la manera de entender el orden del universo.

En contra de la creencia general, mostró que la superficie de la Luna no era cristalina, sino que estaba cubierta de cráteres y montañas, con lo que quedaba refutada la idea aristotélica de la absoluta perfección de los astros. La misma consecuencia tenía el descubrimiento de las manchas solares; su detenida observación le permitió además determinar el período de rotación del Sol y la dirección de su eje.

Galileo descubrió, asimismo, los cuatro satélites mayores de Júpiter, los llamados satélites jovianos, Io, Europa, Ganímedes y Calisto, cuya existencia evidenciaba que no todos los astros giraban alrededor de la Tierra, siendo posibles los subsistemas rotatorios; y estableció acertadamente a partir de su observación que la Vía Láctea, que había sido siempre fuente de desconcierto y especulaciones entre los astrónomos, no era más que un conjunto de innumerables estrellas.

Sus observaciones desmintieron también la existencia de la octava esfera celeste en que, según el modelo de Tolomeo, se hallaban las estrellas: a través del telescopio podían verse estrellas invisibles a simple vista, lo que indicaba que estaban más alejadas; por otra parte, mientras los planetas se veían agrandados en el telescopio, la magnitud de las estrellas, a causa de su extraordinaria lejanía, no sufría una alteración apreciable. Ambos hechos le condujeron a la certera suposición de un universo muchísimo más extenso del concebido hasta entonces.

El fenómeno de las fases de Venus, que había discutido con su discípulo, el padre Benedetto Castelli, completaba sus descubrimientos astronómicos y le proporcionaba una importante prueba, aunque no decisiva, sobre el movimiento de Venus alrededor del Sol. La defensa del modelo heliocéntrico de Copérnico, contrario a la cosmología geocéntrica de Tolomeo vigente hasta entonces, le valdría la condena de las autoridades eclesiásticas; pero tal sentencia no podía arrebatarle el papel fundamental que había desempeñado en la edificación de la moderna visión del universo. Sus descubrimientos, en efecto, tendrían una decisiva trascendencia científica e incluso filosófica, ya que, al ponerse de manifiesto que el universo era más complejo y más extenso de lo que se había imaginado hasta entonces, las teorías cosmológicas vigentes desde la época de Aristóteles y sistematizadas por Tolomeo se desmoronaron.

Johaness Kepler

Johannes Kepler (Weil der Stadt, Alemania, 27 de diciembre de 1571 - Ratisbona, Alemania, 15 de noviembre de 1630), figura clave en la revolución científica, astrónomo y matemático alemán; conocido fundamentalmente por sus leyes sobre el movimiento de los planetas en su órbita alrededor del Sol. Fue colaborador de Tycho Brahe, a quien sustituyó como matemático imperial de Rodolfo II.

Retrato de Johaness Kepler

Las tres Leyes de Kepler

Kepler utilizó las observaciones realizadas por otros astrónomos como Brahe para poder formular las tres leyes que llevan su nombre. Las leyes de Kepler fueron enunciadas para describir matemáticamente el movimiento de los planetas en sus órbitas alrededor del Sol. Aunque él no las describió así, en la actualidad se enuncian como sigue:

Primera Ley de Kepler: Todos los planetas se mueven alrededor del Sol siguiendo órbitas elípticas mientras el Sol está en uno de los focos de la elipse.
Segunda Ley de Kepler: Los planetas se mueven con velocidad areolar constante. Es decir, el vector posición r de cada planeta con respecto al Sol barre áreas iguales en tiempos iguales.
Tercera Ley de Kepler: Se cumple que para todos los planetas, la razón entre el periodo de revolución al cuadrado y el semieje mayor de la elipse al cubo se mantiene constante.

Las leyes de Kepler se pueden resumir así:

Los planetas giran alrededor del Sol en orbitas elípticas estando este en uno de sus focos.
Una línea dibujada entre un planeta y el sol barre áreas iguales en tiempos iguales.
El cubo de la distancia media de cada planeta al Sol es proporcional al cuadrado del tiempo que tarda en completar una órbita.

