Las cosmovisiones científicas sobre el universo (EXTRA)

EL CONOCIMIENTO // EL CONOCIMIENTO // Conocer, saber, pensar // Análisis del “conocer” // Procesos del conocimiento // Origen y límites del conocimiento // Apariencia y realidad // EL SABER // El saber // La creencia // La verdad // La crítica // LA CIENCIA // El saber científico // Teoría y realidad // Metodología científica // El progreso de la ciencia // Los límites de la ciencia // Las cosmovisiones científicas sobre el universo (EXTRA)


[Autoría del texto principal: José Manuel Tarrío, Filosofía, 1º de Bachillerato, Editex, Madrid, 2015, unidad 5 y César Tejedor Campomanes, Historia de la Filosofía en su marco cultural, SM, Madrid, 1993, (varios capítulos). Se han hecho modificaciones ajenas a los autores]

(en construcción)


Ana Rioja y Javier Ordóñez, Teorías del universo, Volumen I: De los pitagóricos a Galileo, Editorial Síntesis, Madrid, 1999, p. 15 (seguir leyendo AQUÍ)

¿Cuál es el origen de la realidad?, ¿cómo está compuesta?, ¿posee un orden o regularidad?, ¿tiene alguna finalidad?

La Tierra en el Universo. (2006). Autores: J.M. López Sancho / Mª Carmen Refolio Refolio / Esteban Moreno Gómez / (CSIC). “El modelo de Aristóteles”

Aristóteles fue el primer gran pensador que dio respuesta a todas estas preguntas, ofreciendo la imagen de un universo como un todo ordenado y sometido a una finalidad: cosmos (del latín cosmos ‘universo’, y este del gr. κόσμος kósmos ‘universo’ y ‘ornamento’.

La filosofía de la naturaleza se configura, desde entonces, como una cosmovisión sobre el universo. El desarrollo de su cosmovisión necesitará del aporte de tres ciencias particulares:

  • La cosmología: visión global del universo, es decir, responde a las cuestiones sobre su origen y composición.
  • La astronomía: responde a las cuestiones sobre todo aquello que se relaciona con la parte celeste del universo, es decir, los planetas su distribución en el espacio y sus movimientos.
  • La física: responde a las cuestiones sobre todo aquello que se relaciona con nuestro planeta Tierra, es decir, el movimiento de los seres inertes.

El progreso científico de estas ciencias determinará, en buena medida, las distintas cosmovisiones que han surgido a lo largo de la historia. La ciencia avanza, da nuevas respuestas y, cuando parece que ya está todo explicado, surgen nuevos interrogantes, nuevos retos reflexivos que exigirán el aporte de la filosofía para poder resolverlos de alguna manera: ¿es el universo fruto de una causalidad?, ¿lo es, más bien, de la casualidad? ¿es lo mismo azar que caos?, ¿qué lugar ocupa Dios en todas estas reflexiones?

1. EL UNIVERSO ARISTOTÉLICO

La cosmología aristotélica se deriva de su visión ontológica. La afirmación de que sólo existe un mundo, el mundo sensible, unida a su pasión por escudriñar esta única realidad por medio de la observación, implicará que su propuesta contenga tanto elementos metafísicos como también una detallada descripción de cómo es este universo.

La sustancia, noción clave en su ontología, lo será también en su cosmología. Los distintos tipos de sustancias existentes -en función de los elementos que la forman y no en cuanto a su composición hilemórfica (materia/forma)- determinarán que Aristóteles distinga dos partes diferenciadas en el universo: el mundo sublunar y el mundo supralunar.

El mundo sublunar

La luna será el cuerpo celeste que tomará Aristóteles como punto de separación de ambas partes.

El mundo sublunar estará constituido por todo aquello que quede por debajo de la Luna, es decir, nuestro planeta Tierra. La Tierra, inmóvil y de forma esférica, ocupará una posición privilegiada, pues es el centro del universo. La cosmología aristotélica es, por tanto, geocéntrica y geoestática.

¿Qué tipo de sustancias existen en el mundo sublunar? Las sustancias terrestres, que pueden ser de dos tipos:

  • Sustancias terrestres inertes (no vivientes): compuestas, únicamente, por los cuatro elementos: fuego, aire, agua y tierra.
  • Sustancias terrestres vivientes: por ejemplo, el hombre; poseen, además, alma, principio de vida y de movimiento.

El mundo supralunar, por tanto, es heterogéneo en su composición. Esta matización es esencial para comprender las clases de movimientos que se producen en el mundo sublunar. Para ello, señalemos antes los distintos tipos de cambio propuestos por Aristóteles:

Lo específico de la cuestión que nos ocupa se centra en los cambios de tipo local, que son los estudiados en la física aristotélica. Los cambios naturales se derivan de la propia composición de los seres terrestres inertes. Recordemos que estos están compuestos por los cuatro elementos. Así, en el caso de la piedra, al estar compuesta sobre todo de tierra, y al ser este un elemento pesado, tenderá al lugar que le es propio por su naturaleza y por eso caerá.

Esta explicación aristotélica recibe el nombre de “teoría de los lugares naturales”.

Aristóteles, Acerca del cielo, introducción, traducción y notas de Miguel Candel, Editorial Gredos, Madrid, 1996, Libro III, 2, 300a20, p. 170 (seguir leyendo AQUÍ)

Por tal motivo, todo lo que esté compuesto en su mayor parte de tierra tenderá a estar en el suelo; por encima, todo aquello que contenga agua; seguidamente, lo que contenga aire; finalmente, aquello en lo que predomine el fuego.

Esta teoría, además, explica el tipo de trayectoria que tienen los movimientos -cambios- en el mundo sublunar: todos estos serán ascendentes o descendentes y, al mismo tiempo, rectilíneos.

¿Qué busca este movimiento? El reposo. El movimiento no es más que un paso necesario para alcanzarlo. De ahí que Aristóteles distinguiera los cambios naturales de los cambios violentos. Cuando un arquero lanza una flecha, se produce un cambio violento, pues lo propio de la flecha, como de cualquier objeto, es el reposo. Sin embargo, al actuar un agente exterior -el arquero con su arco-, esta flecha se desplazará durante un tiempo.

¿Cómo se mantiene este movimiento una vez que la flecha abandona el arco? La respuesta es obvia para nosotros, pero no lo era en la época.

Isaac Newton, Principios matemáticos de la Filosofía natural, traducción de Antonio Escohotado, Editorial Tecnos, Madrid, 2003, p. 41 (seguir leyendo AQUÍ)

Según Aristóteles, un movimiento necesita siempre la acción de un agente que lo provoque. Si la flecha ya ha salido del arco, ¿qué agente sigue provocando que esa flecha se siga moviendo? La respuesta es el aire. El aire actuará -como empujándola- hasta que la flecha caiga al suelo. Esto supondrá la no existencia del vacío. Si existiera, la flecha no se podría desplazar.

Aristóteles, Física, introducción, traducción y notas de Guillermo R. de Echandía, Editorial Gredos, Madrid, 1998, Libro IV, 8: “No hay un vacío separado de los cuerpos”, 214b30, p. 253 (seguir leyendo AQUÍ)

¿Qué implica toda esta explicación aristotélica sobre el cambio en el mundo sublunar?

