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GALILEO Y EL COSMOS

Galileo es una persona que tiene una gran importancia por el modo como dio rumbo a la ciencia, no tanto a la astronomía como en la física y me parece útil cual era el modo de pensar científico cuando el comenzó a trabajar que es lo que el contribuyó y como nuestra visión del universo ha ido ampliándose, ha ido haciéndose cada vez más exacta, gracias a trabajos que se apoyaron sobre el trabajo de Galileo, piensen ustedes en la física y la astronomía del siglo 15 y 16, la física era muy rudimentaria, se pensaba en general que había una serie de elementos que formaban a la materia de la tierra, se creía generalmente que todo cuanto existe en nuestro mundo terrestre, estaba compuesto de 4 elementos, 4 principios que se identificaban con nombres un tanto simbólicos como fuego primordial, aire primordial, agua y tierra, pero no solamente el agua y tierra de nuestra experiencia diaria o algo casi diríamos más elemental, más profundo y de la combinación de esos 4 elementos, se suponía se podría formar todo el mundo material, este mundo material se suponía y se observaba como una realidad cambiante, eran propios del mundo que ellos llamaban sub lunar, debajo de La Luna , el ser una entidad en cambio continuo, como decían también con un lenguaje filosófico, estaba sujeto a la corrupción, las cosas se gastaban y cambiaban unas en otras, era propio de este mundo sub lunar el que existía una especie de jerarquía de cuerpos, unos llamados cuerpos graves, pesados, otros leves, ligeros, y se suponía que los movimientos de estos cuerpos se debían a su naturaleza grave o leve, los cuerpos graves tendían a buscar el lugar más bajo posible, por eso se caían, los cuerpos leves tenían como lugar propio el lugar alto, por tanto el humo por ejemplo, ascendía y se suponía cuando un cuerpo alcanzaba su propio lugar, el que le correspondía según su grado de pesantes, entonces el cuerpo estaba tranquilo, estaba en su propio lugar y no había movimiento, el movimiento de buscar el propio lugar era el movimiento natural, y en cambio todos otros movimientos era un movimiento forzado de tal manera que se daba por su puesto que el movimiento forzado ocurría solo por aplicación de una fuerza y que si la fuerza cesaba, debía cesar el movimiento, esto naturalmente llevaba consigo una serie de inconvenientes de explicación lógica de hechos normales, yo lanzo una piedra y la piedra debería moverse solamente, mientras actúa sobre ella la fuerza de mi brazo, pero no es así, sale de mi brazo y continúa moviéndose, ¿porqué?, por otra parte se veía claramente que los cuerpos al caer, van cada vez más aprisa, pero se suponía que un cuerpo más pesado debía ir más aprisa que uno ligero porque debía tener mayor tendencia a ir hacia abajo, todo esto se afirmaba en muchos casos sin tomarse el trabajo de una comprobación experimental, cuando se hablaba del cielo, cuando se hablaba de los astros, se daba por supuesto que eran de otra materia distinta de la terrestre y como se hablaba de cuatro elementos, cuatro esencias en la tierra, se decía que los astros estaban hechos de una quinta esencia, la quinta esencia que era incorruptible, que no cambiaba, que tenía como propiedad el brillar, por eso los astros emitían luz y tenían además la propiedad de moverse siempre en círculos y así se suponía que los astros estaban en el cielo moviéndose en órbitas circulares y no era necesario explicar porque brillan, brillan porque están hechos de una materia brillante, la quinta esencia, bien, es en este ambiente en el que comienza la revolución científica con Copérnico y Cobrae, Kepler y Galileo.

