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La Historia de la Ciencia de la Astronomía Los científicos que la hicieron avanzar

Creada19-03-2018
Modificada19-03-2018
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Reseña del Documental Ver es Creer de la serie El Universo de Stephen Hawking

Ver es Creer  

El concepto que tenemos del Universo apenas ha cambiado durante siglos. Hasta Galileo.

En los últimos 400 años diversos científicos como Galileo, Newton, Einstein, Hubble o Hawking han hecho descubrimientos que han revolucionado la forma en que vemos el Universo. Desde su origen hasta su posible final en un lejano futuro.

Los telescopios más modernos han descubierto que existen más de 10 billones de estrellas, y alrededor de muchas de ellas hay planetas.

No sé si en el original o en la traducción se cometen varios errores seguidos. Robert Jastrow afirma que hace 10.000 Millones de años la forma de vida más compleja que había en la Tierra eran similares a gusanos, y hace 30.000 millones eran bacterias. Pero hace 10 Giga·años la Tierra no existía y hace 30 Ga no existía el Universo.

Los Primeros Científicos

La Observación científica del Universo comenzó hace unos 3.000 años. Hasta entonces todo lo que veíamos lo intentábamos explicar con mitos y leyendas.

Filósofos griegos como Pitágoras pensaron que debía haber una forma más precisa de entender el Universo, y para ello recurrieron a las matemáticas.

Usando las matemáticas, el filósofo griego Erastótenes ideó un método para saber si la Tierra era plana o redonda. Clavando dos palos de la misma altura en dos ciudades bastante alejadas, una al Norte y otra al Sur, y midiendo la longitud de su sombra más corta a medio día, comprobó que la situada al Sur tenía la sombra más corta, de donde dedujo que la Tierra era redonda. Y midiendo los ángulos de sus sombras pudo calcular con bastante precisión el tamaño de la Tierra.

Pero no todo lo que predicen las matemáticas se ajustaba a todas las observaciones.

Los antiguos astrónomos descubrieron que aunque la mayoría de las estrellas se mueven en el firmamento de una forma regular y previsible, algunas de ellas seguían extraños movimientos.

Cinco estrellas se desplazaban habitualmente entre las demás estrellas, estando cada día un poco más hacia el Este. Pero luego se detenían, comenzaban a moverse hacia el Oeste y unas semanas más tarde volvían a retomar su camino hacia el Este, durante varios meses antes de volver a repetir ese extraño ciclo.

A estas estrellas errantes las llamaron Planetas.

El Universo Geocéntrico

Tolomeo, en el siglo I, argumentó que los planetas recorrían círculos perfectos alrededor de un punto situado en un círculo perfecto. La combinación de ambos movimientos generaban una trayectoria epicicloide que se ajustaba bastante bien a las observaciones realizadas.

Para la Iglesia, la astronomía debía estar basada en el relato de la creación de la Biblia, donde se afirma que la Tierra está en el centro del Universo y el Sol y las estrellas giran a su alrededor, y cualquier teoría científica que corroborara los dogmas de las escrituras era bienvenida.

Y cualquier teoría que las contradijera era considerada herética.

El Sistema Tolemaico fue admitido sin cambios durante quince siglos.

El Universo Heliocéntrico

En el siglo XVI las observaciones astronómicas eran cada vez más precisas y comenzó a haber dudas sobre el sistema tolemaico.

El clérigo Nicolás Copérnico era ferviente admirador de Tolomeo, pero quería simplificar su sistema eliminando las correcciones epicíclicas que había introducido en el movimiento de los planetas.

Se dio cuenta de que si colocaba el Sol en el centro del sistema y la Tierra desplazándose a su alrededor, las observaciones de los planetas desde la Tierra seguirían los movimientos errantes que se observaban en la realidad.

Con bastante exactitud, pero no completa, por lo que el sistema geocéntrico de Tolomeo siguió siendo el preferido.

La Visión del Universo

Copérnico murió en 1.543. Sesenta años más tarde, Johannes Kepler rompió con la tradición de 2.000 años al teorizar que las órbitas planetarias no eran circulares, sino elípticas. Constatando ese hecho, la teoría heliocéntrica de Copérnico sí se ajustaba con total precisión a los movimientos de los planetas, y usando matemáticas mucho más sencillas que las necesarias para explicarlos según la teoría geocéntrica de Tolomeo.

Cuando Galileo publicó sus observaciones corroborando la teoría de Copérnico para que la conociese todo el mundo, la Iglesia se dio cuenta de que esa teoría atacaba la credibilidad de la Biblia y tomó cartas en el asunto, prohibiéndole difundir esas ideas.

Galileo también trabajó en la física, en particular sobre las leyes que describen los movimientos de los objetos.