La supernova de Kepler

El 17 de octubre de 1604 Kepler observó una supernova (SN 1604) en la Vía Láctea, nuestra propia Galaxia, a la que más tarde se le llamaría la estrella de Kepler. La estrella había sido observada por otros astrónomos europeos el día 9 como Brunowski en Praga (quién escribió a Kepler), Altobelli en Verona y Clavius en Roma y Capra y Marius en Padua. Kepler inspirado por el trabajo de Tycho Brahe realizó un estudio detallado de su aparición. Su obra De Stella nova in pede Serpentarii («La nueva estrella en el pie de Ophiuchus») proporcionaba evidencias de que el Universo no era estático y sí sometido a importantes cambios. La estrella pudo ser observada a simple vista durante 18 meses después de su aparición. La supernova se encuentra a tan solo 13.000 años luz de distancia de nosotros. Ninguna supernova posterior ha sido observada en tiempos históricos dentro de nuestra propia galaxia. Dada la evolución del brillo de la estrella hoy en día se sospecha que se trata de una supernova de tipo I.

Giovanni Cassini

Fue un astrónomo, geodesta e ingeniero italiano naturalizado francés. Observó el movimiento de los cometas y el movimiento aparente del Sol. Utilizó los telescopios más avanzados de su tiempo para observar los satélites de Júpiter y realizar tablas precisas de sus movimientos, lo que permitió a los navegantes determinar su longitud al utilizar los satélites como un «reloj celeste». Descubrió los cambios estacionales de Marte y midió su período de rotación, así como el de Saturno. Tras trabajar para el papa Clemente IX, en 1669 fue a París para participar en la creación del nuevo Observatorio de París, del que se convirtió en director dos años más tarde. Allí descubrió Jápeto (1671), Rea (1672), Dione (1684) y Tetis (1684), satélites de Saturno, y observó un vacío en el sistema de anillos del planeta (división de Cassini). En 1683 observó la luz zodiacal y en 1693 descubrió las leyes que regulan los movimientos de libración de la Luna.

La edad moderna

Sir Isaac newton

Sir Isaac Newton (Woolsthorpe, Lincolnshire; 25 de diciembre de 1642jul./ 4 de enero de 1643greg.-Kensington, Londres; 20 de marzojul./ 31 de marzo de 1727 calendario gregoriano) fue un físico, filósofo, teólogo, inventor, alquimista y matemático inglés. Es autor de los "Philosophiæ naturalis principia mathematica", más conocidos como los Principia, donde describe la ley de la gravitación universal y estableció las bases de la mecánica clásica mediante las leyes que llevan su nombre. Entre sus otros descubrimientos científicos destacan los trabajos sobre la naturaleza de la luz y la óptica (que se presentan principalmente en su obra "Opticks") y el desarrollo del cálculo matemático.

Retrato de Sir Isaac Newton

Ley de la gravitación universal

Bernard Cohen afirma que «El momento culminante de la Revolución científica fue el descubrimiento realizado por Isaac Newton de la ley de la gravitación universal». Con una simple ley, Newton dio a entender los fenómenos físicos más importantes del universo observable, explicando las tres leyes de Kepler. La ley de la gravitación universal descubierta por Newton se escribe:

Fórmula de la gravitación universal

donde F es la fuerza, G es una constante que determina la intensidad de la fuerza y que sería medida años más tarde por Henry Cavendish en su célebre experimento de la balanza de torsión, m1 y m2 son las masas de dos cuerpos que se atraen entre sí y r es la distancia entre ambos cuerpos, siendo u el vector unitario que indica la dirección del movimiento (si bien existe cierta polémica acerca de que Cavendish hubiera medido realmente G, pues algunos estudiosos afirman que simplemente midió la masa terrestre),

Las leyes de la dinámica

Otro de los temas tratados en los Principia fueron las tres leyes de la dinámica o leyes de Newton, en las que explicaba el movimiento de los cuerpos así como sus efectos y causas.

La primera ley de Newton o ley de la inercia: Todo cuerpo permanecerá en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado por fuerzas externas a cambiar su estado.
La segunda ley de Newton o ley de la interacción y la fuerza: El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz externa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.
La tercera ley de Newton o ley de acción-reacción: Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentidos opuestos.

