A horcajadas en el Tiempo

NDICE

A HORCAJADAS EN EL TIEMPO

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--- PREFACIO

I.- INTRODUCCIN

01. Las Cajas Negras 02. Introduccin a La Cosmologa

II.- ANTIGUAS COSMOLOGAS 01. Visiones Antiguas Del Cosmos 02. Cosmologa Geocntrica 03. Cosmologa Heliocntrica

III.- EL MACROCOSMO 01. El Jardn Csmico 02. Nacimiento y Vida De Las Estrellas 03. Evolucin y Muerte De Las Estrellas

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04. Estrellas Gigantes Rojas 05. Estrellas Enanas Blancas 06. Estrellas Supernovas 07. Estrellas De Neutrones

07.01 Estructura de las Estrellas de Neutrones 07.02 El Campo Magntico de las Estrellas de Neutrones 07.03 Balizas Estelares 07.04 Estrellas de Neutrones y Plsares 07.05 Estrellas de Neutrones con su Propio Brillo de Luz 07.06 Estrellas de Neutrones y Los Rayos X y Gamma 07.07 Las Estrellas de Neutrones y la Relatividad 07.08 Estrellas de Neutrones: De la Teora a la Observacin 08. Agujeros Negros

08.01Singularidades 08.02La Estructura de lo Invisible 08.03Los Agujeros Negros y el Espaciotiempo 08.04La Mecnica Cuntica de los Agujeros Negros 08.05Los Agujeros Negros Primores y el Big Bang 08.06La Bsqueda de Agujeros Negros 08.07Los Agujeros Negros y los Rayos X y Gamma 09. Estrellas Enanas Marrones o Caf 10. Las Galaxias

10.01La Va Lctea 10.02Nuestro Vecindario Galctico 10.03Modelo de la Va Lctea 10.04Morfologa de las Galaxias 10.05Las Distancias Siderales 10.06Radiogalaxias y Qusares 10.07Cmulos y Supercmulos Galcticos

IV.- COSMOLOGA CLSICA 01. La Cosmologa Clsica 02. La Dinmica de Newton 03. El Nacimiento de la Cosmologa Moderna

V.- ENIGMA DE LOS CIELOS NOCTURNOS 01. La Paradoja de Olbers

VI.- EL UNIVERSO PRIMITIVO 01. El Universo Primigenio 02. Hacia el Primer Segundo 03. La Mecnica Cuntica 04. Teora Relativista del Campo Cuntico 05. Principios de Simetra 06. El Concepto de Campos


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07. Los Cuantos 08. Las Antipartculas 09. La Antimateria 10. Electrodinmica Cuntica 11. Campos de Medida 12. Simetra de Medida y Ruptura de Simetra 13. El Modelo Estndar 14. La Pinacoteca de las Partculas Elementales 15. La Familia de los Leptones 16. La Familia de los Hadrones 17. Interaccin y Partculas Virtuales 18. Termodinmica y Cosmologa 19. El Big Bang 20. Tiempo Cero 21. Al Principio del Tiempo 22. La Expansin 23. La Era Hadrnica 24. La Era Leptnica y los Neutrinos 25. La Era Radiactiva y la Nucleosntesis Primordial 26. La Recombinacin y Fin del Big Bang

VII.- OTROS MODELOS COSMOLGICOS 01. El Universo Pulsante 02. El Universo del Estado Estacionario

VIII.- LA TEORA DEL BIG BANG 01. El Modelo Newtoniano 02. El Modelo Relativista 03. La Mtrica de Robertson-Walker 04. Dinmica y Termodinmica del Big Bang 05. Para Observar El Cosmos 06. Ley de Hubble 07. Los Horizontes Cosmolgicos 08. Cronologa de los Sucesos Csmicos 09. Las Componentes del Big Bang

09.01 La Componente Radiactiva 09.02 La Componente Material 09.03 La Componente Cuntica 10. Las Componentes de la Densidad Universal 11. El Radio de Curvatura del Universo 12. La Constante Cosmolgica


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IX.- LA VISIN MS ANTIGUA DEL UNIVERSO 01. La Radiacin Csmica de Fondo 02. La Antigua Materia Csmica 03. El Espectro de la Radiacin Csmica de Fondo 04. La Ardiente Bola Inicial y la Radiacin Csmica de Fondo 05. Las Propiedades de la Radiacin Csmica de Fondo 06. El Estudio de la Radiacin Csmica de Fondo

X.- LA NUCLEOSNTESIS DEL BIG BANG 01. Las Escalas del Tiempo 02. En el Principio 03. La Formacin de los Elementos Ligeros 04. Las Cantidades Observadas 05. La Densidad Nuclenica 06. Las Implicancias Cosmolgicas 07. La Cuanta Leptnica 08. La Invariabilidad de las Constantes

XI.- LAS DEBILIDADES DEL BIG BANG 01. Estructura en Gran Escala y Materia Oscura 02. El Origen de las Galaxias 03. Halos De Materia Oscura

