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Desde los tiempos más remotos, el hombre se ha cuestionado preguntas del tipo: de dónde venimos? qué hacemos aquí? cuál es nuestra posición en el Universo?. Responder a estas preguntas ha llevado millones de años y la contribución de miles de personas. En este tema descubriremos cómo el hombre ha dado respuesta a estas preguntas, primero con la imaginación y después estudiando las bases de una nueva Ciencia. Mitos y leyendas sobre el origen del Universo. Los mayas El libro sagrado de los mayas quichés (Popol Vuh) nos hace un relato de como la Serpiente Emplumada creo el universo hace algo más de 28 mil cuatrillones de años: "Todo estaba en suspenso, tranquilo, inmóvil, apacible, silencioso, vacío. No había un solo hombre, animal, pájaro, pez, artrópodo, árbol o piedra. La faz de la tierra aún no se manifestaba, sólo existía el mar del cielo. Todo era invisible y todo estaba inmóvil. Sólo había agua tranquila, solitaria, sin límites, en las tinieblas de la noche. En el interior del agua permanecía el Creador Serpiente Emplumada como una luz difusa, como un penacho de plumas verdes. Su naturaleza era de gran sabiduría." (Popol Vuh I.1) Después de trece períodos en los que no ocurrió nada que fuera discernible para nuestras mentes, comenzó una nueva etapa hace algo más de 328 000 millones de años. La Serpiente Emplumada se manifestó a través de su Palabra o voluntad creadora y se transformó en tres poderes que tuvieron a su cargo la creación, sostenimiento y transformación del Universo. "Entonces vino la Palabra en las tinieblas de la noche. Hablaron, celebraron consejo, pensaron y se comprendieron, unieron su sabiduría y se manifestó en sus mentes el momento del alba. Y decidieron crear al ser humano, los árboles, los bejucos y la vida (animal). Así ordenó la manifestación del mundo el Corazón del Cielo, y fue llamado Huracán. El primero es Rayo de un pie, el segundo, Rayo sutil, y el tercero, Rayo esplendoroso. Estos tres son el Corazón del Cielo." (Popol Vuh I.1) 2
Los orígenes según los egipcios (Delta y ribera del río Nilo) Antes del inicio del mundo, apareció Ra, El Luminoso. Era omnipotente y el secreto de su poder se hallaba en su propio nombre, que nadie más conocía. Gracias a su poder, le bastaba con nombrar una cosa para que cobrara vida instantáneamente,apareciendo como había aparecido él. Al alba seré Jepri, Ra durante el día y Atom durante la noche, dijo el dios, y mientras profería estas palabras, he aquí que se transformó en el sol que se levanta por el oeste, que cruza el firmamento y que sepone por el este. Y así acabó el primer día del mundo. Ra invocó a Shu y creó así el viento. Le dio su nombre a Tefnut, diosa del rocío y se hizo la lluvia. Después, pronuncio el nombre de Geb y la tierra surgió entre las aguas del océano. Llamó a Nut y apareció la diosa del cielo, que sostiene como un arco la bóveda celeste, apoyando los pies en un extremo del horizonte y las manos en el opuesto. Invocó a Hapy y así el Nilo, el río sagrado comenzó a discurrir por las tierras para hacerlas fértiles. Después, nombró todo lo que hay en la creación, y las cosas existían en cuanto las nombraba. Por último, dijo las palabras hombre y mujer y las tierras egipcias fueron habitadas por los humanos. Entonces, el propio Ra se transformó en humano y se convirtió en el primer faraón de Egipto. En general, podemos decir que estos relatos tienen varios puntos en común, que son: - La creación del Universo se produce a partir de la nada o el caos, mostrando la importancia que posee el orden (social) en todas las culturas. Suele ser muy común que la creación sea obra de un ser superior o de un dios. Muchas veces, ese dios original, inicia el proceso de creación del Universo y son sus descendientes quienes continúan la obra. De esta forma se muestra que el origen de la vida y del Universo, es un proceso lento y la importancia de la descendencia, su educación y formación. - La idea de la formación de la tierra y el cielo a partir de la separación de la materia original es otro de los puntos recurrentes en los mitos de creación. Es frecuente, además, que el cielo se identifique con una divinidad masculina y que la tierra se vincule a una divinidad femenina, asociando esta divinidad a la fertilidad. Además, en la mayoría de los mitos, el agua en forma de lluvia, lagos y océanos ocupa un papel destacado. Esto es debido a que el agua posee un valor fundamental para la vida, ocupa un lugar destacado entre todos los elementos que constituyen el mundo natural. 3