Joseph Louis de Lagrange

Joseph-Louis Lagrange, bautizado como Giuseppe Lodovico Lagrangia, también llamado Giuseppe Luigi Lagrangia o Lagrange (o bien José Luis de Lagrange; Turín, 25 de enero de 1736-París, 10 de abril de 1813), fue un físico, matemático y astrónomo italiano naturalizado francés, que después de formarse en su Italia natal pasó la mayor parte de su vida en Prusia y Francia.

Retrato de Joseph Louis Lagrange

Lagrange trabajó en Berlín durante veinte años para Federico II de Prusia. Aportó avances transcendentales en múltiples ramas de las matemáticas, desarrolló la mecánica Lagrangiana y fue el autor de novedosos trabajos de astronomía. Tanto por la importancia como por el volumen de sus contribuciones científicas se le puede considerar uno de los físicos y matemáticos más destacados de la historia, más de Lagrange.

Los puntos de Lagrange

Los puntos de Lagrange, también denominados puntos L o puntos de libración, son las cinco posiciones en un sistema orbital donde un objeto pequeño, solo afectado por la gravedad, puede estar teóricamente estacionario respecto a dos objetos más grandes, como es el caso de un satélite artificial con respecto a la Tierra y la Luna. Los puntos de Lagrange marcan las posiciones donde la atracción gravitatoria combinada de las dos masas grandes proporciona la fuerza centrípeta necesaria para rotar sincrónicamente con la menor de ellas. Son análogos a las órbitas geosincrónicas que permiten a un objeto estar en una posición «fija» en el espacio en lugar de en una órbita en que su posición relativa cambia continuamente.

Ilustración de los puntos de Lagrange. Crédito: NASA

Una definición más precisa pero técnica es que los puntos de Lagrange son las soluciones estacionarias del problema de los tres cuerpos restringido a órbitas circulares. Si, por ejemplo, se tienen dos cuerpos grandes en órbita circular alrededor de su centro de masas común, hay cinco posiciones en el espacio donde un tercer cuerpo, de masa despreciable frente a la de los otros dos, puede estar situado y mantener su posición relativa respecto a los dos cuerpos grandes. Visto desde un sistema de referencia giratorio que rota con el mismo período que los dos cuerpos co-orbitales, el campo gravitatorio de dos cuerpos grandes combinado con la fuerza centrífuga se compensa en los puntos de Lagrange, permitiendo al tercer cuerpo mantenerse estacionario con respecto a los dos primeros.

Leon Focault

Jean Bernard Léon Foucault (18 de septiembre de 1819-11 de febrero de 1868) fue un físico francés. Demostró experimentalmente la rotación terrestre en 1851 mediante un enorme péndulo, el llamado «péndulo de Foucault» (instalado primero en el Observatorio de París y unas semanas después en el Panteón de París). Entre otras contribuciones, midió la velocidad de la luz, hizo las primeras fotografías del Sol, descubrió las corrientes de Foucault e inventó el giróscopo.

Retrato de Leon Focalut

Medición de la velocidad de la luz

Continuando la experiencia abandonada por François Arago en 1843 a causa de la ceguera que sufría, Foucault fue capaz en 1850 de realizar una serie de experiencias acerca de la velocidad de la luz, perfeccionando el espejo giratorio diseñado por sir Charles Wheatstone, demostrarando que la luz se propaga más rápidamente en el aire que en el agua.

Este resultado supuso invalidar la teoría corpuscular a favor de la teoría ondulatoria de la luz, hasta que la dualidad onda-partícula unificó estos dos conceptos en el contexto de la física cuántica. Confirmó que la velocidad de la luz varía inversamente con el índice de refracción del medio en el que se propaga (ver el Experimento de Fizeau y Foucault).

En 1862 obtuvo una medida de la velocidad de la luz de 298 000 kilómetros/segundo (con una precisión de ±500 km/s), 10 000 km/s menor que la anteriormente obtenida por Hippolyte Fizeau en 1849, con una diferencia de únicamente el 0,6 % de error sobre el valor actualmente aceptado que es de 299 792,458 kilómetros por segundo en el vacio.

La edad contemporánea

Pedro Paulet Mostajo

Pedro Eleodoro Paulet Mostajo (Arequipa, Perú, 2 de julio de 1874-Buenos Aires, Argentina, 30 de enero de 1945), fue un ingeniero peruano considerado por muchos, entre ellos Wernher von Braun, como uno de los pioneros de la astronáutica y de la era espacial.