Durante sus estudios, en 1.609 oyó hablar de un juguete que fabricaban los holandeses con dos lentes en un tubo y que aumentaba el tamaño con el que se podían ver los objetos.

Él lo transformó en un telescopio, y tras mejorarlo comenzó a observar los astros. Comprobó que la Luna no era lisa y brillante como se creía, sino que tenía montañas, cordilleras y valles, igual que la Tierra.

En Enero de 1.610 empezó a observar Júpiter, y en seguida vio cuatro pequeños objetos que orbitaban alrededor de Júpiter.

En pocos días comprobó que sus órbitas alrededor de Júpiter eran bastante regulares y comprendió que se trataba de lunas.

Cuando publicó sus descubrimientos, el mundo se tambaleó, cayendo del Centro del Universo a una posición más humilde alrededor del Sol, que, ese sí, era el verdadero Centro del Universo.

Esta vez la Iglesia no fue tan comprensiva y le condenó a arresto domiciliario en su villa durante el resto de su vida.

El Poder de la Razón

En 1.642 murió Galileo, y ese mismo año nació Isaac Newton.

En 1.660 Newton ingresó en la Universidad de Cambridge. Leyó cuatro o cinco libros de matemáticas. A los seis meses ya empezó a publicar importantes aportaciones y 18 meses más tarde ya era el mayor matemático de su época.

Fabricó el primer telescopio reflector, con un espejo cóncavo de 5 pulgadas  (12'7 cm) que concentraba las imágenes en un sistema convencional de lentes. Este telescopio era dos veces más potente que cualquier telescopio del mismo tamaño de su época.

Una epidemia en Cambridge le hizo regresar a su casa durante un tiempo y entonces concentró sus estudios en las leyes del movimiento de Galileo. Razonó que un objeto sobre el que no se ejerciera ninguna fuerza debería permanecer en reposo o, si ya estaba en movimiento, seguir una línea recta a velocidad constante. Como todos los objetos acababan por caer al suelo, dedujo que la Gravedad era una fuerza que atraía a los objetos.

Y eso no funcionaba sólo con los objetos en la Tierra, sino en cualquier masa, en cualquier lugar del Universo.

Newton aplicó sus teorías a las leyes de Galileo y de los movimientos de los planetas de Kepler, descubriendo que las mismas fuerzas gravitatorias podían explicar ambos fenómenos.

La Ley de la Gravitación Universal de Newton convenció a toda la comunidad científica, incluso a la Iglesia, convirtiéndolo en el más genial científico de la historia.

Los Secretos de la Luz

La admiración por la obra de Newton hizo que muchos aristócratas se aficionaran a la astronomía, y algunos de ellos construyeron telescopios para observar el cosmos.

William Parsons, Tercer Conde de Rosse, hizo construir el telescopio de 6 pies (183 cm) de Parsonstown, en las afueras de Dublín, en 1.850, siendo el más grande del mundo hasta finales de siglo.

Era similar al telescopio de Newton, pero mucho más potente, con capacidad para ver objetos mucho más allá del Sistema Solar. En él se observaron por primera vez las galaxias, aunque en principio se pensaba que eran nebulosas de gas dentro de la misma Vía Láctea.

Líneas de FraunhoferLos astrónomos comenzaron a filtrar la luz de las estrellas y nebulosas a través de prismas de cristal para analizar su espectro. Gracias a la espectroscopia, descubierta por Joseph Fraunhofer en 1.814, las líneas negras que aparecían en el espectro revelaban información sobre qué átomos estaban produciendo esa luz. ¡Podíamos conocer la composición de las estrellas!

Así se pudo comprobar que las estrellas tenían la misma composición que el Sol. Las estrellas eran soles. O, más bien, el Sol, que se consideraba el centro del Universo, no era más que una más de las millones de estrellas que podíamos ver en el firmamento.

Ni siquiera existe nada de especial en nosotros mismos. Nuestro cuerpo está formado por átomos, y los mismos átomos se encuentran en cualquier estrella o cuerpo que podamos ver en el Universo.

La Velocidad de las Estrellas

Pronto se observó que en algunas estrellas las líneas de Fraunhoffer estaban desplazadas en el espectro, unas hacia el Azul y otras hacia el Rojo.

El astrónomo Doppler encontró la explicación al hacer una similitud de las ondas de luz con las ondas de sonido.

Cuando una sirena se acerca a nosotros la escuchamos más aguda que cuando está inmóvil. Y al alejarse el sonido se hace más grave. Lo mismo que oímos a un camión de bomberos cuando pasa a nuestro lado en una carretera podemos observarlo en las estrellas, según se estén acercando o alejando. Eso nos permite calcular a qué velocidad se acercan o alejan las estrellas de nosotros.