03.01 La Materia Oscura 03.02 Escenario De La Materia Oscura 03.03 Buscando Materia Oscura 03.04 Edad y Destino del Universo 04. Las Propiedades Primigenias

XII.- IDEAS VESNICAS EN UNA HISTORIA SIN FIN... 01. Teoras Unificadas 02. Teoras del Campo Unificado

02.01 El Campo Dbil 02.02 Unificacin Electro-Dbil 03. Grandes Teoras Unificadas

03.01 Teoras Renormalizables 03.02 Los Protones No Quieren Saber Nada 03.03 La Asimetra Materia-Antimateria 03.04 Ms All de las GUT's 04. Monopolos Magnticos 05. La Unificacin de la Gravedad

05.01 Supersimetra y Supergravedad 05.02 De La Teora Kaluza-Klein 05.02.01 Una Quinta Dimensin y Ms All 05.03 De las Teoras de Cuerdas TC's


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05.03.01 Las Supercuerdas 05.03.02 Las Extradimensiones 05.03.03 Simetras de Dualidad 05.03.04 La Teora M 05.03.05 Las Supercuerdas y los Descubrimientos Bekenstein-

Hawking 05.03.06 Qu se Busca con las Supercuerdas 05.03.07 Controversias... 06. La DINEMO o Teora MOND

XIII.- MTODOS MODERNOS DE LA FSICA TERICA 01. El Mtodo del Lagrangiano

01.01 Formulacin General del Lagrangiano 01.02 Teora de Calibre 02 Campos Escalares

02.01 Expansin del Universo y Campos Escalares

XIV.- LA ENIGMTICA CONSTANTE COSMOLGICA 01. La Problemtica De La Constante Cosmolgica

XV.- COSMOLOGA CUNTICA 01. De La Cosmologa Cuntica

01.01 Condiciones Iniciales y Cosmologa Cuntica 01.02 Hacia las Condiciones Iniciales 02. La Era Cuntica

02.01 La Era de Planck 02.01.01 Especulaciones Sobre la Era de Planck 03 De la Gravedad Cuntica

03.01 La Bsqueda de la Gravedad Cuntica 03.02 De la Teora de Nudos 03.03 De la Teora de Trenzas 03.04 De la Gravedad Cuntica de Lazos (LQG) 03.05 De la Teora Cuntica Tetradimensional de Pasillo

XVI.- EN LAS FRONTERAS 01. En la Frontera del Conocimiento 02. Las Condiciones Iniciales 03. La Inflacin: Una Solucin Expansiva

03.01 Las Inflacin y los Campos Escalares 03.02 Un Universo Inflacionista 03.03 La Inflacin y Las Teoras Unificadas 03.04 Los Dividendos de la Inflacin 03.05 El Estado Actual de la Teora Inflacionaria 03.06 La Autogeneracin de un Universo Inflacionario 03.07 Ms de un Universo 03.08 Escenarios Inflacionarios


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03.08.01 El Escenario Cosmolgico 03.08.02 Planitud e Inflacin 03.08.03 Entrpico Inicial 03.08.04 Cronologa de los Sucesos Inflacionarios 03.09 Debilidades del Modelo Inflacionario 04. Sobre el Origen del Universo

04.01 El Principio Antrpico 04.02 Cmo Empez el Universo

---ANEXOS

---BIOGRAFAS

---BIBLIOGRAFA

---GLOSARIO

ADVERTENCIA

Aquellos captulos y/o secciones que puedan representar algn tipo de dificultades para aquellos lectores que no poseen nociones fundamentales de fsica y del formalismo matemtico que las expresan, se encuentran identificados con el cono

. Son versiones que estn basadas en apuntes de clases destinados a alumnos de fsica en las especialidades de astrofsica y cosmologa.

LTIMA ACTUALIZACIN :


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A HORCAJAS EN EL TIEMPO(Prefacio)


Por desgracia para los soadores, los medios de expresin de la ciencia han cambiado en gran manera y el acercamiento a la realidad cosmolgica y la observacin ms acuciosa y a nuestra escala del universo, y han destruido, en gran medida, gran parte del oropel y del trasfondo con que, la fantasa compona y coloreaba sus paisajes y entronizaba a la humanidad dentro de un marco de ritualizaciones y mitos o, en el mejor de los casos, de aceptaciones irrestrictas propugnadas por un hombre sabio; creando en s, seres terrqueos insertos en una civilizacin de maravillas.