Retrato de Pedro Paulet Mostajo.

Pedro Paulet tuvo la certeza de haber encontrado en el cohete el motor insuperable para toda clase de vehículos y especialmente para los aéreos, aunque modificando totalmente la estructura y la forma de los aviones conocidos en ese entonces. Frente a los motores a vapor, eléctrico y de explosión que eran los más avanzados al principio del siglo XX en materia de locomoción mecánica, Pedro Paulet ya había logrado diseñar y construir un motor que superaba dichos motores mediante la utilización de fuerzas explosivas retro-propulsoras de cohetes.

El "avión torpedo" que posteriormente Paulet prefiere llamar "autobólido" estaba diseñado sobre la base de su motor a reacción y poseía una forma de "punta de lanza". Esta nave aeroespacial tenía un espacio interior adecuado para una tripulación, revestido a su vez en su parte externa con una capa de material resistente a las condiciones del espacio y de la atmósfera. Paulet eligió el diseño esférico de la cabina debido a que esta forma geométrica es más resistente a las presiones externas producidas por el medio ambiente y porque a su vez permite una completa libertad de movimiento a la tripulación. Así mismo el diseño consideraba el uso de paredes térmicas y la producción de electricidad para el instrumental por medio de baterías termoeléctricas.

La nave espacial diseñada por Pedro Paulet estaba basada en principios completamente diferentes a los conocidos en ese entonces. La nave de Paulet no tenía alerones, un fuselaje con alas de avión tradicional, un motor a gasolina, ni tampoco tenía hélices. La nave estaría construida de una esfera de aluminio con un interior de acero, con unas medidas de 3 metros y medio de largo por dos y medio metros de ancho. La propulsión de cohetes cayó en completo desuso por un tiempo, de tal modo que ni los mismos aviadores tomaban en serio a los nuevos ingenieros de planeadores con motor de hélice. En esta época la industria aeronáutica recién comenzaba, y a las personas no les interesaba la teoría, sino los resultados prácticos.

Albert Einstein

Albert Einstein (Ulm, Imperio alemán, 14 de marzo de 1879-Princeton, Estados Unidos, 18 de abril de 1955) fue un físico alemán de origen judío, nacionalizado después suizo, austriaco y estadounidense. Se lo considera el científico más importante, conocido y popular del siglo XX.

Retrato de Albert Einstein

En 1905, cuando era un joven físico desconocido, empleado en la Oficina de Patentes de Berna, publicó su teoría de la relatividad especial. En ella incorporó, en un marco teórico simple fundamentado en postulados físicos sencillos, conceptos y fenómenos estudiados antes por Henri Poincaré y por Hendrik Lorentz. Como una consecuencia lógica de esta teoría, dedujo la ecuación de la física más conocida a nivel popular: la equivalencia masa-energía, E = mc² , también la paradoja de los gemelos es un ejemplo bien conocido. Ese año publicó otros trabajos que sentarían algunas de las bases de la física estadística y de la mecánica cuántica.

En 1915, presentó la teoría de la relatividad general, en la que reformuló por completo el concepto de la gravedad. Una de las consecuencias fue el surgimiento del estudio científico del origen y la evolución del Universo por la rama de la física denominada cosmología. En 1919, cuando las observaciones británicas de un eclipse solar confirmaron sus predicciones acerca de la curvatura de la luz, fue idolatrado por la prensa. Einstein se convirtió en un icono popular de la ciencia mundialmente famoso, un privilegio al alcance de muy pocos científicos.

Por sus explicaciones sobre el efecto fotoeléctrico y sus numerosas contribuciones a la física teórica, en 1921 obtuvo el Premio Nobel de Física y no por la Teoría de la Relatividad.

Edwin Powell Hubble

Edwin Powell Hubble (Marshfield, Misuri; 20 de noviembre de 1889-San Marino, California; 28 de septiembre de 1953) fue uno de los más importantes astrónomos estadounidenses del siglo XX, famoso principalmente por la creencia general de que en 1929 había demostrado la expansión del universo midiendo el corrimiento al rojo de galaxias distantes. Hubble es considerado el padre de la cosmología observacional aunque su influencia en astronomía y astrofísica toca muchos otros campos.