  • El mundo sublunar aristotélico posee un carácter esencialista y finalista. Esencialista, porque los movimientos están en función de la naturaleza (esencia) de las sustancias; finalista, porque cada sustancia tiende al fin que le es propio, es decir, ocupa su lugar natural.
  • El movimiento se explica por esencias y finalidades. Es importante señalar que la acción de la gravedad era desconocida en el pensamiento clásico. En cuanto a los cambios violentos, las implicaciones que una fuerza ejercida sobre un cuerpo tiene sobre su movimiento tampoco eran conocidas.
  • El tiempo, sin ser el movimiento, estará intrínsecamente unido a él. El tiempo es la medida del movimiento respecto a lo anterior y posterior.

El mundo supralunar

El mundo supralunar -todo aquello que está más allá de la Luna, ella incluida- adquiere una distribución por capas esféricas y concéntricas entre las que se disponen los cuerpos celestes que lo componen y en el siguiente orden: Luna, Mercurio, Venus, Sol, Marte, Júpiter, Saturno, Esfera de las estrellas fijas. Los planetas mencionados son los que se conocían en aquella época por poder ser observados de manera natural; por tanto, eran los que existían.

A diferencia del mundo sublunar -heterogéneo en su composición-, todos los cuerpos celestes, al igual que la materia que conforman esas capas esféricas, están compuestos de éter, que posee una serie de características: es transparente -aunque visible en los planetas-, inalterable, incorruptible, eterno, como todo el universo aristotélico, y posibilita la no existencia del vacío. Todo en el mundo supralunar es éter. El mundo supralunar es, por tanto, homogéneo.

Esta homogeneidad implica que todo el movimiento que se produce en este mundo sea siempre el mismo: movimiento circular y uniforme. La falta de uniformidad es propia de la heterogeneidad.

Ahora bien, todo movimiento necesita un agente que lo provoque. En este mundo supralunar, cada esfera produce el movimiento de la posterior y, así, hasta la última de ellas, la Esfera de las estrellas fijas.

¿Qué agente origina el movimiento de esta Esfera de estrellas fijas? El motor inmóvil. La cosmología aristotélica está, de nuevo, en consonancia con su propuesta metafísica.

¿Qué implicaciones se desprenden de esta descripción del mundo supralunar?

  • En primer lugar, la distinta perfección y jerarquización del universo y de los seres que lo componen. El mundo sublunar, sometido al cambio y a la degeneración, es imperfecto. El mundo supralunar es perfecto. La máxima perfección, el motor inmóvil, absoluto reposo y acto puro: dios físico y dios metafísico aristotélico.

  • Este mundo, como el anterior, es finalista y esencialista. Se mueve y es en función de su naturaleza.
  • El universo, en su conjunto, es eterno. La existencia del motor inmóvil confiere al universo esa característica. Al ser eterno, es incorruptible.
  • Se mueven las esferas, no los cuerpos celestes. La atracción gravitacional de los planetas tampoco era conocida.
  • No existe el vacío y, en definitiva, tampoco existe el espacio en el sentido en que lo entendemos hoy. El espacio, en todo caso, coincide con el universo en su conjunto. Más allá no hay nada. No tiene sentido preguntarse qué hay más allá del espacio. El universo es finito. Su límite viene marcado por la Esfera de las estrellas fijas.
  • El tiempo, ligado al movimiento, es eterno, como lo es el universo y el movimiento circular y uniforme de los cuerpos celestes.
  • La cosmología aristotélica, en su conjunto, es una cosmología cualitativa. La esencia y finalidad de su universo confiere primacía a una visión y explicación cualitativa del mismo. Esto, a su vez, confiere la primacía de la causa final como explicación del movimiento.

2. EL PARADIGMA ARISTOTÉLICO-PTOLEMAICO

Forma parte del mérito de Aristóteles proponer un sistema cosmológico basado, en algunas de sus propuestas, en la observación empírica de la realidad.

Así, por ejemplo, la Tierra debía ser esférica, pues en los eclipses la sombra de la Tierra proyectada sobre la Luna era redonda; asimismo, la compleja distribución del mundo supralunar ofrecía una explicación plausible del movimiento de los cuerpos celestes, especialmente del de las estrellas y del Sol.

Sin embargo, Aristóteles ofrece propuestas singulares que serán desechadas con el tiempo. Además, el modelo aristotélico no proporcionará una explicación plausible del movimiento de los planetas, pues en ellos no siempre se observaba un movimiento circular y uniforme.

Esta imprecisión del movimiento de los planetas se conoce con el nombre de “movimientos retrógrados” por los cuales los planetas retroceden, en ocasiones, en su trayectoria, para, posteriormente, seguir su curso natural con respecto a su movimiento alrededor de la Tierra.

Claudio Ptolomeo (87-170 d. C.), astrónomo de Alejandría, abordará esta cuestión en su obra Almagesto.

Según Ptolomeo, las imprecisiones en la observación del movimiento de los planetas no son tales, sino que se deben a que los planetas poseen un doble movimiento circular, los epiciclos.

Esta cuestión del movimiento retrógrado de los planetas constituirá el tema básico de debate de los posteriores modelos explicativos del universo.

Los planetas se supone que se mueven en un círculo pequeño llamado epiciclo que, a su vez, se mueve a lo largo de un círculo más grande llamado deferente.

El Almagesto representa una propuesta cosmológica completa que, en sus tesis principales, suscribe las propuestas aristotélicas. Por tal motivo, se suele considerar la cosmología aristotélico-ptolemaica como un todo explicativo.

Almagesto. Edición latina de 1541 digitalizada y conservada en la Biblioteca Complutense. “Almagesto es el nombre árabe de un tratado astronómico escrito en el siglo II por Claudio Ptolomeo de Alejandría, Egipto. Contiene el catálogo estelar más completo de la antigüedad que fue utilizado ampliamente por los árabes y luego los europeos hasta la alta Edad media, y en el que se describen el sistema geocéntrico y el movimiento aparente de las estrellas y los planetas. (…) El libro original de Ptolomeo estaba escrito en griego y se titulaba Hè Megalè Syntaxis, (Composición matemática en español). Las primeras traducciones de esta obra al árabe fueron realizadas alrededor del siglo IX, patrocinadas por el califa Al-Ma’mun. Los árabes le dieron el nombre Al-Majisti, El más grande, y de aquí derivó el nombre final con el que sería conocido más tarde. Durante todo este tiempo la obra estuvo prácticamente desconocida en Europa. Occidente redescubrió el Almagesto a través de las versiones árabes. Las teorías astronómicas contenidas en este tratado, estuvieron vigentes durante catorce siglos, influyendo en el pensamiento astronómico y científico hasta bien entrado el siglo XVI con la llegada del sistema heliocéntrico y la revolución científica” (El Almagesto de Ptolomeo. Conferencia de Antonio Arribas, UCM)

Los intentos de solución por parte de Ptolomeo supusieron, en definitiva, la elaboración de una teoría sumamente compleja y enrevesada que pretendía, más que explicar el porqué de lo observado, adaptar la realidad al paradigma aristotélico. Por otra parte, la justificación última del movimiento será la misma: el primer motor que mueve sin ser movido.