- Otra característica común en los mitos de creación es la idea de que el mundo o incluso todo el Universo está formado por restos corporales de una deidad o entidad superior original. De esta forma se intenta asegurar que las acciones desarrolladas por el ser humano respeten la Tierra y todos sus elementos, al identificarla con un ser superior. La Grecia atigua: Anaximandro, Platón y Aristarco. En la antigua Grecia se desarrolló un clase social de pensadores que conocemos hoy como filósofos, cuyas ideas han llegado a profundizar en las raíces de nuestra cultura occidental. Fueron los antecesores de los científicos, incluso llegaron a usar las matemáticas para resolver problemas cotidianos. Destacamos ahora a Anaximandro y al célebre Aristóteles. Anaximandro ( S. V a.c.) Anaximandro creía que " la tierra era ancha, plana y poco profunda, semejante a una mesa, y que estaba sostenida por el aire." Es parecido a decir que las hojas flotan sobre el aire. Se basó en Tales de Mileto (otro filósofo y matemático) puesto que Tales decía que la tierra flotaba sobre el agua. También está el "movimiento del sol y de los cuerpos celestes", que se deben a los vientos, es decir al aire ligeramente condensado. También nos afirma que las estrellas están pegadas en el cielo como si fueran clavos, y no flotan libremente. Anaximandro nos dice que " los cuerpos celestes no pasarían por debajo de la tierra sino que se mueven a su alrededor como un gorro de fieltro que gira alrededor de nuestra cabeza." Claramente, Anaximandro cree que la Tierra es el centro del Universo, y que hay otros mundos que giran alrededor de ella. El modelo geocéntrico de Anaximandro. Además, Anaximandro cree que el hombre tiene origen animal: De la Tierra brotaron por generación espontánea los primeros seres vivos, de los que, a través de sucesivas transformaciones, surgieron los seres humanos. Aristóteles. Otro filósofo defensor de esta postura fue el famoso Aristóteles. Éste defendió que la Tierra estaría en el centro del Universo, puesto que nada es más importante que el elemento tierra. Los demás astros debían dar vueltas alrededor de la Tierra. La novedad que introduce es que existe un mundo sublunar, donde la corrupción y la decadencia suceden, y un mundo supralunar donde solo cabe la perfección. 4
Este modelo geocéntrico continuaría vigente hasta la época de Copérnico, más de 900 años después de Aristóteles. Aristarco de Samos (s. II a.c.) Fue el primer filósofo que aseguró que el Sol estaba en el centro del Universo y que la Tierra giraba alrededor de la estrella. Esta teoría heliocéntrica fue poco aceptada en su época, porque el hombre debía ocupar el centro de todo. Además, no se podía comprender cómo la Tierra giraba alrededor del Sol y no notar ningún efecto, como por ejemplo que los objetos debían caer más rápidamente al subir la Tierra y más lentamente al bajar en su giro alrededor del sol, como ocurre en un ascensor, por ejemplo. Ptolomeo (s. I a.c.). El último filósofo que leeremos es Ptolomeo. Elaboró un modelo geocéntrico del Universo basándose en las observaciones de los planetas como Marte o Venus. Es sabido que estos planetas realizan una especie de S cuando se desplazan en el cielo. Este movimiento se conoce como movimiento aparente de los planetas. Ptolomeo introdujo el modelo de los epiciclos para tener en cuenta esto. El modelo geocéntrico de Ptolomeo tuvo tanto éxito que fue adoptado más tarde por la Iglesia Católica como el modelo de Universo que estaba de acuerdo con las escrituras. Movimiento aparente de los planetas: Debido a que la Tierra gira alrededor del Sol, los planetas parecen retroceder en su movimiento. Ptolomeo tuvo en cuenta esto en su modelo de epiciclos pero teniendo en cuenta que la Tierra estaba en el centro del Sistema y no el Sol. 5
La revolución Copernicana. Copérnico Nicolás Copérnico fue un astrónomo del S.XIV que recuperó y perfeccionó la teoría heliocéntrica de Aristarco de Samos. Su obra fue publicada después de su muerte y rápidamente se convirtió en uno de los libros prohibidos por la Iglesia. Fue la primera persona después de Aristarco en atreverse a explicar los movimientos de los planetas basándose en su giro alrededor del Sol. 6
Poco a poco, su teoría heliocéntrica fue ganando fuerza y popularidad, sentando la base de la Astronomía moderna. Brahe Tycho Brahe fue un astrónomo famoso en Dinamarca, que llegó a poseer una isla entera para él y sus observaciones. Fue la primera persona que observó una supernova (la explosión de una estrella). Durante más de un año observó cómo una estrella aumentaba su brillo unas 1000 veces hasta desaparecer después. Esto supuso toda una revolución, ya que hasta entonces se creía que las estrellas eran fijas e inmutables, sin cambios, como Aristóteles defendió siglos atrás. Pocos años antes de morir conoció a un joven llamado Kepler. Fue precisamente Kepler quien recogió todos los datos de Brahe para producir sus tres famosas leyes. Kepler Johannes Kepler conoció a Brahe poco antes de su muerte. Gracias a los trabajos de Brahe, Kepler pudo elaborar las tres leyes que llevan su nombre recogidas en el libro Mysterium Cosmographicum. 1ª Ley de Kepler. Los planetas giran alrededor del Sol en trayectorias elípticas, no circulares, con el Sol situado en uno de los focos de la elipse. 7