Edwin P. Hubble

Nuestra galaxia no es la única

Los primeros trabajos de Edwin Hubble en el observatorio del Monte Wilson se centraron en el estudio de lo que entonces se conocía como nebulosas. Por entonces, la forma y el tamaño de estas se conocían razonablemente bien, pero se pensaba que todas formaban parte de nuestra galaxia.

Estaba claro que algunas nebulosas se encontraban en la galaxia y que, básicamente, eran gas iluminado por estrellas en su interior. En 1924 Hubble tuvo éxito al distinguir estrellas en la nebulosa de Andrómeda. Usando la ley del periodo-luminosidad de Leavitt, pudo llegar a estimar su distancia, que calculó en 800-1000 años luz, ocho veces más lejos que las estrellas más remotas conocidas (más tarde resultaría infravalorada). En los años siguientes, repitió su éxito nebulosa tras nebulosa, dejando claro que la galaxia era una entre toda una hueste de "micro universos aislados".

Nuestro universo se expande

Después de medio siglo desde que Huggins registró el corrimiento al rojo del espectro de la estrella Sirio, había registrado múltiples corrimientos al rojo y al azul de varios objetos del universo. En 1929, Hubble publicó un análisis de la velocidad radial, respecto a la Tierra, de las nebulosas cuya distancia había calculado estableciendo que, aunque algunas nebulosas extragalácticas tenían espectros que indicaban que se movían hacia la Tierra, la gran mayoría, mostraba corrimientos hacia el rojo que solo podían explicarse bajo la suposición de que se alejaban. Incluso, descubrió que existía una relación directa entre la distancia de una nebulosa y su velocidad de retroceso.

Hubble concluyó que la única explicación consistente con los corrimientos hacia el rojo registrados, era que, dejando aparte a un "grupo local" de galaxias cercanas, todas las nebulosas extragalácticas se estaban alejando y que cuanto más lejos se encontraban más rápidamente se alejaban. Esto solo tenía sentido si el propio universo, incluido el espacio entre galaxias, se estaba expandiendo. Esto llevó al astrónomo a elaborar junto a Milton Humason el postulado de la ley de Hubble acerca de la expansión del universo.

Georges Lemaitre

Georges Henri Joseph Édouard Lemaître (17 de julio de 1894 - 20 de junio de 1966) fue un sacerdote belga, matemático, astrónomo y profesor de física en la sección francesa de la Universidad Católica de Lovaina. Fue el primer académico conocido en proponer la teoría de la expansión del universo, ampliamente atribuida de forma incorrecta a Edwin Hubble. También fue el primero en derivar lo que se conoce como la ley de Hubble e hizo la primera estimación de lo que ahora se llama la Constante de Hubble, que publicó en 1927, dos años antes del artículo de Hubble. Lemaître también propuso lo que se conocería como la teoría del Big Bang del origen del universo, a la que llamó «hipótesis del átomo primigenio» o el «huevo cósmico».

La expansión del universo

Otros físicos también habían desarrollado los estudios del universo tomando como base la relatividad general. Fueron especialmente importantes los trabajos del holandés Willem de Sitter en 1917, y del ruso Aleksandr Fridman en 1922 y 1924. Fridman formuló la hipótesis de un universo en expansión, pero sus trabajos tuvieron escasa repercusión en aquellos momentos.

Lemaître trabajó en esa línea hasta que consiguió una explicación teórica del universo en expansión, y la publicó en un artículo de 1927. Pero, aunque ese artículo era correcto y estaba de acuerdo con los datos obtenidos por los astrofísicos de vanguardia en aquellos años, no tuvo por el momento ningún impacto especial, a pesar de que Lemaître fue a hablar de ese tema, personalmente, con Einstein en 1927 y con Willem de Sitter en 1928 sin conseguir eco en estos científicos.

El átomo primitivo o la teoría del Big Bang

En el artículo titulado "El comienzo del mundo desde el punto de vista de la teoría cuántica" publicado en la revista inglesa Nature, en su edición del día 9 de mayo de 1931, Georges Lemaître sostuvo que si el universo está en expansión, en el pasado, debería haber ocupado un espacio cada vez más pequeño, hasta que, en algún momento original, todo el universo se encontraría concentrado en una especie de "átomo primitivo". Lemaître publicó posteriormente otros artículos sobre el mismo tema, y llegó a publicar un libro titulado "La hipótesis del átomo primitivo". Las ideas expuestas por Lemaître tropezaron no solo con críticas, sino con una abierta hostilidad por parte de científicos que reaccionaron, a veces, de modo violento. Varios científicos, incluso Albert Einstein, veían con desconfianza la propuesta de Lemaître, que era una hipótesis científica seria, porque, según su opinión, podría favorecer a las ideas religiosas acerca de la creación.