“Versión del modelo de Ptolomeo, una pequeña modificación del modelo de Hiparco, tal como llegó al Almagesto. Obsérvese que aquí es Venus el planeta más cercano al Sol, y Mercurio el más cercano a la Tierra. Asimismo se puede notar la influencia de las teorías pitagóricas en el empleo del círculo como figura perfecta (…) Los planetas describían pequeños círculos (epiciclos) cuyo centro se desplazaba sobre un círculo mayor (deferente) alrededor de la Tierra. Ptolomeo empleó más de ochenta círculos, entre deferentes y epiciclos, para describir el movimiento de los astros alrededor de la Tierra. Esta se suponía inmóvil y situada en el centro del universo (modelo geocéntrico)”. La Tierra en el Universo. (2006). Autores: J.M. López Sancho / Mª Carmen Refolio Refolio / Esteban Moreno Gómez / (CSIC). “La revolución científica.”

“Ptolomeo explica sus observaciones recurriendo a los epiciclos, representados en naranja y a los deferentes, en color azul. Copérnico también recurre a ellos, aunque los emplea de manera mucho más limitada” (FISICALAB)

3. LA COSMOLOGÍA MEDIEVAL: SANTO TOMÁS DE AQUINO

La cosmología medieval tomará como propias las tesis aristotélicas-ptolemaicas, aunque armonizará el origen del universo con las exigencias de los dogmas de fe, especialmente el referido al origen del universo como acto creador de Dios y desde la nada.

La creación de Adán (Creazione di Adamo), Miguel Ángel, 1511

La eternidad de la materia, del universo en su conjunto, constituirá el punto clave que habrá que resolver para la necesaria armonización entre fe y razón. Esta tarea la emprenderá Tomás de Aquino (1224-1274) con la demostración de la existencia de un Dios eterno que crea desde la nada.

La demostración de la existencia de Dios

Santo Tomás, para demostrar la existencia de Dios, asumió los principios básicos de la epistemología y de la física aristotélica.

[Demostrar algo a posteriori es demostrar la existencia de la causa a partir de sus efectos (es decir, lo anterior por lo posterior). La demostración inversa se llama a priori].

Tomás procede, para demostrar la existencia de Dios, no a partir del concepto de “Dios” (cuya existencia no es una verdad de evidencia inmediata para el hombre), sino a posteriori, es decir, a partir de la existencia real de cosas cuya existencia misma debe explicarse como efecto de una causa última.

Tomás de Aquino propondrá cinco maneras diferentes de demostrar la existencia de Dios: las cinco vías tomistas. Las tres primeras reflejan, especialmente, esa impronta aristotélica, influencia que se evidencia en el esquema común que poseen en su desarrollo.

  1. Punto de partida: hecho observable por los sentidos.
  2. Aplicación de la causalidad aristotélica (todo lo que sucede tiene necesariamente una causa).
  3. Imposibilidad de un proceso infinito regresivo: demostración a posteriori.
  4. Afirmación de la existencia de Dios.

Primera vía: vía del movimiento. Es innegable, y así nos lo muestran los sentidos, que en el mundo hay cosas que se mueven. Todo lo que se mueve es movido por otro y, así, sucesivamente. Siendo imposible una regresión infinita de cosas que sean movidas por otras, es necesario llegar a un primer motor que no sea movido por nadie: Dios como primer motor.

Santo Tomás de Aquino, Suma teológica, Parte 1ª, Cuestión 2ª, Artículo 3: ¿Existe o no existe Dios?. (Versión electrónica disponible AQUÍ)

The Túzaro, “Demostrando que existe Dios” (https://thetuzaro.wordpress.com/tag/santo-tomas-de-aquino/)

Segunda vía: vía de la causalidad. Tiene una formulación parecida a la anterior. Todo efecto tiene una causa. Esta causa nos remite a una causa anterior que dé razón de ella. Siendo imposible una regresión infinita de causas que sean causas, es necesario llegar a una primera causa que no haya sido causada: Dios como causa primera.

Tercera víavía de la contingencia. Las cosas son contingentes, es decir, son y dejarán de ser. Lo que deja de ser no es eterno. Por tanto, procede de algo anterior ya existente. Siendo imposible una regresión infinita de seres contingentes que dan lugar a otros, es necesario llegar a un ser que no sea contingente: Dios como ser necesario.

Cuarta vía: vía de los grados de perfección. Observamos que en la naturaleza existen seres con mayor o menor perfección. La perfección es una cualidad que se relaciona con un modelo con el que comparar. No es posible una regresión infinita de modelos comparativos. Por tanto, es necesario llegar a un ser que sea la máxima perfección: Dios como ser perfectísimo.

Quinta vía: vía del gobierno del mundo. Los seres naturales, la naturaleza en su conjunto, obran en función de un fin. Como no poseen entendimiento, deben ser dirigidos por un ser inteligente. Por tanto, ese ser ha de existir: Dios como ser inteligente que ordena la naturaleza.

4. EL GIRO COPERNICANO

El sabio renacentista, muy influido por la tradición griega, desconfiará progresivamente de una visión del universo escasamente empírica e impregnada de elementos metafísicos como lo era el modelo aristotélico-ptolemaico.

Nicolás Copérnico (1473-1543), en su obra Sobre las revoluciones de las esferas celestes (De revolutionibus orbium coelestium), publicada en el año de su nacimiento, someterá el paradigma aristotélico-ptolemaico a una profunda crítica.

Copérnico planteará su argumento según el modo establecido por Guillermo de Ockham (1280-1349): la explicación más sencilla -de cualquier fenómeno- deberá ser la verdadera (conocido como la “navaja de Ockham”). Todo el complejo sistema ptolemaico sería mucho más simple, explicativo y predictivo si la Tierra dejara de ocupar su lugar preeminente y este fuera ocupado por el sol: modelo heliocéntrico frente a modelo geocéntrico.