Son muchsimos los ejemplos que demuestran la verdad de esta desencantada asercin. No hace mucho tiempo, que los cientficos poblaron el ambiente de nuestras realidades domsticas con hermosas aseveraciones sobre la arquitectura y origen del universo en que un ncleo formado por protones y neutrones, bellamente coloreados, haca girar a su alrededor a traviesos electrones, los cuales, al saltar de una rbita a otra, destellaban y esparcan con sus cabriolas las partculas o ondas semejantes de reflejos de rayos de un diamante de la luz. Imgenes de este tipo todava se pueden hallar en dibujos de publicidad, en el cine, en la televisin y aun en libros de divulgacin. El avance de las investigaciones y la profundizacin en el conocimiento de tales fenmenos han transformado todos estos hermosos smbolos o representaciones en prcticas relaciones matemtica. En forma tajante Werner Heisenberg lo dijo: Es menester liberarse de las imgenes descriptivas y contentarse con smbolos mtricos. Queriendo imaginar lo inimaginable, la fsica se aventura en un dominio donde el control de la observacin es impotente para seguirla.

Es un hecho de la causa y ha seguido sucediendo. En las ltimas dcadas, las investigaciones realizadas por el propio hombre en sus visitas al satlite natural de la Tierra y el monitoreo que ha venido realizando con los vehculos, laboratorios y telescopios espaciales, los radiotelescopios y dems instrumentos astronmicos y astrofsicos as lo constatan. Sus bsquedas y los encuentros consiguientes se concretan en tablas de relaciones, en cifras, en ecuaciones, en general en matemticas, pero no en imgenes.

Las objetivas informaciones obtenidas por naves no tripuladas de diferentes misiones en sus viajes a travs del sistema solar que han rastreado los aledaos y pequeas fracciones de atmsferas y superficies del planetas, como asimismo la mayor profundidad de observacin del cosmos que se ha alcanzado con la puesta en rbita de un telescopio espacial, han agregado muy poco al conocimiento de las apariencia estructural del universo como la de los astros visitados. En cambio, han enriquecido notablemente el acervo de datos representables slo por nmeros y relaciones y, por ello, de difcil comprensin para los profanos. Pero un da no muy lejano, cuando el hombre pueda hacer sus observaciones sin la interferencia de la propia atmsfera terrestre que le permite vivir o pose sus plantas sobre la superficie de alguno de nuestros vecinos y pueda recorrer sus territorios y excavar los estratos que lo forman, se satisfar, por lo menos en parte, nuestro afn de intentar observar al primer fotn que nace con el universo y de conocer, aunque sea con pasos limitados, las apariencias de los parajes y, quizs, poder saber qu albergan los valles, desiertos, pilagos y montaas de los planetas de nuestro vecindario.

Mientras tanto, cumple ponernos en guardia para no generalizar con demasiado entusiasmo. Los conceptos adquiridos sobre las posibles realidades del universo y sus peculiaridades, como de los planetas rastreados por mquinas que se han posado en sus superficies o orbitado alrededor de ellos, lo han sido con el mismo criterio que emplea una persona al observar con conocimiento el cielo nocturno o imaginar cmo son la superficie y la flora de la Tierra partiendo de lo que ha observado en su propio y pequeo jardn. Un gusano inteligente, nacido en el corazn de una manzana, la perfora, sale a la superficie y la recorre deseoso, quizs, de conocer el mundo en que vive. Puede que logre formarse una imagen de cmo es la manzana, y acaso alcance a completar un concepto respecto del rbol que produjo la manzana. Pero lograr saber de la arboleda, del pas, del planeta al cual pertenece?

El insigne pensador Lecomte du Nouy utiliz un ejemplo que yo he tomado prestado en un ensayo anterior para aclarar esta estricta capacidad de conocimiento del hombre, cuando plantea el caso de un microorganismo -para nuestro ejemplo, considerado inteligente- habitante de las pequesimas grietas e la piel de un elefante.

Qu concepto podra tener ese minsculo ser de la rugosa cobertura del paquidermo? Para l, los altibajos de la gruesa epidermis seran barrancos y montaas ms impresionantes que, para nosotros, las alturas del Aconcagua o los riscos del Himalaya. Podra ese organismo llegar a formarse, despus de largos viajes de aventura, una imagen de la forma externa del elefante; y si su inteligencia fuera suficiente poderosa y penetrante, lograra crear medios cientficos y tecnolgicos de observacin y anlisis para descubrir o imaginar la estructura y funcionamiento de todo el intrincado sistema de los rganos internos, circulacin de sangre, sistema nervioso y dems del paquidermo. Difcil resulta, sin embargo, suponerlo capaz de ampliar y generalizar sus conocimientos hasta comprender la existencia de otros animales,

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de otras especies y, sobre todo, del hombre, independiente dominador del ser que a l lo alberga.

Ahora bien, si razonamos prudentemente, podramos preguntarnos: No estar el hombre metido en un contorno tan restringido como el del microbio inteligente que hemos imaginado? No existirn en el universo realidades extraas a nuestras escala conceptual y de observacin?

