12.1. Evolución histórica del estudio del universo

En la Antigüedad las personas observaban el universo teniendo en cuenta:

• La posición de un cuerpo celeste en distintos momentos del día y en diversas épocas del año.

• El brillo de los cuerpos celestes.

En base a estas observaciones obtuvieron las siguientes conclusiones:

• Algunos cuerpos celestes, como el Sol, la Luna y los planetas, giran alrededor de la Tierra dando vueltas que se repiten cada cierto tiempo.

• Los cuerpos celestes que brillan más están más cerca de la Tierra y los que brillan menos están más alejados.

• Algunos planetas, como Marte, varían su distancia a la Tierra, pues su brillo cambia según la época del año.

• Las estrellas son pequeños puntos brillantes. Algunas parecen estar fijas y deben estar en la parte más alejada de la bóveda celeste.

Como consecuencia de estas observaciones aparecen los modelos del universo para explicar lo que se observaba.

Estos modelos están basados en la idea de que la Tierra es el centro del universo. Están los siguientes modelos:

• El universo de Aristóteles

Aristóteles (siglo IV a.C.) concebía el universo como un conjunto de esferas cristalinas concéntricas y en contacto unas con otras, posicionando la Tierra en el centro de todas ellas, y siendo este el motivo de que todos los objetos cayesen siempre con una dirección y sentido hacia el centro de la Tierra. Cada esfera albergaba a los cuerpos celestes: la Luna, el Sol y los planetas conocidos hasta entonces (Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno).

Cada una de estas esferas tenía un movimiento propio que era resultado del rozamiento con las esferas inmediatamente cercanas. La esfera más alejada era la bóveda celeste, donde se encontraban las estrellas fijas, sin prácticamente movimiento alguno entre ellas. La esfera más cercana contenía a la Luna, y gozaba de movimientos más rápidos.

Fuera de las esferas no existía nada, excepto la causa del primer movimiento, el primer motor, cuyo origen ya carecía de explicación física, adentrándose en el terreno de la metafísica.

• El universo de Ptolomeo

A la luz de las observaciones de ligeros movimientos de vaivén en los planetas, Claudio Ptolomeo (siglo II d.C.) detalla en su obra El Almagesto el movimiento retrógrado del planeta Marte. Postuló que dicho movimiento en los planetas se debe a que estos describen pequeñas órbitas circulares llamadas epiciclos, siendo el centro del epiciclo el que describía un movimiento perfectamente circular alrededor de la Tierra, denominado dicho centro como deferente.

Como consecuencia, los planetas seguían un movimiento denominado epicicloide. Este modelo de movimientos de cuerpos astronómicos resultaba ser perfecto, pero excesivamente complejo, pues se necesitaban hasta 80 epiciclos para explicar los vaivenes planetarios.

Aristarco de Samos (siglo III a.C.) fue el primero en plantear un modelo mucho más sencillo que el de Ptolomeo, situando al Sol en el centro del universo. Su teoría no fue bien aceptada porque claro… ¿cómo no iba a estar la Tierra en el centro del universo si todos los objetos caían hacia el centro de la Tierra?

• El universo de Copérnico

Nicolas Copérnico (siglo XVI), apoyándose en las ideas de Aristarco, propuso un modelo revolucionario donde el cielo no se movía, nos movíamos nosotros. En este modelo, el Sol se encontraba en el centro de todas las órbitas, siendo la Tierra un planeta más que gira alrededor del Sol. Por el contrario, la Luna no giraba alrededor del Sol, sino alrededor de la Tierra y, a su vez, la Tierra sobre sí misma, dando lugar a la noche y el día. Las estrellas, según este modelo, seguían estando fijas en una esfera más allá de los planetas.

Por otra parte, Copérnico no pudo dejar de lado completamente los epiciclos de Ptolomeo, pues las órbitas no siempre se manifestaban perfectamente circulares. También puso de manifiesto que los planetas más alejados del Sol se movían más lentamente que los más cercanos. Todo esto quedó recogido en su obra Sobre las revoluciones de las esferas terrestres, publicada el mismo año de su fallecimiento, en 1543.

• El universo de Brahe

Después de Copérnico vino el modelo de Tycho Brahe, que propuso una fusión entre el modelo geocéntrico y heliocéntrico. Según este modelo, la Tierra se encuentra en el centro del universo y son el Sol y la Luna los que giran alrededor de la Tierra. Por el contrario, los planetas giran alrededor del Sol.

Este modelo no consiguió ser demostrado.

• El universo de Galileo

Galileo Galilei (1564-1642) retoma las ideas de Copérnico, proponiéndose demostrar sus hipótesis siguiendo el método científico. Para ello construyó su propio telescopio, lo que le permitió observar la Vía Láctea, las fases de Venus y los satélites de Júpiter, concluyendo, no solo que Copérnico tenía razón, sino que había más objetos similares a luna orbitando alrededor de algunos planetas.

En 1632 publicó su defensa del sistema heliocéntrico en su obra Diálogo sobre los dos principales sistemas del mundo, libro que no gustó a la Inquisición, para quien solo la Tierra podía ser el centro del universo. La autoridad eclesiástica llamó a juicio a Galileo y le hizo retractarse de su teoría.

• El universo de Kepler

En tiempos de Galileo, el astrónomo y matemático Johannes Kepler (1571-1630), haciendo uso de las aportaciones de Brahe, enunció tres leyes empíricas, que veremos más adelante, gracias a las cuales se conseguía describir con gran exactitud el movimiento de los planetas.

Gracias a las contribuciones de Brahe y Kepler, Isaac Newton (1643-1727) enunciaría en 1687 su ley de la gravitación universal, constituyendo un pilar básico en la mecánica celeste, explicando el movimiento de los planetas y que, junto con sus tres leyes de la dinámica (estudiadas en el tema anterior), unifican el cielo y la Tierra.

En el siglo XVII, el astrónomo Christian Huygens (1629-1695) imaginó la existencia de tantos sistemas planetarios similares al sistema solar como estrellas hubiera en el firmamento. La Tierra, por tanto, pasaba de ser el centro del universo a ser una mota de polvo en la inmensidad del espacio.

La concepción del universo actual pasó por dos fases. En la primera fase se entendía el universo como homogéneo y estático, es decir, algo que siempre estuvo tal y como está.

Con el perfeccionamiento de los telescopios la concepción del universo pasa a una segunda fase donde ya no es homogéneo, observándose las agrupaciones de los cuerpos estelares en galaxias, agrupándose estas a su vez en cúmulos y supercúmulos de galaxias. Por otra parte, si nos alejamos lo suficiente, el universo vuelve a resultar homogéneo en su inmensidad.

Hoy sabemos que la Tierra forma parte del sistema solar, siendo el Sol una estrella más de miles de millones que conforman la galaxia Vía Láctea. Asimismo, la Vía Láctea, nuestra galaxia, es una más de una agrupación de miles de galaxias que conforman el denominado Grupo Local.

Por otro lado, con las aportaciones de Albert Einstein (1879-1955) en su teoría general de la relatividad, así como las observaciones de Edwin Hubble (1859-1953), se comprobó que las galaxias se alejaban de la Tierra, dando lugar a un universo dinámico (teoría del big bang) como proceso de expansión permanente, que tuvo principio y, posiblemente, tenga un final.