“En su obra De revolutionibus orbium coelestium (Las revoluciones de las esferas celestes), publicada justo antes de su muerte, el astrónomo polaco Nicolás Copérnico (1473-1543), sostenía que el sol era el centro del universo y que la Tierra se movía en el cielo como un planeta más. Copérnico anticipó que sus ideas serían controvertidas y esperó más de 30 años para publicar su libro. De Revolutionibus comienza con un breve argumento a favor del universo heliocéntrico y sigue con una extensa serie de pruebas matemáticas y tablas astronómicas. Copérnico no intentaba cuestionar la reconocida sabiduría de astrónomos y pensadores religiosos; sino más bien buscaba descubrir un orden más elegante en el universo. Aunque sus ideas fueron revolucionarias, se basaban en una línea de pensamiento que ya existía. Filósofos y astrónomos estaban perplejos desde hacía tiempo por el movimiento de Mercurio y Venus. Platón y Eudoxo habían notado que esos planetas nunca se desviaban muy lejos del sol: era casi como si estuvieran atados al sol, ya que solo podían moverse un poco hacia delante o un poco hacia detrás de él. En el siglo V, Marciano Capella había argumentado que Mercurio y Venus orbitaban alrededor del sol, que, a su vez, giraba alrededor de la Tierra. Aristarco de Samos había propuesto un sistema heliocéntrico, y los pitagóricos anteriores sostenían que el sol era el «fuego central». Si bien no formaban parte de la corriente de pensamiento dominante, todas estas fueron ideas sobre las que Copérnico basó su obra. Aunque hizo contribuciones revolucionarias a la astronomía, su concepción del sistema solar era fundamentalmente diferente de la que tiene la ciencia actual. Su modelo todavía suponía un movimiento circular perfecto en los cielos. Esto significaba que, como Ptolomeo, tenía que utilizar círculos concéntricos, o epiciclos, para explicar el movimiento de los planetas. Los círculos de Copérnico eran mucho más pequeños que los del sistema ptolemaico, pero de todas maneras eran necesarios para que su modelo funcionara. Astrónomos posteriores, como Johannes Kepler (1571-1630), Galileo (1564-1642) e Isaac Newton (1642-1727), tomaron como base la obra de Copérnico para avanzar en la comprensión humana del sistema solar(Las revoluciones de las esferas celestes, Biblioteca digital mundial)

El Sol, con cierta aproximación, estaría en el centro del universo. Todo lo demás, giraría a su alrededor, incluido nuestro planeta (movimiento de traslación). La Tierra, además, poseería otros dos tipos de movimiento, el de rotación sobre sí misma y el de inclinación de su eje: modelo geodinámico frente a modelo geoestático.

No obstante, y pese al giro drástico que supuso su concepción heliocéntrica sobre el universo -la Tierra tan solo sería un planeta más y el hombre dejaría de ser el centro de la creación-, Copérnico sostuvo tesis que eran propias del anterior paradigma como las referidas al movimiento circular de los planetas y a la finitud del universo.

Esto, además, implicó que su sistema fuese igualmente confuso, pues el movimiento circular obligaba a recurrir a las complicaciones de los epiciclos. El motivo: el no contar con una física apropiada -basó sus trabajos en la física aristotélica- para simplificar sus propuestas. Será necesario esperar a las aportaciones de Giordano Bruno, Johannes Kepler y Galileo Galilei para superar estas deficiencias.

“Filósofo, astrónomo y matemático italiano, que también cultivó la poesía. Sus tesis sobre la infinitud del universo y el panteísmo que de ello se derivaba chocaron con las doctrinas eclesiásticas. En su cosmos el Sol representaba ser una estrella más (…). Bruno, fraile dominico, fue acusado por la Inquisición de hereje y quemado vivo en la actual Piazza dei Fiori de Roma en febrero de 1600. De su proceso se encargó Roberto Belarmino, quien posteriormente se responsabilizaría del de Galileo Galilei” (Encyclopaedia Herder)

5. HACIA LA COSMOLOGÍA MODERNA

Giordano Bruno (1548-1600), filósofo y astrónomo renacentista italiano, defendió el heliocentrismo de Copérnico y sometió a crítica la tesis de las esferas fijas y el hecho de que estas supusieran un límite del universo.

El universo no tiene límites. Pero, si no tiene límites, tampoco tiene centro. Esto implica, entre otras cosas, que cualquier punto puede ser considerado como centro y todo lo demás como periferia.

Y lo contrario también sería válido; además, un universo infinito conlleva la posibilidad de infinitos mundos.

Sus tesis, a pesar de ser meramente especulativas por no contar con apoyo empírico ni físico-matemático, son sumamente sugerentes y abrieron un nuevo campo de cultivo a futuras explicaciones, teóricas y comprobadas, de pensadores posteriores.

El proceso de Giordano Bruno a cargo de la Inquisición romana. Relieve de bronce de Ettore Ferrari (1845-1929), Campo de´ Fiori, Roma.

Retrato de Johannes Kepler (ca. 1620). Óleo sobre lienzo. Straßburg: Bibliothek der Universität. (UCSB High Energy Physics)

Johannes Kepler (1571-1630), astrónomo y matemático alemán, aportó un apoyo matemático más firme que el de las tesis copernicanas. Su formulación se fundamentará y se verificará con la experiencia empírica y se concretará en las conocidas como tres leyes de Kepler, cuya formulación simplificada suele representarse así:

La primera ley establece que los planetas siguen una órbita elíptica, en uno de cuyos focos se encuentra el Sol. (figura superior) (Museo Virtual CSIC)

“Los focos de la elipse son dos puntos. Respecto de ellos la suma de las distancias a cualquier otro punto de la elipse es constante” (Wikipedia)

  • Ley de áreas: Las áreas barridas por los radios vectores de cada planeta en tiempos iguales son también iguales.

(La segunda ley se refiere a la velocidad de los planetas en su órbita: Al acercarse al Sol aumentan su velocidad de manera que los radios que unen planeta y Sol barran áreas iguales en tiempos iguales.)

  • Ley de períodos: Los cuadrados de los períodos de revolución (p₁ p₂) de dos planetas cualesquiera son proporcionales a los cubos de sus distancias medias al Sol. Es decir:

“Su 3ª ley relaciona los periodos de revolución (el tiempo que tarda en recorrer la órbita completa) de los planetas con sus distancias medias al Sol: El cuadrado del periodo es proporcional al cubo de la distancia media al Sol” (Museo Virtual de la Ciencia, CSIC)

(El período orbital de los planetas al cuadrado es proporcional al cubo de la distancia media al Sol)

Las dos primeras leyes de Kepler modificaban notablemente el sistema de Copérnico y derruían dos de los principios fundamentales del aristotelismo: la circularidad de los movimientos y la uniformidad del movimiento.

Y el hecho de que la velocidad de los planetas no fuera uniforme no rompía la armonía del cosmos: la armonía ya no residía en la regularidad de las figuras geométricas y de las velocidades, sino en la ley matemática que las rige.

Desde el momento en que Copérnico puso en movimiento a la Tierra y la convirtió en un planeta, desapareció la distinción entre los mundos supralunar y sublunar. Ya no tenía ningún sentido afirmar que los demás cuerpos celestes se componían de éter, y únicamente la Tierra -que, sin embargo, era un planeta más y estaba sometida a las mismas leyes y movimientos- se componía de los cuatro elementos. Pero fue Galileo quien terminó definitivamente con la heterogeneidad del universo.

Galileo Galilei (1564-1642), sabio renacentista nacido en Pisa, dedicó sus observaciones empíricas -uso del telescopio- y su formalización matemática a demostrar las tesis sostenidas por Copérnico.

“En 1609 tuvo noticias de que en Holanda habían inventado un tubo amplificador, a base de lentes. A los tres meses construyó su primer telescopio, que inmediatamente utilizó para la observación astronómica. Galileo Galilei está considerado como el padre de la astronomía moderna. Se apoyaba en el modelo copernicano del universo, donde el Sol estaba situado en el centro” (Museo Virtual de la Ciencia, CSIC)

Sus observaciones astronómicas, especialmente de la Luna, y la comprobación de que el satélite tiene la misma composición que la Tierra, significaron una crítica demoledora de la doble composición del universo sostenida por Aristóteles.