Primeramente tenemos la contribución de Copérnico, que a mi parecer es mucho menos importante que por ejemplo la de Kepler, Copérnico sugirió que era más lógico y más sencillo, explicar el movimiento de los planetas con órbitas alrededor del sol que alrededor de La Tierra , pensando sin embargo que esas órbitas necesariamente tenían que ser círculos, se encontraba con que su descripción del sistema solar, no estaba de acuerdo con lo que se observaba, el sistema de Copérnico en su forma original con órbitas circulares alrededor del sol daba predicciones menos exactas que el sistema antiguo de Tolomeo, era una idea bonita poner al sol en el centro pero no se ajustaba a las observaciones, por eso no es nada de extrañar que no hubiese ningún entusiasmo por el sistema de Copérnico, muchas veces se dice que la gente estaba demasiado segura de que tenemos que ser el centro de todo, que somos muy importantes y por eso no aceptaban el sistema de Copérnico, no era por eso, aceptaban el sistema de Copérnico porque era muy inexacto en sus predicciones y concretamente no podía responder a una dificultad que ya se había propuesto hacía más de 15 siglos, la cosa que mucha gente no sabe es que Aristarco, un filósofo griego de Alejandría 2 siglos AC, propuso que el sol era el centro del sistema solar y porque no se aceptó entonces, por una razón experimental, si uno calcula lógicamente que debe ocurrir, si La Tierra se mueve alrededor del sol y ya Aristarco había calculado que la órbita terrestre tenía que tener por lo menos 10 millones de km de diámetro, lo lógico es esperar que desde un punto de la órbita, el paisaje de estrellas debe ser distinto que desde el punto opuesto y esto no se observa, el fallo de observar lo que se llama el paralaje estelar, que las estrellas no cambian de posición unas con respecto a otras, según La Tierra va alrededor del sol, era la objeción científica más poderosa contra la idea del sol en el centro del sistema solar, porque cuando ustedes van por una autopista, según van avanzando, ven que cambia el panorama, ven que arboles cercanos aparecen contra el fondo de una montaña o de otra o de una casa o de otra, ¿porque no se ve cambiar el panorama de estrellas?, si La Tierra está cambiando de lugar con un diámetro de su órbita de 10 millones de km, la única explicación que parecía lógica, era decir La Tierra no se mueve, entones cuando Copérnico cuando volvió a proponer que El Sol era el centro y que La Tierra estaba en una órbita circular, no tenía respuesta para esta objeción y además sus cálculos daban resultados inexactos, Copérnico tuvo que complicar su sistema, como lo había hecho ya Tolomeo, afirmando que las órbitas de los planetas son círculos sobre círculos, los que se llamaban Los Epiciglos, un punto que no tiene realidad física está en órbita alrededor del sol y un planeta está alrededor de ese punto en que no hay nada, de esa manera se podía conseguir una cierta exactitud de las predicciones, pero no había problema en decir que un planeta gira alrededor de un punto donde no hay nada porque no había ninguna razón de que girase tampoco alrededor del Sol o alrededor de La Tierra , no había idea de fuerzas físicas, simplemente se suponía que el planeta se movía de esa manera porque esa era la naturaleza de la quinta esencia, en este contexto se da entonces el fenómeno de observaciones de mucha exactitud hechas a simple vista por Ticobrae, y Ticobrae legó sus cuadernos de observaciones a Kepler, y estos genios, porque Kepler es un genio, sin tener jamas un instrumento de observación, nada más que la simple vista, llegó a la conclusión de que la órbita de Marte, concretamente no es un circulo sino una elipse, y después de estudiar con mayor detalle la posición de Marte y de otros planetas años tras año a simple vista, formuló tres leyes del movimiento planetario que todavía hoy nos sirven para calcular