Sin embargo, el hombre tiene, sobre el gusano y el microbio inteligentes del cuento, extraordinarias ventajas capaces de hacer menos desalentador el cuadro. El hombre sabio, de gran masa cerebral evolucionada y desarrollada y erguido en dos pies, ha agigantado y sigue agigantando, cada da de manera ms asombrosa, su capacidad de observacin; para ello ha creado instrumentos, herramientas, dispositivos y mquinas que le permiten obtener informaciones para las cuales sus sentidos, directamente, son sordos. As, ha penetrado en la profundidad recndita de la materia y en los dilatados campos espaciales mucho ms all de lo que le habran permitido sus propios medios biolgicos.

Adems, desde el principio del siglo XX, genios tan extraordinarios como Albert Einstein ensearon la utilizacin de un tipo de raciocinio epistemolgico y axiomtico de autocrtica, destinado a comparar los alcances y las certezas de las extrapolaciones y generalizaciones, con los resultados de la observacin. Se logra de este modo no slo limitar los mrgenes de error, sino que tambin se hace evidente la reiterada inexactitud de lo observado por nuestros sentidos o por sus instrumentos auxiliares; se adquiere una ms clara conciencia de que muchas de las imgenes y conclusiones obtenidas corresponden a interpretaciones de impactos o informaciones que, aun cuando aparecen como una realidad, son slo realidades humanas. Comprende el observador, por consiguiente, cmo para otros sistemas neurolgicos y psquicos existentes en el universo en medios distintos, los mismos impactos podran generar apariencias o imgenes o conceptos que en nada se parecen a los por l figurados o aceptados.

En los distintos captulos de este libro intento describir a este peculiar, y en cierto modo subjetivo, modo de conocer del hombre, resultado de una morfologa sui generis y de mtodos de observacin precarios y deformadores. Se aprecia all lo limitado de la realidad ltima o hipotticamente absoluta del cosmos y de la naturaleza conocidos por el hombre.

Conscientemente y tratando de basarme en lo postulado y observado por la ciencia, voy a dejar volar mi imaginacin, sin sobrepasar, sin embargo los confines aceptados. Seguir, en cierto modo, el mtodo empleado por Desiderio Papp cuando, hace ms de cincuenta aos, escribi su apasionante ensayo La Vida en Otros Mundos.

Pero este libro fue escrito por un muchacho, y ste, en cambio, su literatura surge de la pluma de un hombre que ya se encuentra traspasando los lmites de la madurez. Papp escribi en un momento de eclosin de ideas, pero todava muy limitado en el campo de la observacin. No slo no eran realidad los vehculos espaciales; apenas se iniciaba la radiotelefona; la electrnica estaba en la mente de Dios y la constitucin ntima de la materia se representaba por imgenes ya muchas veces renovadas. Ni energa nuclear; ni satlites espaciales; ni telescopios de largo alcance, mucho menos espaciales; ni radioastronoma; ni microscopios electrnicos, ni siquiera aviones ultrasnicos. Para qu hablar de potentes aceleradores de partculas, computadores o de los mil artificios puestos en trabajo por la tecnologa durante los ltimos lustros. Ni de ciberntica, ni de la luz coherente, ni de temperaturas del cero absoluto.

Millones de nuevas observaciones, ms hondas y ms vastas, han alterado el cuadro configurado por el hombre de su propia realidad y del mundo que lo rodea; y lo han enriquecido extraordinariamente. La ciencia ha sobrepasado, en gran manera, los sueos de los soadores!

Pero el acelerado cambio que nos ha cabido en suerte presenciar obliga a ser ms cautelosos y a dudar de la permanencia de algunos de los esquemas que los hombres de ciencia en la actualidad manejan. Porque, a pesar de tantos avances vertiginoso todava no somos capaces de comprender a cabalidad la estructura y su comportamiento de nuestro propio planeta, como asimismo la vida ; no ya una vida susceptible de germinar en lo ignoto de un cosmos desconocido, pero ni siquiera la vida orgnica terrestre.

Para qu, entonces, se preguntar ms de un lector, sobre bases tan inestables elaborar teoras sobre la arquitectura del universo? Por qu no concentrar nuestro esfuerzo en la bsqueda de nosotros mismos? Mi respuesta es categrica: slo para satisfacer un ansia incontrolable del pensamiento. Adems, conociendo el universo nos conocemos.



ADVERTENCIA

Aquellos que no dispongan del tiempo o de los elementos para adentrarse personalmente, aunque sea en forma somera, en las materias que se tratan en este libro virtual, no tienen ms que creer en quienes han adivinado, antes que los instrumentos les descubrieran y solo con la ayuda de clculos matemticos, la existencia de estrellas y cuerpos celestes; deben tener fe en quienes han sido capaces de desintegrar la materia y transformarla en energa; en quienes han alterado nuestra bveda celeste colocando en ella satlites artificiales o enviando, a cientos de millones de kilmetros, laboratorios capaces de explorar planetas, medir radiaciones y otras caractersticas y enviar sus resultados a la Tierra... O, sencillamente, concluir aqu la lectura de este libro que presento y darse la magnifica satisfaccin de no creer.