“Lo primero que observó es que la Luna tiene valles y montañas, cuya altura calculó a partir su sombra sobre la superficie lunar. Era tan parecida a la Tierra que a partir de estas observaciones muchos pensaron que la Luna podría ser un lugar con vida. Estos son los dibujos de la Luna realizados por Galileo a partir de sus observaciones con el telescopio” (Museo Virtual de la Ciencia, CSIC)

Sus estudios sobre las leyes de la inercia facilitarán, en grado máximo, las leyes de Newton y la superación de la física aristotélica. Su obra supondrá, en definitiva, el descrédito definitivo del sistema aristotélico-ptolemaico.

Galileo ante el tribunal de la Inquisición. Óleo de Joseph Nicolas Robert-Fleury (1847). «Galileo finalmente llevado ante la Inquisición en 1637 acusado de herejía, abjuró de su doctrina (como entonces se llamaba a las teorías). Cuenta la leyenda que, no obstante, murmuró: “Eppur si muove” señalando la tierra con el pie» (Museo Virtual de la Ciencia, CSIC)

6. EL PARADIGMA NEWTONIANO

«Es, casi con seguridad, el mayor científico de todos los tiempos. Con él culmina y termina la revolución científica iniciada por Copérnico. Como él mismo decía, “si he visto más lejos que otros hombres, es porque me he subido sobre los hombros de muchos gigantes”» (Museo Virtual de la Ciencia, CSIC)

La obra del filósofo y matemático inglés Isaac Newton (1642-1727) y, en especial, su obra Principios matemáticos de la Filosofía Naturalpublicada en 1687, constituye la culminación de ese proceso de revolución científica y cosmológica iniciada por Copérnico en 1543 con motivo de la publicación de Las revoluciones de las esferas celestes.

El tiempo que transcurre entre la publicación de ambas obras -escasamente siglo y medio- será suficiente para que el sistema aristotélico-ptolemaico pase a formar parte del pasado.

“Publicados en Londres en 1687, los principios matemáticos de la filosofía natural son uno de esos libros que todo el mundo cita pero muy pocos han leído; pues si el puesto que ocupa en la historia del pensamiento es tan principal como acreditado, su lectura presenta serias dificultades debidas a la complejidad propia de alguno de sus teoremas, junto a la sujeción deliberada del autor a las reglas del método geométrico en su demostración. Como es bien sabido, Newton resuelve aquí el teorema de los movimientos planetarios a la vez que los une a lo terrestres mediante una misma dinámica y una ley universal de gravitación; discute y explica fenómenos como el del movimiento de los cometas o las mareas; sienta las bases de la hidrostática, la hidrodinámica y la acústica; demuestra la imposibilidad de la hipótesis cartesiana de los vórtices; descubre, define por primera vez de modo no contradictorio y da reglas prácticas para la derivación e integración de funciones; y sistematiza un modo de estudio de la Naturaleza (a la que deben hacerse preguntas explícitas y cuantitativas mediante los experimentos) y de exposición de los conocimientos adquiridos mediante métodos matemáticos: lo que desde él se conoce propiamente como física. En esta edición los Principia van precedidos de un exhaustivo estudio preliminar de su preparador, Antonio Escotado, donde se revisan y se aclaran los problemas de la obra” (Ficha del libro, Editorial Tecnos).

Algunas cuestiones esenciales para cualquier cosmología quedaban aún por resolver, especialmente las referidas al movimiento de los planetas y al hecho de por qué estos no se precipitaban sobre el Sol. La formulación de la ley de gravitación universal supondrá la respuesta a todas esas cuestiones.

Al mismo tiempo, las conocidas como leyes de Newton proporcionarán una explicación definitiva del movimiento de los cuerpos.

En el libro tercero de sus Principia, Newton desarrolla sus “Reglas del filosofar”, que suponen un adelanto de lo que será su física.

Son cuatro reglas que nos ofrecen la imagen de una naturaleza sin causas superfluas (recordemos la complejidad explicativa del sistema aristotélico-ptolemaico), uniforme (ya no tendrá sentido hablar de realidades distintas entre el mundo sublunar y el supralunar) y congruente (lo que es aplicable a nuestro planeta es aplicable al universo).

Isaac Newton, Principios matemáticos de la Filosofía natural, traducción de Antonio Escohotado, Editorial Tecnos, Madrid, 2003, p. 461 (seguir leyendo AQUÍ)

La física, con su método inductivo, será la ciencia válida para desentrañar la naturaleza en su conjunto.

Leyes de Newton

En el libro primero de su obra Principia…, Newton desarrolla sus tres leyes referidas al movimiento:

1. Todo cuerpo sigue en su estado de reposo o de movimiento uniforme rectilíneo, salvo que sea obligado a cambiar dicho estado por fuerzas aplicadas.

Isaac Newton, Principios matemáticos de la Filosofía natural, traducción de Antonio Escohotado, Editorial Tecnos, Madrid, 2003, p. 41 (seguir leyendo AQUÍ)

Leyes De Newton (Juanele, Moco-Comics, 2014)

Esta ley -conocida como “principio de inercia” y ya postulado por Galileo- somete a crítica la tesis aristotélica referida a los movimientos locales violentos.

Así, la famosa flecha lanzada por el arquero caerá al suelo porque sobre ella actúan dos fuerzas una vez que ha sido lanzada. Una que retarda su velocidad, la fricción con el aire, y otra, la fuerza de gravedad, con la que será atraída hacia la superficie terrestre.

Un cuerpo sobre el que no actuara ninguna fuerza mantendría su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme.

Si forzamos el ejemplo de la flecha, podríamos afirmar que, si lo anterior no fuera así, la flecha nunca caería y mantendría una trayectoria rectilínea y uniforme para siempre.

Esta ley tiene una comprobación empírica. Cuando vamos en un vehículo y este frena, nuestro cuerpo tiende hacia adelante. Intenta, así, mantener su movimiento inercial.

Esta ley nos remite a otro punto esencial en la física newtoniana, los llamados sistemas de referencia. Son de dos tipos: sistemas de referencia inerciales y sistemas de referencia no inerciales.

Movimiento y Sistemas de Referencia, en FISICALAB

  • Los “sistemas de referencia inerciales” son aquellos en los que se dan la condiciones enumeradas en la ley. En ellos son aplicables todas las leyes físicas newtonianas.
  • Los “sistemas de referencia no inerciales” son aquellos en los que esas condiciones enumeradas en la ley no se dan.

A la cuestión de si existen, en la práctica, sistemas de referencia inerciales habría que responder que no. Sin embargo, en nuestra experiencia diaria, los movimientos suelen darse a velocidades que, por su magnitud -son muy pequeñas-, hace que podamos tratarlos como sistemas inerciales y, por tanto, será posible aplicar las leyes de Newton para dar razón de ellos.