las trayectorias de sondas espaciales, la primera ley dice que la órbita de los planetas es una elipse, el sol no está en el centro, está en un foco de la elipse, la segunda ley dice que el período de la órbita, el tiempo que tarde un planeta dar una vuelta al sol al cuadrado medido en años es igual a la distancia media del planeta al sol, medida en términos de la distancia de La Tierra al Sol, lo que llamamos la unidad astronómica al cubo, de modo que tenemos estas relaciones extraordinariamente exactas y obtenidas a simple vista y la última de las tres leyes nos dice que una línea del Sol a un planeta en tiempos iguales cubre áreas iguales, esto quiere decir que el planeta tiene que moverse más aprisa cuando está cerca del Sol, a una distancia menor que cuando está lejos, estas tres leyes marcan el comienzo de la astronomía científica a partir del renacimiento, con estas tres leyes se podía determinar ya en término de la distancia Tierra Sol, cual era la distancia de cualquier otro planeta y se podía predecir claramente un período y una órbita para cada uno de los planetas, todavía no se sabía porque los planetas se mueven, todavía no se sabia porque ocurre esto, simplemente se había descubierto esta irregularidad que relaciona distancia con tiempo y todo ello se aplica a todos los planetas por igual y como las órbitas no son círculos sino elipses, ya no hacen falta esos círculos sobre círculos, esos epiciclos para describir con gran exactitud y predecir la posición de los planetas, es en este contexto en el que encontramos luego a Galileo. Galileo vió como atrayente la idea del Sol en el centro, explicaba las cosas mejor y explicaba mejor con la ayuda de las 3 leyes de Kepler, el creyó que podía demostrar matemáticamente y físicamente con razones físicas que la Tierra se mueve alrededor del Sol, en realidad sus argumentos no valían y otros astrónomos de su tiempo que no eran precisamente anticuados, le hacían notar que sus argumentos no valían, entre los argumentos extraños que el proponía, decía que las mareas que se observan en los océanos, se debe a que la Tierra gira alrededor del Sol y alrededor de su eje y que debía haber solo una marea cada día y cuando le hacían notar que todos los pescadores y marineros saben perfectamente que hay dos mareas cada día, contestó que estaban equivocados, como dicen a veces mis amigos americanos con un poco de cinismo cómico, yo ya tengo mis ideas, no me confunda usted con hechos. Galileo tuvo el problema de querer presentar como ciencia demostrable lo que en aquel momento era una hipótesis plausible pero que no tenía demostración y con la base de su condición de que era ciencia demostrable, pedía que los teólogos cambiasen su interpretación de la escritura que en algún caso parecía indicar que la Tierra está inmóvil y el Sol se mueve alrededor de ella, cuando se le dijo, usted enseñe lo que quiera como hipótesis y deje en paz a los teólogos, primero aceptó que lo haría así y luego no lo hizo, por eso se le impuso un arresto domiciliario, muchas veces se ha dicho y hay mucha gente que cree que a Galileo lo torturó la inquisición, incluso se ha dicho que murió en la hoguera por la inquisición, es una de esas cosas que solo realmente un ignorante completo puede decir, Galileo no pasó ni una hora en ninguna cárcel de la inquisición, cuando fue a Roma a su juicio, fue como huésped honrado de un cardenal, viviendo en el palacio del cardenal y el único castigo que se le puso, que se fuese a su casa, que dejase de presentar como cierto lo que no podía demostrar y que dijese unas oraciones cada día, de modo que de esa manera Galileo terminó trabajando más en física que en astronomía y cuando murió, murió con la bendición Papal, asistido por una de sus hijas que era una religiosa, de modo que hay bastante cuento en todo el caso de Galileo y conviene de vez en cuando aclarar algunas cosas.