Este trabajo est estructurado en captulos y est dirigido a todo tipo de lectores. Para aquellos que deseen adquirir conocimientos actualizados generales de astrofsica, cosmologa, cosmografa y cosmogona y que no cuentan con una mayor formacin previa sobre esas disciplinas, los hechos y sus interpretaciones se presentan, en general, en forma sencilla, intentando que las nociones de fsica puedan ser comprendidas a travs de un lenguaje de uso frecuente.

Sin embargo, y con el objetivo de cumplir con la funcin didctica que me he propuesto al escribir este libro, se han insertado aspectos sobre nociones fundamentales de fsica y su formalismo matemtico que las expresa para aquellos casos en que el tema que se trata lo amerita. Pero ello, si bien requiere para una mejor comprensin poseer alguna formacin especfica en matemticas y fsica, no compromete, para aquellos que no la tiene, la posibilidad de alcanzar un muy buen entendimiento global sobre la materia tratada en la respectiva literatura.

Patricio T. Daz Pazos

2001. Todos los derechos reservados.

Al principio cre Dios los cielos y la Tierra. La Tierra estaba confusa y vaca y las tinieblas cubran la faz del abismo; pero el espritu de Dios se cerna sobre la superficie de las aguas.

Gnesis


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Introduccin


I

INTRODUCCINPor ms de dos mil aos, desde que Aristteles lo propugn, existi en el pensamiento occidental la

creencia de que el universo era eterno y no cambiaba. Se crea que las estrellas estn hechas de una materia imperecedera y que la arquitectura de la cpula celeste es fija e inmutable. Hoy sabemos, gracias al desarrollo tecnolgico moderno, que ello no es as. Las estrellas nacen y mueren despus de vivir varios millones o miles de millones de aos. Brillan porque queman su carburante nuclear y se extinguen cuando ste se les agota. Y, ms aun, contamos con los conocimientos y capacidad tcnica para poder averiguar la edad de cada una y, tambin, estimar la del universo.


Introduccin

2001 - 2002. Todos los derechos reservados.



Las Cajas Negras

I NTRODUCCIN

01.01

"El cientfico suele confesar que basa sus creencias en la observacin, no en la teora... No he conocido a ninguno que lleve a la prctica tal afirmacin...la observacin no basta...la teora tiene una participacin importante en la determinacin de creencias".

ARTHUR S. EDDINGTON, The Expanding Universe, 1933

E l cientfico, al hacer ciencia, desarrolla una parte importante de su trabajo a travs de lo que normalmente se conoce como cajas negras, que no son ms que las generalizaciones que solo describen un fenmeno, tomando en cuenta nada ms que variables de entrada y efectos de salida. En ello, puede, incluso, llegar a descubrir leyes que relacionan a travs de las matemticas ambos parmetros y, de ese modo, poder construir predicciones sobre el comportamiento de un sistema. Lo anterior, prescindiendo de definir el mecanismo ntimo responsable de la regularidad encontrada, que explica tal comportamiento del sistema.

Aunque solamente vienen a ser una representacin del funcionamiento global de un sistema dado, es decir las simples fundaciones de un modelo fenomenolgico del hecho o hechos en estudio, no obstante las cajas negras son poseedoras de la virtud de ser generalizantes, descubridoras de regularidades que necesitan ser explicadas, de ser representaciones sencillas, precisas y de alto contenido emprico, lo que implica para el cientfico la imposibilidad de alejarse demasiado, con interpretaciones de los hechos mismos. Por ello, histricamente, las cajas negras han llegado a ser uno de los pasos ineludibles que se dan en las primeras etapas en los procesos de construcciones tericas.

Lo descrito anteriormente es, quizs, el nico paradigma que los cientficos, al hacer ciencia, siguen con rigor. En fsica, por ejemplo, los fenmenos estudiados como cajas negras son abundantes y clsicos.

En ptica encontramos que se ha logrado establecer, entre otras cosas, que, en la reflexin de la luz, el ngulo de incidencia de un rayo luminoso es igual al ngulo de reflexin. Ello se expresa con simplicidad en matemticas a travs de la siguiente forma: i = r (i es el ngulo de incidencia y r el de reflexin). Con esta frmula es posible predecir hacia dnde saldr el rayo reflejado, si se conoce el ngulo con que la luz llega a una superficie reflectora. Y esto sin necesidad de saber, ni siquiera de cuestionarse, por qu ello ocurre as o cul es la naturaleza de la luz, si es onda, partcula o fotn.

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Las Cajas Negras

Otro ejemplo muy conocido y simple se encuentra en lo que se conoce como ley de Boyle (denominada as en homenaje a su descubridor), la cual establece para un gas: V = K x T/P; en que V es el volumen, T la temperatura, P la presin y K una constante. De acuerdo a esta ecuacin, si se aumenta la temperatura, dejando constante la presin, aumentar el volumen del gas, en cambio si lo que se aumenta es la presin - manteniendo constante la temperatura - disminuir este volumen. Utilizando esta relacin matemtica establecida, es posible predecir exactamente el volumen que alcanzar el gas si se conoce el valor inicial de las variables, el valor de la constante y la cantidad de cambio que se introduce al sistema. Tambin explica que el gas se calentar si se aumenta la presin y se mantiene constante el volumen. Para hacer estas predicciones no es necesario averiguar la naturaleza del gas - lo que podra explicarnos el por qu de esta regularidad -, es suficiente con tratar al sistema como una caja negra.