Los nuevos telescopios construidos en USA, en el observatorio de Monte Wilson, con 100 pulgadas de diámetro (2'54 m), se usaron para estudiar las nebulosas que habían sido localizadas desde Irlanda. El astrónomo que lo hizo fue Edwin Hubble.

GalaxiaPudo comprobar que en esas nebulosas existían estrellas individuales, de lo que dedujo que no eran nubes de gas, como se pensaba, sino galaxias similares a la Vía Láctea y, por tanto, mucho más allá de los límites de nuestra galaxia.

Nuestra galaxia tampoco era única ni especial en el Universo, sino que éste contenía miles de galaxias como la nuestra, cada una con miles de millones de estrellas como el Sol.

La Velocidad de las Galaxias

Un colega de Hubble, Vesto Slipher, analizó los espectros de muchas de estas galaxias y descubrió que la mayoría tenían las líneas de Fraunhffer desplazadas hacia el rojo, lo que según la teoría de Doppler significaba que se estaban alejando de nosotros.

Ya en 1.915, Albert Einstein había publicado la Teoría General de la Relatividad, en la que afirmaba que la Gravedad no era una fuerza que actuara directamente entre los objetos, sino que lo que hacían las masas era deformar el espacio, como una bola en una lona elástica, y que esta deformación era la que desviaba a otros objetos para caer en la depresión.

Pero su teoría también implicaba que el Universo no podía estar quieto, puesto que la posición de las galaxias era inestable, y por tanto el Universo debía ser dinámico, contrayéndose o expandiéndose, pero no estático.

El mismo Einstein se sentía incómodo con esa conclusión, e inventó un parámetro adicional, la Constante Cosmológica, para corregir sus ecuaciones.

Pero la constatación de Slipher de que las galaxias se estaban alejando pareció confirmar que, efectivamente, el Universo se estaba expandiendo.

Para comprobarlo definitivamente, Hubble analizó el espectro de muchas galaxias para calcular su velocidad y cotejarla con la distancia, con lo que descubrió la que se conoce como Ley de Hubble: La velocidad de recesión de las galaxias es proporcional a la distancia que nos separa.

Aviso: El documental afirma que Hubble midió el espectro de miles de galaxias. En realidad, en esa primera etapa de su investigación,  sólo fueron unas cincuenta.

Y al enunciar la Ley de Hubble afirma que la velocidad de recesión es INVERSAMENTE proporcional ... Otro error. Menos mal que luego lo explican bien.

Eso significa que si una galaxia lejana se aleja a una velocidad, otra que esté situada a doble distancia se aleja a doble velocidad.

La construcción del telescopio espacial Hubble ha permitido confirmar este hecho.

Perdiendo el Centro

Tolomeo creía que la Tierra era el centro del Universo, y durante quince siglos todo el mundo lo creyó.

Copérnico constató que no, que era un planeta más que orbitaba alrededor del Sol. Entonces se pensó que era el Sol el que estaba en el centro del Universo.

Se pensaba que el Sol estaba en el centro de la Vía Láctea, que era la única galaxia que existía.

Después se comprobó que el Sol no estaba en el centro de la Vía Láctea, sino que era una más de las millones de estrellas de la galaxia.

Se siguió pensando que, al menos, el centro de la Vía Láctea SÍ era el centro del Universo.

Hubble demostró que no, que la Vía Láctea era una más de las millones de galaxias que existían en el Universo.

Y ninguna galaxia está en el Centro del Universo, no hay ninguna privilegiada con ese puesto de honor.

En mi opinión

Es de lamentar que hay varios errores, ignoro si por parte de los científicos entrevistados o de los traductores, pero en general la historia es bastante correcta.

La mención a Einstein, su descubrimiento de la inestabilidad inherente al Universo Estático y su introducción de la Constante Cosmológica para soslayar esa inestabilidad, se ha narrado DESPUÉS de Hubble, pero en realidad ocurrió antes. De hecho, cuando Hubble publicó sus descubrimientos y se comprobó que el Universo SÍ se estaba expandiendo, Einstein afirmó que recurrir a la Constante Cosmológica para que sus teorías se ajustaran a un Universo Estático había sido el mayor error de su vida.

Tampoco se indica, y creo que es de justicia hacerlo, que fue Newton quien descubrió el espectro luminoso de la luz, aunque sí que fue Fraunhofer quien 200 años más tarde descubrió las líneas negras que permiten analizar los elementos químicos de las estrellas y Doppler quien usando esas líneas descubrió el método para calcular la velocidad de las estrellas.

A pesar de todo es una muy buena descripción de cómo los científicos fueron descubriendo los enigmas del Universo y el verdadero lugar que la Tierra ocupa en él.

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Ver Ficha de Ver es Creer de la serie El Universo de Stephen Hawking

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