Cual fue entonces la gran contribución de Galileo a la ciencia, no fue el apoyar a Copérnico, tampoco inventó el telescopio como se dice muchas veces, Galileo sabía física de entonces, incluía ya óptica y cuando alguien le dijo que un holandés había hecho un tubo óptico con dos lentes que permitía ver las cosas más cerca, el empezó a pensar como su conocimiento de óptica podía repetir lo que había hecho el holandés, y encontró que poniendo dos lentes, una positiva y otra negativa en un tubo de cartón, pues concretamente había hecho un aparato que permitía ver las cosas más cerca, es curioso también que Kepler que también sabía óptica, diseñó otro telescopio con dos lentes positivas que es el primer telescopio de tipo verdaderamente astronómico, pero el telescopio de Kepler que no construyó, porque el era meramente teórico, fue construido por un jesuita del colegio romano y con ese telescopio el único problema era que se veían las cosas invertidas y entonces cuando la gente quería usar el telescopio para ver barcos que se acercaban a la costa, veían todo de revés y eso no les gustaba, el telescopio de Galileo en cambio daba una imagen derecha, pero es mucho menos eficiente como telescopio astronómico, el telescopio de Galileo tiene mucho menos campo visual y es mucho mas difícil conseguir mucho aumento, todos los telescopios astronómicos se han hecho o bien según el modelo de Kepler o más tarde telescopios reflectores según el modelo de Newton, pero Galileo con su pequeño telescopio de cartón, una cosa que tenía como unos 60 cm de largo y un diámetro útil poco mas de un centímetro, tuvo la originalidad de mirar a La Luna y para asombro suyo y de todos aquellos que se enteraron de su observación, vio que La Luna no era una esfera pulida como se creía que era, porque se daba por supuesto que toda materia celeste, esa quinta esencia, tendía a formar superficies esféricas, moverse en círculos y que no podía tener irregularidad alguna porque era materia celeste perfecta, pero cuando miró a La Luna Galileo , vio cráteres y montañas, rugosidades, esto fue realmente una sorpresa increíble para la gente de su tiempo, porque eso indicaba o por lo menos sugería que los astros están hechos de tierra, están hechos de los mismos materiales que aquí vemos. Se cuenta que un filósofo de la época, mirando por el telescopio de Galileo y viendo esas rugosidades de La Luna , estaba luchando contra su convicción de que La Luna tenía que ser un esfera perfecta y le dijo a Galileo, mire usted, aunque parece que La Luna tiene rugosidades, tiene cráteres y montañas, en realidad lo que ocurre es que eso que usted ve está debajo de una capa transparente de algo que es perfectamente liso y esférico; y Galileo con un sentido del humor le dijo, pero fíjese usted que se da la casualidad de que esa capa transparente tiene bultos que van siguiendo la orografía de La Luna , naturalmente ni uno ni el otro podía hacer una medida física que demostrase la idea, era hablar por hablar.

El siguiente paso lo dio Galileo cuando miró al Sol, Galileo aunque era un genio, en algunas cosas fue poco original y poco cuidadoso, miraba al Sol cuando había niebla o cuando el Sol estaba muy cerca del horizonte porque sino le deslumbraba y le quemaba el ojo, pero con esas observaciones del Sol que finalmente ya supo hacer, lo que hizo también un jesuita con el telescopio inventado por Kepler, es proyectar la imagen del Sol en un papel y verlo en pleno día sin peligro alguno para el ojo, pero Galileo observó, no solo el, sino también otros, que el Sol tiene manchas que cambian día a día, esta fue otra observación importantísima, la materia de los astros no es incorruptible, no es una materia que no cambia, sino que cambia lo mismo que la materia terrestre, por lo tanto el Sol también es un sistema físico hecho de materia normal, y la tercera observación de gran importancia fue mirar al planeta Júpiter y vio 4 estrellitas que noche tras noche cambiaban de posición alrededor de Jupiter, como 4 luciérnagas que iban de un lado al otro del planeta, esto fue verdaderamente algo que dio un nuevo punto de vista para el cielo, no todo gira alrededor de La Tierra , no todo gira alrededor del Sol, por lo tanto hay que buscar una razón más universal de porque los astros se mueven como se mueven, él no podía dar una razón tampoco, Galileo sentó pues las bases con esas observaciones, para lo que podríamos decir es la astrofísica que es la consideración de los astros como sistemas físicos, pero había muy poca física en que basar todas las teorías; Galileo terminó su vida haciendo sobre todo, experimentos de mecánica y ahí es donde verdaderamente dio pasos gigantescos, hay un leyenda, probablemente una leyenda de que fue probablemente a la torre de Pissa y dejó caer desde allí, bloques de metal de diverso peso y vio que llegaban al suelo al mismo tiempo, un bloque de hierro de 1 kilo y 1 bloque de hierro de 2 kilos llegaban al suelo al mismo tiempo, por lo tanto el movimiento no dependía de la cantidad demás, vio también que los cuerpos iban cayendo cada vez más aprisa y pudo determinar a que se debía este acelerarse como una función del tiempo de caída, un problema que el tenia era que no tenía relojes para medir fracciones de segundos, entonces utilizó un péndulo, y descubrió que el péndulo casi independientemente de su amplitud, siempre tiene el mismo período, siempre que las asfilación no sea muy amplia, de esa manera construyó un plano inclinado porque así en lugar de la caída rápida, podía seguir mejor la caída de un cuerpo y finalmente en una serie de experimentos, también muy elementales pero muy ingeniosos, llegó a la conclusión de que el estado natural de los cuerpos no es el reposo, como dice el modo de ver antiguo que el movimiento no se detiene cuando pesa la fuerza, sino que los cuerpos se mantienen en estado de reposo o movimiento uniforme a no ser que una fuerza se oponga.