En la vida diaria, habitualmente tratamos con situaciones o artefactos en forma de cajas negras. Hasta nios muy pequeos saben que si accionan la perilla adecuada en un aparato de televisin, aparecern imgenes en la pantalla; tambin sabemos que si se gira el selector, cambiarn las imgenes; o que si giramos la perilla del volumen ir variando el nivel de ste. Incluso podemos obtener una ecuacin que relacione el ngulo de giro de la perilla con el volumen logrado y posteriormente predecir el volumen exacto que se lograr al fijar la perilla en determinado ngulo. Todo eso lo hacemos sin necesidad de saber que es lo que hace exactamente cada perilla en el sistema, o como es posible captar imgenes de algo que puede estar sucediendo a kilmetros de distancia. Nos basta con saber que si aplicamos una variable de entrada, tendremos un efecto de salida, nos basta con una explicacin de caja negra. Y as actuamos frente al telfono, el auto, la radio, etc., sin olvidar, por supuesto, el control remoto.

Pero las cajas negras pueden ser desmontadas, pueden abrirse, en un sentido figurado. Esto se logra haciendo conjeturas, hiptesis, acerca de lo que ocurre en su interior, de los mecanismos que generan el efecto que se registra en la salida cuando se aplica una determinada variable en la entrada del sistema, para luego realizar experimentos o registrar observaciones que avalen o rechacen la realidad del mecanismo propuesto. Una vez en posesin de una hiptesis tal, con su correspondiente aval de experiencias, la caja negra se ha transformado en una caja translcida. La naturaleza atmico-molecular de la materia, junto a la dinmica de las molculas en un gas es la caja translcida de la ley de Boyle.

Para muchos filsofos de las ciencias el objetivo de stas es generar cajas negras para luego transformarlas en cajas translcidas, de modo de aumentar el conocimiento, pero, adems profundizarlo. Para otros, en cambio, la ciencia slo debe llegar a definir las cajas negras, pues el transformarlas en translcidas slo agrega especulacin, alejndose de la base factual, emprica. Como quiera que sea, los cientficos difcilmente renunciarn a hacer translcida una caja negra.

EDITADA EL :


A HORCAJAS EN EL TIEMPO (INTRODUCCIN 1)

I NTRODUCCIN

01.02

L a cosmologa constituy hasta hace un poco ms de un siglo una especie de rama de la metafsica. Se conceba como un conjunto de hiptesis y razonamientos relativos al origen y evolucin del universo, al cual se le daban diferentes significados. A medida que el conocimiento de la materia, de la energa y de las profundidades estelares aument, empezaron estos estudios a ser considerados con el rango de una rama de la ciencia. Tambin el acercamiento de la fsica a imprecisas fronteras hizo que las teoras cosmolgicas debieran ser planteadas en el terreno cientfico.

Las ideas de la cosmologa brotan desde las propias interrogantes que se embrionan en el interior de los seres humanos. Interrogantes comunes en la naturaleza humana como: Y antes? Y despus?, son las que se convierten como base de partida de prcticamente todas las teoras que exhibe la cosmologa.

Todas las culturas se han hecho las mismas preguntas y de algn modo se han respondido. En algn momento de su historia, cada cultura ha tenido su propia cosmologa, su interpretacin de cmo lleg a formarse el universo y hacia dnde se dirige.

Dentro de esta disciplina, y sin una muy precisa distincin, caben la cosmogona, ciencia que trata de la formacin del universo, y la cosmografa, que estudia la constitucin fsica de los cuerpos celestes, sus distancias, dimensiones y dems, y agrega hiptesis y razonamientos cuando la observacin parece insuficiente. Pero se entiende que sus estudios se centran en el cosmos a gran escala. El objetivo de la cosmologa es entregar el diseo global del universo, abordando principalmente su origen y evolucin. Cmo es el universo? Cul fue su origen? Cul ser su destino final? Estas son algunas de las preguntas bsicas que hoy hombres de ciencias intentan, a travs de estudios tericos cosmolgicos, respuestas que si bien no siempre se insertan dentro del el sentido comn, s reflejan la realidad que se percibe a travs del mtodo de investigacin cientfica.

La cosmologa tolomeica que veremos en nuestro siguiente captulo, pese a sus complicados ciclos y epiciclos, coincida con el sentido comn tan plenamente que domin la cosmologa occidental unos 1.000 aos, hasta la poca de Coprnico. Y no goz de la proteccin confesional solo por que se adaptaba mejor a las Escrituras, ni tampoco fue un simple accidente fruto de la ignorancia. Hoy olvidamos que son la fsica de Aristteles y la cosmologa de Ptolomeo las que corresponden con el sentido comn, no la fsica de Newton ni la cosmologa de Coprnico, que son ya grandes abstracciones distanciadas de nuestra experiencia ordinaria.