“Se denominan sistemas de referencia inerciales a aquellos en los que se cumple el principio de inercia: para que un cuerpo posea aceleración ha de actuar sobre él una fuerza exterior. En estos sistemas se cumplen, por extensión los otros dos principios de la dinámica de Newton. En la figura inferior se representa un tren que viaja a velocidad constante. En el interior de un vagón hay una caja. El movimiento de la caja, es descrito por cada observador O y O’ de diferente manera. Como ambos sistemas de referencia son inerciales, para explicar el movimiento de la caja, no necesitan echar mano de ninguna fuerza exterior. Si la caja acelera es porque hay una fuerza que actúa sobre ella; si no acelera, no hay ninguna fuerza actuando sobre ella” (Sistemas de referencia inerciales, Recursos educativos CNICE)

Aclaremos la cuestión con un ejemplo: la Tierra se mueve, sin embargo, nosotros no experimentamos que nos estamos moviendo. Esto es así porque la velocidad de movimiento de la Tierra -aunque no nos parezca así- es muy pequeña. Por tanto, podemos considerarla, en su conjunto, como un sistema inercial.

Aprovechamos esta argumentación para apuntar lo siguiente: Einstein someterá este razonamiento -piedra angular de la física newtoniana- a una profunda crítica. Si lo que entra en juego es la velocidad de la luz300.000 km es una velocidad considerable-, no será posible tomar ese hipotético sistema de referencia como inercial y, por tanto, la física newtoniana no será aplicable.

Expongamos, ahora, otra cuestión referida a los sistemas de referencia. Los explicaremos con un ejemplo: imaginemos que vamos en el interior de un tren en marcha y que un amigo se acerca, desde el final del vagón, hacia nosotros. Nuestra impresión es que lo hace a un paso tranquilo; sin embargo, fuera de este sistema de referencia, un observador que contemplara, por ejemplo, la escena desde fuera del tren y desde el andén no percibiría lo mismo, pues su sistema de referencia es distinto. Nuestro amigo se movería, en este caso, a gran velocidad.

En los dos casos, aunque los sistemas de referencia sean distintos, podremos explicar ambos movimientos y medirlos porque, tomados por sí mismos, funcionarían como sistemas inerciales.

La persistencia de la memoria, Salvador Dalí, 1931

Esto implicará que tiempo y espacio sean, para Newton, absolutos, es decir, siempre podremos encontrar ese sistema de referencia que dé razón del movimiento. Nuevamente, con Einstein, y si la luz interviniera en la situación descrita, esta formulación newtoniana será descartada.

2. El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza que actúa sobre el cuerpo; y tiene lugar en la dirección en que se aplica la fuerza.

Isaac Newton, Principios matemáticos de la Filosofía natural, traducción de Antonio Escohotado, Editorial Tecnos, Madrid, 2003, p. 41 (seguir leyendo AQUÍ)

El cambio de movimiento es la aceleración. Esta ley se expresa con la siguiente fórmula matemática: F=m·a.

La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la suma de fuerzas que actúan sobre ese objeto (Fuerza neta) e inversamente proporcional a su masa.

Esta segunda ley, si aplicamos el paralelismo que estamos estableciendo con las tesis aristotélico-ptolemaicas, implica, entre otras cuestiones, una descripción del movimiento en términos cuantificables. De esta forma, el carácter cualitativo del paradigma aristotélico-ptolemaico queda definitivamente superado.

3. A cada acción se le opone una reacción igual; o las acciones mutuas entre dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentidos opuestos.

Isaac Newton, Principios matemáticos de la Filosofía natural, traducción de Antonio Escohotado, Editorial Tecnos, Madrid, 2003, p. 42 (seguir leyendo AQUÍ)

Cuando, por ejemplo, saltamos sobre el suelo, ejercemos una fuerza contra él (acción); al mismo tiempo, el suelo ejercerá una fuerza igual sobre nuestro pie, aunque en sentido opuesto (reacción). Estas fuerzas no se anulan, pues, en definitiva, se están ejerciendo sobre cuerpos distintos. Los accidentes de tráfico demostrarían también el contenido de esta ley.

Esta tercera ley establece una interacción entre las fuerzas y los objetos en los que se ejercen esas fuerzas. Todo es cuestión de fuerzas (primacía de las causas eficientes) y no de las causas finales como pretendía el modelo aristotélico.

Ley de la gravitación universal

Todos los cuerpos, por tener masa, se atraen entre sí: en esto consistiría la gravedad. La Tierra tiene masa; una piedra también; por tanto, la Tierra atrae a la piedra y la piedra a la Tierra. Si soltamos una piedra desde lo alto, sin impulsarla, esta cae al suelo. ¿Por qué no ocurre al revés? Es decir, ¿por qué no es la Tierra la que es atraída por la piedra?

La gravedad es una fuerza. La Tierra atrae a la piedra y la piedra, al planeta. La fuerza de atracción es la misma (3ª ley de Newton). Sin embargo, la diferencia de masas es enorme. Por eso, la Tierra no salta hacia la piedra y, a su vez, la piedra, cuando es lanzada, no se pierde en el vacío.

Pongamos otro ejemplo. Me peso en mi casa; después -exageremos- me vuelvo a pesar en la cima del Everest. ¿Pesaré lo mismo? No. ¿Por qué? Porque el peso es una fuerza de atracción.

Anteriormente hemos apuntado que, a mayor masa, mayor fuerza de atracción; pero esta afirmación no está completa del todo. Las fuerzas de atracción aumentan o disminuyen en función de la distancia de separación entre los cuerpos. Por este motivo, pesaremos menos en la cima del Everest.

Aunque la explicación es más compleja, lo expuesto nos sirve para comprender lo propuesto por Newton en su ley de gravitación universal: la fuerza con la que se atraen dos cuerpos es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias que los separan.

La formulación matemática de esta ley es la siguiente:

F es la fuerza, m las masas, r la distancia entre los cuerpos y G la constante de gravitación universal.

Para comprender el alcance de esta ley, debemos relacionarla con las tres leyes de Newton y sus reglas del filosofar.

La ley de gravitación universal es consecuencia de las tres leyes del movimiento y, en especial, de la 2ª, en la que la fuerza se relacionaba con la masa y la aceleración. Las reglas del filosofar nos muestran una naturaleza congruente, es decir, lo que es aplicable a nuestro planeta es aplicable al universo.

¿Explicaríamos la problemática asociada con el movimiento de los planetas si aplicamos estas mismas leyes? ¿Por qué los planetas se mueven así y no de otra manera? ¿Por qué no se precipitan sobre el Sol? La ley de gravitación universal solucionaría estas cuestiones.

Los planetas se atraen entre sí y lo hacen en función de sus masas y de la distancia que los separa. El cuerpo celeste con más masa es el Sol. Por este motivo, los planetas giran alrededor de él. Ahora bien, ¿por qué no se precipitan sobre el Sol como lo hace la piedra sobre la Tierra?

La respuesta nos remite, nuevamente, a la gravedad y al propio movimiento del Sol. Es cierto que los planetas son atraídos por el Sol, es decir, se precipitan hacia el Sol. Sin embargo, como el Sol, a su vez, también se mueve, esta caída no es en línea recta -como sucede en el caso de la piedra-, sino que se produce en forma de parábola.