2ª Ley de Kepler. Los planetas barren áreas iguales en tiempos iguales. Esto quiere decir que si un planeta se acerca al Sol, su velocidad lineal debe aumentar, porque estará recorriendo un área más pequeña. Al revés, si se aleja del Sol su velocidad lineal disminuirá, por cubrir un área mayor. 3ª Ley de Kepler. Los cuadrados de los periodos P de revolución son proporcionales a los cubos de los semiejes mayores a de la elipse. P 2 =k a 3 Notemos que estas tres leyes hablan sobre el movimiento de los planetas, pero no explican porqué los planetas giran alrededor del Sol trazando elipses. Tuvieron que pasar 100 años antes de que otro científico, Newton pudiera explicarlo. El sistema de Kepler funcionaba a la perfección con todos los planetas que se conocían excepto uno, Mercurio. Para poder explicar la órbita de Mercurio es necesario recurrir a la Teoría de la Relatividad de Einstein. 8
Galileo. El físico y astrónomo italiano Galileo Galilei (1564-1642) sostenía que la Tierra giraba alrededor del Sol, lo que contradecía la creencia de que la Tierra era el centro del Universo. Se negó a obedecer las órdenes de la Iglesia católica para que dejara de exponer sus teorías, y fue condenado a reclusión perpetua. Junto con Kepler, comenzó la revolución científica que culminó con la obra de Isaac Newton. Su principal contribución a la astronomía fue el uso del telescopio para la observación y descubrimiento de las manchas solares, valles y montañas lunares, los cuatro satélites mayores de Júpiter y las fases de Venus. En 1609 oyó decir que en los Países Bajos habían inventado un telescopio. En diciembre de 1609 Galileo había construido un telescopio de veinte aumentos, con el que descubrió montañas y cráteres en la Luna. También observó que la Vía Láctea estaba compuesta por estrellas y descubrió los cuatro satélites mayores de Júpiter. En marzo de 1610 publicó estos descubrimientos en El mensajero de los astros. Su fama le valió el ser nombrado matemático de la corte de Florencia, donde quedó libre de sus responsabilidades académicas y pudo dedicarse a investigar y escribir. En diciembre de 1610 pudo observar las fases de Venus, que contradecían la astronomía de Tolomeo y confirmaban su aceptación de las teorías de Copérnico. En el campo de la física descubrió las leyes que rigen la caída de los cuerpos, contradiciendo a Aristóteles quien afirmaba que los objetos caen antes si su masa(peso) es mayor. Estudió el movimiento de los proyectiles, el de los péndulos y el de las mareas e incluso descubrió un método para navegar en el mar usando las posiciones de los satélites de Júpiter. Galileo es considerado el padre de la cinemática, la parte de la Física que estudia los movimientos de los cuerpos, y representa un símbolo de lucha contra la autoridad y la libertad de investigación. Gracias a sus obras, Newton pudo completar las suyas cerrando así una etapa de Revolución en las Ciencias conocida como la Revolución Copernicana. 9
Newton y la Ley de la Gravitación Universal. Si Galileo es el padre de la cinemática (el estudio del movimiento de los cuerpos), Newton es el padre de la dinámica (el estudio de las fuerzas). Cuentan que Newton estaba meditando bajo un manzano sobre la causa que llevaría a los planetas a girar alrededor del Sol haciendo elipses, como Kepler demostró, cuando de repente le cayó una manzana encima de la cabeza En cualquier caso la manzana le hizo comprender algo muy importante que hasta entonces nadie había reflexionado: la causa por la que los planetas giran alrededor del Sol es la misma que hace que la manzana caiga al suelo, es decir, la gravedad Inmediatamente elaboró una teoría sobre la gravedad de los cuerpos, y razonó que dicha gravedad debería aumentar con la masa de los planetas y que debería ser mayor al acercarnos al Sol, esto es, proporcional a la masa e inversamente proporcional con la distancia, es decir: g = G Msol r2 con lo que la fuerza con la que el Sol atrae a los planetas sería F = m g, es decir: Era la primera persona en la historia capaz de explicar por qué se mueven los planetas alrededor del Sol!, y no sólo eso: había encontrado la causa por la que todos los cuerpos caen dentro y fuera de la Tierra!. Esta causa es la gravedad, y se aplica tanto a una manzana como a 10
un planeta como a una mosca (incluso se puede aplicar a un átomo aunque le hace cosquillas porque existen otras fuerzas mucho más importantes) en cualquier parte del Universo, de ahí la importancia de esta ley universal. La Ley de la Gravitación Universal aún se usa y estudia en nuestros días, y aunque ya se sabe que la gravedad es sólo una de las 4 fuerzas de la Naturaleza que rigen nuestro Universo, no deja de tener mérito que ya se hablara de ella en el año 1687. Posteriormente, esta ley de la Gravitación Universal será revisada y corregida por el célebre Einstein en su Teoría de la Relatividad General, pero eso viene posteriormente, hacia el año 1905. 11