Hoy, y dado los progresos que se han logrado en el conocimiento que se tiene sobre el cosmos y los instrumentos que se han elegido



para obtenerlo, se requieren personas que hayan alcancanzado dominio a niveles superiores en ciencias como las matemticas y la fsica en varias de sus ramas. Por ello, y en forma definitiva, les corresponde a los cientficos los que se preocupan y sugieren las teoras cosmolgicas, las teoras que intentan explicar el origen y evolucin del universo.

Al finalizar el segundo milenio del calendario occidental, asombrosamente, la cosmologa se ha convertido en una ciencia emprica, pero tambin a su vez comporta rasgos de una ciencia especulativa. Se convirti en emprica gracias a dos importantes acontecimientos cientficos. El primero fue, a nivel terico, la creacin de la teora de la relatividad general de Einstein, una teora general del espacio, el tiempo y la materia, que aport una nueva estructura conceptual a nuestra idea del universo como un todo. Y el segundo acontecimiento que proporcion a la cosmologa su forma moderna fue la aparicin de nuevos y potentes instrumentos astronmicos: los grandes telescopios de reflexin y los radiotelescopios y, ms recientemente, el telescopio espacial. La teora de Einstein no exige una cosmologa especfica o una estructura concreta del universo. Aporta el andamiaje, no los detalles. Para poder elaborar una idea ms acabada sobre la estructura de todo el universo, en el espacio y en el tiempo, hacen falta, como siempre se enfrentan las aspiraciones que el hombre tiene para ello, una mayor cantidad y calidad de observaciones, y para ello seguir siendo necesario la creacin de nuevos y ms capaces instrumentos.

La palabra teora se deriva del griego contemplar, examinar. Una teora viene a ser como una descripcin de la realidad. Es una coherencia satisfactoria que no necesariamente forma parte de la mera percepcin. Es una imagen de la visin externa que captamos, que ordena con formas nuevas nuestra experiencia y hace inteligible la complejidad de nuestras percepciones. Pero todo lo anterior queda tergiversado si confundimos nuestra imagen de la realidad con la realidad misma. Una teora que nace de las ciencias naturales, pese a su coherencia, su capacidad de prediccin y su profundidad de visin, solo viene a ser un medio de describir la realidad material y no la realidad misma. Por ejemplo, segn la teora de Newton, las leyes del movimiento son ecuaciones diferenciales. Pero cuando los planetas se mueven en sus rbitas alrededor del Sol, no estn resolviendo ecuaciones diferenciales que les dice cmo deben moverse, simplemente lo hacen. Las teoras son una invencin humana, y somos nosotros los que resolvemos las ecuaciones diferenciales y vemos si nuestra imagen se corresponde con la realidad. Los planetas tan solo se mueven y punto.

Las teoras fsicas y la cosmologa pueden considerarse como descripciones de la realidad. Esto no quiere decir, claro, que tales descripciones sean invenciones arbitrarias. Unas descripciones son mejores y ms precisas que otras, explicando un mbito ms amplio de la realidad. Podemos hacer comparaciones entre ellas y elegir a aquella que consideremos que se corresponde ms con la realidad. Por ejemplo, es muy posible que lo que cada uno de nosotros capta, sin previos prejuicios, como una visin del firmamento tenga fallas insoslayables cuando examinamos de cerca al universo. A la descripcin aristotlica la sustituy la newtoniana, a la que, a su vez, sustituy una descripcin einstiana. A medida que los cientficos van sabiendo ms de la realidad, gracias a la observacin y a los experimentos, las descripciones cambian para ajustarse a lo que se descubre. A veces, los descubrimientos experimentales son tan desconcertantes que ninguna teora existente puede describir las nuevas realidades descubiertas. Y entonces han de cambiar hasta las reglas de elaboracin de las descripciones tericas, como sucedi a principios del siglo XX al aparecer la relatividad y la teora cuntica. Continuamos elaborando nuevas ideas y descripciones tericas y la realidad simplemente sigue existiendo. Es importante tener esto presente cuando hablamos de cosmologa. Todas las cosmologas son modelos del universo, no el universo mismo.

LEYES UNIVERSALESPara desarrollar y propugnar una descripcin terica cosmolgicas, debe asumirse en forma irrenunciable y como una premisa

ineludible, que las leyes que hemos logrado descubrir en nuestro planeta son idnticas a las que rigen a la totalidad de los grandes confines del cosmos. Es posible que lo anterior pueda ser considerado como una tremenda presuncin; pero no tenemos otro medio si queremos saber ms; slo nos cabe aplicar tales leyes y verificar sus resultados.