Esta fuerza de gravedad interactúa con la inercia. La gravedad tira del planeta hacia abajo, hacia el Sol; la inercia empuja el planeta hacia delante. Como esto ocurre continuamente, los planetas quedan encerrados en un órbita -movimiento elíptico y cerrado- permanentemente. Esto, además, es aplicable también a la interacción de todos los planetas y el Sol entre sí.

Implicaciones del paradigma newtoniano

El paradigma newtoniano trastorna la cosmovisión aristotélica-ptolemaica. Newton y sus predecesores nos ofrecen la imagen de un universo explicable mediante leyes, como un gran reloj, y predecible en sus procesos (determinismo). Además, este universo deberá ser infinito, de lo contrario, todo sus sistema gravitacional se colapsaría.

Este universo, en su grandeza, sitúa al hombre en un papel secundario, pues, en definitiva, las leyes que explican su funcionamiento suponen, al mismo tiempo, que el universo no posee finalidad alguna. Si el universo no posee finalidad, ¿la tiene la existencia del ser humano?

Todo esto afecta, igualmente, al papel que Dios desempeña en este nuevo paradigma. Dios es el gran relojero que ponen en marcha todo el sistema (mecanicismo) y, una vez hecho esto, su papel deja de tener relevancia. El paradigma newtoniano -con un universo creado e infinito- no supone un ateísmo, pero sí abre camino al agnosticismo.

7. EL DEBATE COSMOLÓGICO EN LA ACTUALIDAD: FÍSICA CUÁNTICA Y TEORÍA DE LA RELATIVIDAD

El paradigma newtoniano se mantendrá vigente hasta los albores del siglo XX. El replanteamiento será posible gracias al avance y el progreso científico que se manifestará, fundamentalmente, en el desarrollo de la física cuántica y en las aportaciones de Albert Einstein (1879-1955) con su teoría de la relatividad. La complejidad de la explicación de ambos progresos nos obliga a tratar de facilitar su comprensión y a no presentar una acumulación de datos que la dificultarían.

La física cuántica

¿De qué se ocupa la física cuántica? Un niño pequeño diría que de estudiar cómo se comporta aquello que no se puede ver. Nosotros diremos que tendrá por objeto de estudio la realidad atómica y subatómica.

Si la física cuántica se ocupa de aquello que no se ve, ese mismo niño preguntaría: ¿cómo se puede observar lo que no se ve? Mediante la experimentación. ¿Y qué nos dice esta experimentación? Expliquémoslo mediante la “paradoja del gato de Schrödinger”.

“El experimento del gato de Schrödinger o paradoja de Schrödinger es un experimento imaginario concebido en 1935 por el físico austríaco Erwin Schrödinger para exponer una de las interpretaciones más contraintuitivas de la mecánica cuántica” (Wikipedia)

Encerramos a un gato en una caja cerrada con una ampolla de veneno que tenga una partícula radiactiva como tapón. Si el tapón se desintegra, el gato morirá. Si el tapón no se desintegra, el gato vivirá. ¿Cómo saber si el gato está vivo o muerto? Abriendo la caja para comprobarlo. Si no la abrimos, el gato estará vivo y muerto al mismo tiempo (paradoja).

Algo parecido ocurre con la realidad cuántica. Así, por ejemplo, un electrón estará en todos los sitios al mismo tiempo. Aquí, sobre la mesa, y, al mismo tiempo y ese mismo electrón, en la mesa de un niño que esté en Pekín.

¿Qué ocurre cuando abrimos la caja? Que sabremos qué pasó con el gato. ¿Qué ocurre con la realidad cuántica cuando es observada? Que podremos determinar dónde se encuentra, y, si continuamos con el ejemplo, ese electrón, si no es observado, no será posible determinar dónde se encuentra.

¿Qué implicaciones tiene esto? La realidad, en definitiva, no puede ser observada, pues cuando lo hacemos dejar de comportarse como tal. Sólo es tal como es cuando no la observamos. Esto se conoce con el nombre de “principio de superposición” en física cuántica.

“La superposición cuántica es un principio fundamental de la mecánica cuántica que sostiene que un sistema físico tal como un electrón, existe en parte en todos sus teóricamente posibles estados (o la configuración de sus propiedades) de forma simultánea, pero, cuando se mide, da un resultado que corresponde a sólo una de las posibles configuraciones” (Wikipedia)

Dicho de otra manera: cuando observamos la realidad, determinamos qué realidad es la posible, pero nunca podremos determinar cómo es la realidad en sí misma. La realidad, en sí misma, es indeterminada. Está, al mismo tiempo, en todos los sitios posibles.

Esto, a su vez, implica que, si la realidad está determinada por la observación, nunca sabremos, a priori, qué realidad será la que terminará siendo observada. Como ocurre con la situación del gato: a priori nunca sabremos si está vivo o muerto.

Estamos, así, ante otro de los grandes principios de la física cuántica: el “principio de la medida“. Cuando sometemos la realidad cuántica a esa observación, solo encontraremos uno de los valores posibles. Algo parecido nos indica el “principio de incertidumbre” de Heisenberg.

¿No estará la realidad sometida a cómo la ven nuestros ojos? ¿Cómo será la realidad mientras no es observada? La física cuántica nos muestra una realidad impredecible.

La teoría de la relatividad

¿Qué nos dice la teoría de la relatividad? Es difícil responder con claridad a esta pregunta. Quizá podemos empezar preguntándonos qué entendemos por espacio y tiempo no absolutos, es decir, relativos.

Imaginemos de nuevo que viajamos en el interior de un tren. El tren viaja a una velocidad de 40 km/h y, desde el final del vagón y en el mismo sentido en el que lo hace el tren, vemos que un amigo se nos acerca. Lo hace despacio, a una velocidad de 1 km/h. Desde el andén, un observador ve pasar al tren y a nuestro amigo andando.

¿A qué velocidad viaja el tren para el observador? A 40 km/h. ¿Y mi amigo? A 41 km/h. Bastará con sumar ambas velocidades, Aunque el tren se mueva, ¿notaremos nosotros que nos movemos? No. ¿A qué velocidad  viaja nuestro amigo hacia nosotros? A 1 km/h. Hasta aquí, hemos aplicado lo que hemos mencionado antes acerca de las leyes de Newton y los sistemas inerciales y no inerciales. Espacio y tiempo son absolutos en la física newtoniana.

Rayo de luz solar dispersado por partículas de polvo en el cañón del Antílope, en Estados Unidos (Wikipedia)

Supongamos ahora que lo que se mueve es la luz y que lo hace por el espacio. ¿Cómo lo hace? ¿A qué velocidad? La respuesta a estas preguntas nos remite a otra anterior: ¿qué es la luz?

Newton supuso que la luz estaba constituida por partículas que se movían a gran velocidad. Ahora bien, ¿cómo se propagan esas partículas? El sonido utiliza el aire. ¿Qué utiliza la luz para transportarse? Newton recurrió al éter para explicar este fenómeno.

