DE GALILEO A NEWTON, ASÍ FUE LA MAYOR REVOLUCIÓN CIENTÍFICA DE LA HISTORIA

Publicado por Antonio Pérez Verde

Ingeniero y divulgador científico

Verificado por Álvaro Bayón

Biólogo y divulgador científico

Creado:24.04.2024 | 22:00

El 15 de febrero de 1564, nació Galileo Galilei en la ciudad italiana de Pisa. Hacía veintiún años que había fallecido Nicolás Copérnico, quien con su obra De revolutionibus orbium coelestium había plantado una semilla que, aun entre dudas, germinó. Fue Galileo quien regó la incipiente planta del heliocentrismo y Johannes Kepler quien la hizo florecer para dar paso a la que quizá fue la mayor revolución científica de la historia de la mano de Isaac Newton que, además de afianzar el heliocentrismo, planteó una nueva ciencia.

En octubre de 1601, el astrónomo germano Johannes Kepler (1571-1630) es invitado por el danés Tycho Brahe (1546-1601). Había leído algunos de sus trabajos y quería conocerlo. Acuerdan encontrarse, en parte porque Kepler también está interesado en los trabajos de Brahe, pero no por su teoría Tychónica, mixta entre el geocentrismo y el heliocentrismo, sino por sus detalladas observaciones planetarias. Kepler se decide a pedirle los datos de sus observaciones, pero Brahe se niega a dárselos en un primer momento. Finalmente, antes de morir el día 24 de ese mismo mes de octubre, el danés le cede sus trabajos para que siguiera investigando el movimiento planetario.

Cuando Brahe muere, neerlandeses y españoles estaban en pleno conflicto militar en una guerra que pasaría a la historia como la Guerra de los Ochenta Años. En el año 1608, ambos bandos se encuentran estancados en la batalla. Nadie cede. Nadie avanza. Necesitan algo que les ofrezca cierta ventaja estratégica para poder decantar la ofensiva a su favor. Un posible progreso surge en una tienda de lentes de Hans Lippershey (1570-1619), en la ciudad de Middleburg, capital de Zelanda, una de las provincias del condado de Holanda, aunque finalmente no es empleado con fines militares.

En su tienda, Lippershey vio como dos niñas curioseaban con dos lentes, una cóncava y otra convexa. Él sabía que con una sola lente puede ampliar un objeto, siempre y cuando esté lo suficientemente cerca como para que la imagen no se desenfoque. Sin embargo, las dos niñas dieron con la solución para poder observar objetos lejanos de una forma magnificada y bien enfocada. Una de ellas, la de la lente convexa, estaba observando la veleta de la iglesia con su lente. La imagen era borrosa. La otra, con su lente cóncava, está situada de tal forma que la luz atravesaba su lente antes de llegar a la de su amiga. Se movía hacia delante y hacia atrás hasta que, finalmente, la veleta se observa bien enfocada y a un tamaño mayor.

Aquel juego causa un gran asombro en Lippershey y piensa en la batalla que están librando sus compatriotas. Decide adaptar las dos lentes en los extremos de un tubo, logrando una herramienta que ofrece una ventaja en la batalla: los soldados pueden ver a las tropas españolas a lo lejos, donde creían que no podían ser vistos.

Al año siguiente, en 1609, Kepler analizó concienzudamente los datos de las posiciones planetarias que le cedió su mentor. Para Brahe, Mercurio y Venus orbitaban alrededor del Sol, y este, junto con los demás planetas, la Luna y las estrellas, lo hacían alrededor de la Tierra. Los movimientos de Marte, que según el Tychonismo, orbita a la Tierra, eran especialmente detallados.

Gracias a esos datos, Kepler deduce que ninguno de los planetas orbita a nuestro alrededor, sino que todos, incluida la Tierra, lo hacen alrededor del Sol. Todas las conclusiones obtenidas a partir de los datos de Brahe, le llevan a formular sus dos primeras leyes, que publica en el libro Astronomia Nova.

La primera ley de Kepler afirma que “los cuerpos se mueven en órbitas elípticas alrededor del Sol, estando el Sol en uno de los focos de la elipse”. Con esto, ya ni siquiera el Sol era el centro del universo, sino que lo era la parte central de una elipse, donde no había nada. Gracias a los datos de Brahe, Kepler también observó que los planetas se mueven más rápido conforme están más cerca del Sol, y más despacio cuanto más lejos se sitúan.

Eso, unido a una serie de cálculos matemáticos, le sirvió para postular su segunda ley defendiendo que “las áreas barridas por los radios de los cuerpos celestes son iguales en tiempos iguales”.