Era también pulida de un extremo del cuenco se cayese y vio que alcanzaba la misma altura en el lado opuesto, hasta que finalmente disminuía poco a poco este movimiento y llegaba a pararse, si el cuenco en lugar de ser simétrico era mucho más abierto en una dirección todavía la esfera llegaba a la misma altura recorriendo un camino más amplio y así Galileo pudo suponer que si el cuenco fuese finalmente un plano, el cuerpo tendría que moverse si pararse nunca, porque nunca llegaría a la altura de la cual partió, y así pudo decir que el movimiento no se mantiene porque una puerta sigue actuando, si no que una vez establecido un movimiento se mantiene mientras no haya otra puerta, en este caso es la fricción del rosamiento que llega a pararla, esto es pues el modo de pensar que Galileo lleva a la mecánica de Newton y de la mecánica de Newton hasta nuestro siglo, tenemos a Galileo como el primer físico experimental de la mecánica sobre todo, además de ser el primer observador del cielo con el telescopio, es el primer físico experimental de la mecánica y la mecánica es la base de la física porque después de Galileo, Newton que nace el año en que Galileo muere, encuentra que la caída de los cuerpos es el mismo fenómeno que se describe con las mismas ecuaciones que el movimiento de La Luna alrededor de La Tierra y lo mismo que el movimiento de los planetas alrededor del Sol y así tenemos la ley general que explica también las órbitas de los satélites de Júpiter y todos los movimientos de los astros, la ley de gravitación universal, una ley que el mismo propuso con mucha prudencia, todo ocurre como si los cuerpos se atrajesen con una atracción proporcional a sus masas, inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, seguía Newton con prudencia la norma de no afirmar más de lo que se puede afirmar, el no sabía porque un cuerpo atrae a otro, el no podía explicar que le hace El Sol a La Tierra para tirar de ella , no podía explicar que le hace La Tierra a La Luna para tirar de ella, no había una respuesta de porqué los cuerpos se atraen, hubo que esperar a Einstein del cual trataré en otra conferencia para tener una nueva idea de que es la gravitación y como actúa, tenemos pues con este fondo de ideas filosóficas y físicas que se van desarrollando al comienzo de la astronomía de observación telescópica, que se van desarrollando al comienzo de la física experimental mecánica, tenemos un modo ya de concebir el universo que termina siendo enormemente fructífero y luego en lugar de creer que el universo es tierra y el resto poco más que una decoración de fondo llegamos a hablar de un universo que parece infinito en su extensión, en su contenido de materia y en su duración, pero esto también tiene que ceder luego al análisis científico que ocurre sobre todo a principios del siglo 20 y es curioso que si bien el primer modelo de universo heredado ya de los griegos e incorporado también en el trabajo de Copérnico y de Galileo, podríamos decir que es un modelo geométrico en que se habla de órbitas sin razón física para las órbitas, en que no se conoce la idea de fuerzas entre los astros, este modelo termina siendo de alguna manera incorporado en la teoría de Einstein como veremos más adelante. Vuelve a ser un modelo geométrico, pero un modelo geométrico en una dimensión mas que los que son observados, por lo cual nos trae a la astrofísica, sobre todo a la cosmología del siglo 21 en que ya estamos.

P. Manuel Carreira SJ


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