Algunos científicos de principios del siglo XX, tomando como válida la tesis del éter, idearon un experimento para aclarar estas cuestiones. Se emite un rayo de luz hacia el espacio y en el mismo sentido en el que se desplaza la Tierra. Emitamos otro, pero en sentido contrario al que se desplaza la Tierra.

El experimento de Michelson y Morley fue uno de lo más importantes y famosos de la historia de la física. Realizado en 1887 por Albert Abraham Michelson y Edward Morley, está considerado como la primera prueba contra la teoría del éter. El resultado del experimento constituiría posteriormente la base experimental de la teoría de la relatividad especial de Einstein”. “En la base de un edificio cercano al nivel del mar, Michelson y Morley construyeron lo que se conoce como el interferómetro de Michelson. Se compone de una lente semiplateada o semiespejo, que divide la luz monocromática en dos haces de luz que viajan en un determinado ángulo el uno respecto al otro. Con esto se lograba enviar simultáneamente dos rayos de luz (procedentes de la misma fuente) en direcciones perpendiculares, hacerles recorrer distancias iguales (o caminos ópticos iguales) y recogerlos en un punto común, en donde se crea un patrón de interferencia que depende de la velocidad de la luz en los dos brazos del interferómetro. Cualquier diferencia en esta velocidad (provocada por la diferente dirección de movimiento de la luz con respecto al movimiento del éter) sería detectada” (Wikipedia)

Aplicando lo explicado en el experimento del tren, en el primer caso sumaremos la velocidad de la Tierra a la velocidad de la luz; en el segundo la restaremos (leyes de Newton y sistemas de referencia). Por tanto, el primero de los rayos viajará a una velocidad mayor.

Hagamos que estos dos rayos de luz, tras recorrer una misma distancia significativa, reboten en unos espejos. De esta forma, volverán a sus puntos de partida.

Lo que se comprobó es que eso no era así. Ambos haces de luces llegaban al punto de partida al mismo tiempo. Por tanto, y de entrada, se tuvo que admitir que el éter no existía y que, por tanto, los interrogantes seguían sin resolverse.

En este punto crítico es cuando aparece el genio físico de Einstein para resolver la cuestión: la luz siempre se propaga a la misma velocidad, a una velocidad constante, y esto con independencia del sistema de referencia utilizado.

Por eso, el experimento mostraba los mismos resultados, pues la Tierra no es un sistema de referencia para la luz, no influye en su velocidad, pues nada influye en la velocidad de la luz.

Naturaleza de la Luz: Dualidad Onda – Corpúsculo (FÍSICALAB)

La física newtoniana, por tanto, no es un paradigma explicativo para situaciones en las que intervenga la velocidad de la luz. Esto, a su vez, implica que ni el tiempo ni el espacio son absolutos, porque para la luz no rige ningún sistema de referencia.

¿Qué implica esta teoría? Que tiempo y espacio no son iguales para dos observadores que se mueven a distinta velocidad. Las velocidades que maneja la física newtoniana, al igual que aquella en las que se desenvuelven nuestras vidas cotidianas, son tan pequeñas que esta implicación pasa desapercibida, tanto cuantitativa como cualitativamente.

Sin embargo, si alguien pudiera viajar a la velocidad de la luz, con respecto a aquel o a aquellos que no lo hicieran, experimentaría que el tiempo transcurre más rápido y que el espacio se achica. Por tanto, no es posible hablar de un tiempo separado de su espacio.

Simplificando la cuestión afirmaremos, finalmente, que espacio-tiempo están intrínsecamente unidos a la gravedad, de tal forma que la atracción de los cuerpos, también en el universo, se debe a una deformación de esta dimensión.

  (Extracto del Capítulo 8 de la serie Cosmos, presentada por Carl Sagan en el que se habla sobre la Teoría de la Relatividad de Albert Einstein)

Imaginemos una tupida tela de araña que no se rompiera. Pongamos sobre ella un insignificante mosquito en uno de sus extremos. La tela de araña prácticamente no se deformará, pues la masa del mosquito es muy pequeña. Pongamos, ahora, en el centro de la tela, un balón de baloncesto. La tela de araña se deformará y atraerá al mosquito hacia el centro.

Esto es lo que ocurre en nuestro universo. Así, por ejemplo, la gran masa solar achatará el espacio atrayendo hacia sí a todo lo demás. Además, como espacio-tiempo forman un todo, el tiempo tenderá a transcurrir más lento.

 Redes 149: El universo arrugado

Introducción a la relatividad general (Wikipedia)

“Entrevista sobre Física Cuántica (la rama de la Física que estudia el comportamiento de la materia cuando las dimensiones de ésta son tan pequeñas, en torno a 1.000 átomos, que empiezan a notarse efectos como la imposibilidad de conocer con exactitud la posición de una partícula, o su energía, o conocer simultáneamente su posición y velocidad, sin afectar a la propia partícula) con Sonia Fernández-Vidal, Física y especialista en Óptica Cuántica, que acaba de publicar un libro, La puerta de los tres cerrojos, sobre el tema” (Para Todos La 2 – La física cuántica 16 de mayo de 2011)

El debate cosmológico en la actualidad

La cosmología, en nuestros días, nos ofrece la imagen de un universo diametralmente opuesto al descrito por Newton. Tanto el mundo microscópico -física cuántica- como el mundo macroscópico -relatividad de Einstein- nos dibujan una realidad sometida a la indeterminación y a la relatividad del observador que la interpela. El universo descrito por Einstein es finito, pero ilimitado. Algo así como un globo que se inflara, pero que nunca explotara.

Este nuevo paradigma implica cuestiones filosóficas que van más allá de las referidas. En definitiva, si la realidad en su conjunto es indeterminada y, por si fuera poco, está mediatizada por el observador, ¿qué es en verdad la realidad?

Sobre la cuestión de Dios, surgen importantes y sugerentes reflexiones. La indeterminación implica ausencia de finalidad. ¿No supone esto una contradicción? Es decir, Dios, máxima finalidad, ¿creó sin ninguna finalidad?

Muchos son los científicos que se plantean, precisamente, lo contrario. Imaginemos que lanzamos al aire millones de letras y que estas, al caer al suelo, escriben el texto del Quijote. Una de dos: o se trata de puro azar (indeterminación) o en ese lanzamiento pudo existir una finalidad, es decir, la intencionalidad de que se formara el Quijote. No es más absurdo ni más plausible afirmar una posibilidad que negarla.

Cosmovisiones científicas (apuntes en ODT)

Cosmovisiones científicas (apuntes en PDF)

(…)


flecha izqflecha der


EL CONOCIMIENTO // EL CONOCIMIENTO // Conocer, saber, pensar // Análisis del “conocer” // Procesos del conocimiento // Origen y límites del conocimiento // Apariencia y realidad // EL SABER // El saber // La creencia // La verdad // La crítica // LA CIENCIA // El saber científico // Teoría y realidad // Metodología científica // El progreso de la ciencia // Los límites de la ciencia // Las cosmovisiones científicas sobre el universo (EXTRA)


facebook_logo_detail

Anuncios