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Ese mismo año, un profesor de geometría, mecánica y astronomía en la Universidad de Padua, en Italia, llamado Galileo Galilei (1564-1642), está preparando un viaje a Venecia, a unos cuarenta kilómetros de allí. Quiere elaborar una lista de la compra para no olvidar nada y lo primero que encuentra es una carta con el reverso en blanco. Ahí escribe lo que necesita: unas zapatillas, un gorro, legumbres, azúcar, especias… Hasta aquí, nada fuera de lo normal. Sin embargo, la existencia del juguete de Lippershey había llegado a los oídos de Galileo —no tuvo usos militares, pero como juguete llamó la atención y adquirió cierta popularidad en Europa—. Desde entonces, una idea le rondaba la cabeza y para llevarla a cabo necesitaba completar su lista de la compra con objetos poco habituales: dos bolas de artillería, un tubo de órgano, trípoli, trozos de espejo y colofonia.

Adquiere todo lo que tenía apuntado y se pone manos a la obra. Con las pequeñas balas de cañón da cierta forma curva a los espejos, que al quitarles la película de aluminio, los convierte en lentes. Con el trípoli, una arena usada para pulir superficies, las perfecciona. La colofonia, una resina natural, la utiliza para fijar a ambos extremos del tubo de órgano las dos lentes que ha construido. Cuando lo tiene terminado, esta misma noche mira al cielo. Con ese gesto, la historia de la ciencia cambiaría para siempre.

Durante varios días entre finales de 1609 y principios de 1610, Galileo observa la Luna con aquel artilugio. Determina que no se trata de la esfera perfecta que describía Claudio Ptolomeo (100-170 d.C.) en el Almagesto que, en esas fechas, todavía es el documento considerado como oficial a la hora de describir el universo. Al observar sus fases y el terminador (la zona que separa la luz de la oscuridad), Galileo se ve sorprendido por la gran cantidad de cráteres y montañas que rompen esa perfección descrita hacía más de mil cuatrocientos años por el astrónomo griego. Ante tal fascinación, Galileo opta por dibujar todo aquello que ha ido observando.

El 7 de enero de 1610, Galileo realiza el que quizá sea su mayor descubrimiento. Esa noche, una Luna prácticamente llena está situada un poco más arriba de la constelación de Orión. Cerca de ahí, ya en la constelación de Tauro, se encuentra Júpiter. Observó que a ambos lados del planeta había dos puntos, poco brillantes, pero destacables. Situados muy cerca del planeta, otros dos puntos muy juntos, casi en el mismo lugar. La noche siguiente, al repetir la observación de Júpiter, vuelve a apreciar esos cuatro puntos con gran asombro porque, aunque siguen siendo cuatro, han cambiado de posición. Noche tras noche, continúa observando el planeta y anotando las posiciones de aquellos puntos. Termina concluyendo que trazan órbitas alrededor de Júpiter, descubriendo de este modo que no todos los cuerpos orbitan alrededor de nuestro planeta. Galileo ha visto con sus propios ojos que hay objetos que orbitan a otros cuerpos. Hoy a esos cuatro puntos los conocemos como satélites galileanos —Ío, Europa, Ganímedes y Calisto— y forman parte de las más de 70 lunas que tiene el planeta gigante.

Los dibujos que Galileo ha venido realizando de la Luna, sus fases y sus cráteres, así como los que ha obtenido mediante las observaciones sistemáticas de Júpiter, los revela en un tratado astronómico llamado Sidereus Nuncius, la primera investigación realizada a partir de observaciones a través de un telescopio. La publicación de este trabajo es lo que empezó a derrotar al geocentrismo, iniciando lo que se conoce como "astronomía moderna".

A partir de 1610, Galileo continúa observando Júpiter y la Luna, pero además, le presta atención a otro planeta: Venus. Al observarlo sistemáticamente a través del telescopio, se da cuenta de que muestra fases al igual que la Luna. También logra apreciar su tamaño, notando que cuanto más se aproxima a la fase de "lleno", más pequeño se ve, siendo más grande cuando más próximo está a la fase de "nuevo". Esto le permite concluir que Venus no gira alrededor de la Tierra, sino que lo hace alrededor del Sol, confirmado lo que Kepler había postulado en sus dos leyes.