Siglo XX y XXI

Jan Hendrik Oort

Fue un astrónomo holandés internacionalmente conocido.

Oort calculó que el centro de la Vía Láctea se encuentra a 30 000 años luz de la Tierra en la dirección de la constelación de Sagitario.
Probó que la Vía Láctea tiene una masa de 100 mil millones de Soles.
En 1950 sugirió la existencia de una región del Sistema Solar de donde venían los cometas, la Nube de Oort. Esta idea era original de Ernst Öpik, quien la postuló en 1932.
Descubrió que la luz de la nebulosa del Cangrejo (M1) estaba polarizada, por lo que debía ser una emisión de sincrotrón.

Carl Sagan

Fue un astrónomo, astrofísico, cosmólogo, astrobiólogo, escritor y divulgador científico estadounidense. Fue un defensor del pensamiento escéptico científico y del método científico, pionero de la exobiología, promotor de la búsqueda de inteligencia extraterrestre a través del Proyecto SETI. Impulsó el envío de mensajes a bordo de sondas espaciales, destinados a informar a posibles civilizaciones extraterrestres acerca de la cultura humana. Mediante sus observaciones de la atmósfera de Venus, fue de los primeros científicos en estudiar el efecto invernadero a escala planetaria. Carl Sagan ganó gran popularidad gracias a la galardonada serie documental de TV Cosmos: Un viaje personal, producida en 1980, de la que fue narrador y coautor.

Imagen de Carl Sagan

Las contribuciones a la astronomía de Sagan fueron vitales para el descubrimiento de las altas temperaturas superficiales del planeta Venus. A comienzos de la década de 1960 nadie sabía a ciencia cierta cuáles eran las condiciones básicas de la superficie de dicho planeta, y Sagan enumeró las posibilidades en un informe que posteriormente fue divulgado en un libro de Time-Life titulado Planetas. En su opinión, Venus era un planeta seco y muy caliente, oponiéndose al paraíso templado que otros imaginaban. Había investigado las emisiones de radio procedentes de Venus y llegado a la conclusión de que la temperatura superficial de este debía de ser de unos 380 °C. Como científico visitante del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, participó en las primeras misiones del Programa Mariner a Venus, trabajando en el diseño y gestión del proyecto. En 1962, la sonda Mariner 2 confirmó sus conclusiones sobre las condiciones superficiales del planeta.

Sagan fue de los primeros en plantear la hipótesis de que una de las lunas de Saturno, Titán, podría albergar océanos de compuestos líqidos en su superficie, y que una de las lunas de Júpiter, Europa, podría tener océanos de agua subterráneos. Esto haría que Europa fuese potencialmente habitable por formas de vida.11 El océano subterráneo de agua de Europa fue posteriormente confirmado de forma indirecta por la sonda espacial Galileo. El misterio de la bruma rojiza de Titán también fue resuelto con la ayuda de Sagan, debiéndose a moléculas orgánicas complejas en constante lluvia sobre la superficie de la luna saturniana.

Sagan también contribuyó a mejorar la comprensión de las atmósferas de Venus y Júpiter y de los cambios estacionales de Marte. Determinó que la atmósfera de Venus es extremadamente caliente y densa, con presiones aumentando gradualmente hasta la superficie planetaria. También percibió el calentamiento global como un peligro creciente de origen humano, y comparó su progreso en la Tierra con la evolución natural de Venus: camino a convertirse en un planeta caliente y no apto para la vida como consecuencia de un efecto invernadero fuera de control. También estudió las variaciones de color de la superficie de Marte y concluyó que no se trataba de cambios estacionales o vegetales, como muchos creían, sino de desplazamientos del polvo superficial causados por tormentas de viento. Sin embargo, Sagan es más conocido por sus investigaciones sobre la posibilidad de la vida extraterrestre, incluyendo la demostración experimental de la producción de aminoácidos mediante radiación y a partir de reacciones químicas básicas.