Los argumentos y pruebas que Galileo aporta para demostrar el sistema heliocéntrico son descartadas. En 1616, la Inquisición decreta las ideas de Galileo como "tontas, absurdas y formalmente heréticas, ya que contradecían las Sagradas Escrituras". De hecho, el cardenal Belarmino, bajo orden directa del papa Pablo V, le ordena que abandone el heliocentrismo y que deje a la Tierra y al hombre en el centro del universo, que es donde le corresponde estar. Sin embargo, en esa ocasión, Galileo decide no retractarse, entrando en un grave conflicto con la Iglesia.

A pesar de haber postulado el movimiento planetario en sus dos leyes, Kepler sigue investigando. Si todos los planetas se mueven de la misma manera alrededor del Sol, el astrónomo cree que debe de haber alguna relación entre sus movimientos.

Pasa varios años buscando ese nexo, detectando que el tiempo que tarda un planeta en completar una órbita y la distancia media que lo separa del Sol están relacionados mediante una constante común para todos los planetas. Esto le lleva a publicar su tercera ley en 1619 explicando que "el cuadrado de los períodos orbitales de los planetas es proporcional al cubo del semieje mayor de la elipse que describe su órbita".

En 1921, y con todo el conocimiento que ha ido adquiriendo, Kepler publica su obra Epitome Astronomiae Copernicanae donde describe un nuevo concepto de universo amparado en sus tres leyes y basándose en las ideas de Copérnico y Galileo. Hoy en día, las leyes de Kepler no solo se aplican al movimiento planetario, sino también al de los satélites, tanto artificiales como naturales, a los cometas, asteroides y, en definitiva, a cualquier objeto que orbite alrededor del Sol.

Galileo, en plena guerra con la Iglesia, logra publicar con un pseudónimo la obra Il saggiatore. Sin embargo deja unas pistas que hacen que relacionen ese trabajo con él. Ahí es donde muestra los datos obtenidos en 1610 sobre Venus.

Finalmente, en 1633, el genio de Pisa se retracta de sus ideas. Se dice que mientras dejaba de lado el heliocentrismo para abrazar el geocentrismo pronunció aquello de eppur si muove, traducido como "y sin embargo se mueve", queriendo manifestar que, aunque él se retracte, la Tierra seguirá moviéndose. Galileo murió nueve años después, pero el geocentrismo ya estaba dando sus últimos coletazos. El heliocentrismo había ganado tanta fuerza que no tardaría en establecerse.

El 25 de diciembre del año que murió Galileo, 1642, nació en Reino Unido uno de los científicos más grandes de todos los tiempos, Isaac Newton (1642-1727). Investiga en varios campos de la ciencia, sobre todo en matemáticas y física. Su mayor aportación, y tal vez es lo que marca un punto de inflexión en el desarrollo de la ciencia, es el descubrimiento de la ley de la gravitación universal. Y, precisamente, para llegar a ella, toma como base las leyes de Kepler, especialmente la tercera. Tiene conversaciones con Robert Hooke (1635-1703), quien le insta a investigar sobre la relación entre la fuerza atractiva del Sol hacia un cuerpo con respecto al cuadrado de la distancia que los separa.

Finalmente, en el año 1684, Newton logra establecer que la fuerza con la que dos cuerpos se atraen está relacionada con el producto de sus masas y es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Una de las primeras personas que conocen el hallazgo fue su amigo y astrónomo Edmund Halley (1656-1742). Al año siguiente, concretamente el 5 de julio de 1685, Newton publica la que quizá sea la obra más importante de la ciencia: Philosophiæ naturalis principia mathematica o, simplemente, Principia. Se trata de un libro que se divide en tres partes y en él no solo explica su teoría de la gravitación, sino que también aparecen por primera vez las tres leyes de Newton que rigen la mecánica clásica.

Antes de Newton, pocos científicos habían usado las leyes de Kepler. Sin embargo, en la revolución que supuso la publicación de Principia, vieron que la gravitación estaba basada en los cálculos del astrónomo y matemático alemán, situando a sus tres leyes a la altura que se merecían. En la actualidad, gracias a los trabajos de ambos genios, Johannes Kepler e Isaac Newton, tenemos perfectamente caracterizados y estudiados los movimientos de los planetas alrededor del Sol. Kepler explica los movimientos; Newton, las fuerzas. Es por eso que ahora somos capaces de enviar misiones a otros planetas y saber en todo momento la trayectoria que van a describir y las fuerzas que van a experimentar.

Ni que decir tiene que el geocentrismo siguió perdiendo adeptos y el heliocentrismo se convirtió en el método que explicaba el movimiento de los astros. El ser humano dejó de ser el centro del universo y pudo comprender ese cambio de perspectiva gracias a la solidez que aportaron los trabajos de Aristarco, en un primer momento, y de Copérnico, Kepler, Galileo y Newton, después.