Stephen Hawking

Fue un físico teórico, astrofísico, cosmólogo y divulgador científico británico. Sus trabajos más importantes consistieron en aportar, junto con Roger Penrose, teoremas respecto a las singularidades espaciotemporales en el marco de la relatividad general y la predicción teórica de que los agujeros negros emitirían radiación, lo que se conoce hoy en día como radiación de Hawking (o a veces radiación Bekenstein-Hawking). Uno de los principales características de su personalidad fue su contribución al debate científico, a veces apostando públicamente con otros científicos, el caso más conocido es su participación en la discusión sobre la conservación de la información en los agujeros negros.

Imagen de Stephen Hawking

A finales de la década de 1960, él y su colega de Cambridge, Roger Penrose, aplicaron un nuevo y complejo modelo matemático creado a partir de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein. Esto llevó a Hawking, en 1970, a probar el primero de sus varios teoremas de singularidad, que proveen una serie de condiciones suficientes para la existencia de una singularidad espaciotemporal en el espacio-tiempo. Este trabajo mostró que, lejos de ser curiosidades matemáticas que solo aparecen en casos especiales, las singularidades son una característica bastante genérica de la relatividad general.

Su trabajo con Brandon Carter, Werner Israel y D. Robinson fue un espaldarazo para el teorema de no pelo de John Archibald Wheeler, que postula que todo agujero negro se describe completamente con sus propiedades de masa, momento angular y carga eléctrica. Luego de analizar emisiones de rayos gamma, Hawking sugirió que después del big bang se formaron diminutos agujeros negros primitivos. Junto con Bardeen y Carter, propuso las cuatro leyes de la termodinámica de los agujeros negros, trazando una analogía con la termodinámica. En 1974, calculó que los agujeros negros debían de crear y emitir térmicamente partículas subatómicas, lo que actualmente se conoce como radiación de Hawking, hasta que gastan su energía y se evaporan.

Hawking desarrolló en colaboración con James Hartle un modelo topológico en el que el universo no tenía fronteras en el espacio-tiempo, reemplazando la singularidad inicial de los modelos clásicos del big bang por una región similar, el Polo Norte: no se puede viajar al norte del Polo Norte al no haber un límite. Aunque en un principio la propuesta sin fronteras predecía un universo cerrado, los debates con Neil Turok le hicieron darse cuenta de que la ausencia de fronteras es coherente con un universo no cerrado.

En 2006, junto con Thomas Hertog de la CERN, Hawking propuso una teoría basada en la top-down cosmology, según la cual el universo no tenía un único estado inicial y, por tanto, los físicos no deben pretender formular una teoría que explique la configuración actual del universo sobre la base de un estado inicial en concreto.

Hawking ha trabajado en las leyes básicas que gobiernan el universo. Junto con Roger Penrose mostró que la teoría general de la relatividad de Einstein implica que el espacio y el tiempo han de tener un principio en el big bang y un final dentro de agujeros negros. Semejantes resultados señalan la necesidad de unificar la Relatividad General con la teoría cuántica, el otro gran desarrollo científico de la primera mitad del siglo xx. Una consecuencia de tal unificación que él descubrió era que los agujeros negros no eran totalmente negros, sino que podían emitir radiación y eventualmente evaporarse y desaparecer. Otra conjetura es que el universo no tiene bordes o límites en el tiempo imaginario. Esto implicaría que el modo en que el universo empezó queda completamente determinado por las leyes de la ciencia.

Sus numerosas publicaciones incluyen La estructura a gran escala del espacio-tiempo con G. F. R. Ellis, Relatividad general: Revisión en el Centenario de Einstein con W. Israel, y 300 Años de gravedad, con W. Israel. Stephen Hawking ha publicado tres libros de divulgación: su éxito de ventas Breve historia del tiempo (Historia del tiempo: del ''big bang'' a los agujeros negros), Agujeros negros y pequeños universos y otros ensayos, en 2001 El universo en una cáscara de nuez, en 2005 Brevísima historia del tiempo, una versión de su libro homónimo adaptada para un público más amplio.

Bilbao, 19 de julio del 2021.