Por fortuna, los acontecimientos csmicos parecen mostrar cada da en forma ms fehaciente su sometimiento a las mismas ordenaciones y sistemas de conducta que se cumplen en la Tierra. El movimiento de nuestro satlite natural, la Luna, se atiene a las leyes que controlan la cada de una manzana; el movimiento de las estrellas de nuestra galaxia sigue las leyes generales del pndulo; los tomos que hemos logrado observar alojados en mundos distantes de la Tierra muestran las mismas lneas espectrales que las de aquellos que examinamos en nuestros laboratorios; los planetas solares se trasladan y graznan sobre rbitas que corresponden a las mismas curvas y ecuaciones estudiadas hace siglos por los griegos..., y los delicados equipos que se han empotrado en sofisticados satlites que se han construido aqu en la Tierra y puestos en el espacio por la voluntad humana, a millones de kilmetros de nuestra morada, cumplen rigurosamente con las previsiones aqu formuladas y con las rdenes que les han sido impartidas desde tan lejos. Por otra parte, los nicos elementos que observamos en el amplio universo estelar, corresponden a aquellos que nos son terrcolamente familiares y que cuya clasificacin parte de la serie de Menderlejeff.

Sin embargo, por los modestos alcances que aun tienen nuestros conocimientos sobre la magnificencia del universo y sus complejidades, se debe considerar que puedan existir otras leyes an desconocidas o diferentes que, de ser as, las que todava tenemos sern las que nos conducirn a distinguirlas y entenderlas.

LAS FUERZAS DE LA NATURALEZAEl ncleo medular del reino de la ciencia de la cosmologa est constituido por cuatro fuerzas conocidas de la naturaleza, las que

comnmente las llamamos fuerzas de campo: gravedad, electromagnetismo, y las fuerzas subatmicas fuerte y dbil. Se trata de un cuarteto que difiere fundamentalmente de las familiares fuerzas mecnicas que cohabitan con nosotros cotidianamente.



Nuestra nocin comn de fuerza implica la participacin de un agente tangible que acta directamente sobre algn objeto, como en el caso de una yunta de bueyes atada a una carreta. La yunta tira; la carreta se mueve. Los cientficos explican la gravedad y las dems fuerzas de campo de otra manera. Cuando se recurre al ejemplo de la cada de una manzana se trata de explicar que ese fenmeno no es el resultado de una fuerza mecnica transmitida por la Tierra a travs de algn invisible medio. En vez de ello, la manzana se mueve debido a su interaccin con el campo gravitacional local creado por la masa de la Tierra.

El campo es gravedad; en cada punto del espacio existe una magnitud que puede ser medida en trminos de la fuerza que ejerce sobre un objeto situado all. El campo gravitatorio de la Tierra, por ejemplo, es ms dbil en la cima de una montaa que en el fondo de un ocano.

El movimiento de un objeto cualquiera desarrollado a travs de un campo genera ms de una situacin compleja. Por ejemplo, cuando una partcula cargada atraviesa un campo electromagntico, induce cambios en el campo. El campo alterado, a su vez, somete a la partcula a niveles de fuerzas constantemente variables.

Los cientficos identifican y clasifican esta dinmica recurriendo al uso de expresiones matemticas que son conocidas bajo el nombre de ecuaciones de campo, puntales de las teoras de fuerza. Puesto que estas ecuaciones tambin hacen posible calcular caractersticas anteriores de un campo, son herramientas importantsimas para el trabajo de los cosmlogos. Siguiendo el rastro de las interacciones de materia y campos de fuerza, los tericos cuentan con capacidad para poder describir situaciones que se pudieron dar en el universo cuando ste todava se encontraba en su "infancia".

LOS MODELOS CIENTFICOSCreemos que es pertinente aqu una breve disgresin para hablar de los modelos en la ciencia. Durante este siglo veinte se han

desarrollado varios modelos cosmolgicos con soporte cientfico que iremos describiendo en captulos posteriores. Lo que nos interesa aqu es subrayar qu es lo que los cientficos identifican como modelo. Un modelo cientfico comienza con un objeto o un sistema fsico verdadero, sustituye el objeto original por uno ms simple y luego representa el objeto simplificado con ecuaciones que describen su comportamiento.

Lo anterior lo podemos describir con otras palabras sobre la base de los dos principios fundamentales que orientan el avance de la ciencia. Uno, que si vamos a preguntarnos sobre los objetos en el cielo, lo primero es mirar hacia arriba y ver qu nos dice la observacin de lo que all hay. Podemos imaginar o discurrir acerca de lo que no es fcil o posible de observar. Sin embargo, si el comportamiento imaginado contradice lo que se observa, debe ser abandonado. Es lo que se llama principio de sometimiento al fenmeno, a lo que ocurre y puede medirse: el comportamiento de la naturaleza, si uno quiere conocerla, siempre manda.

El otro principio es el de simplicidad: de dos explicaciones, la ms simple es siempre la mejor. Pero no tan simple que viole el primer principio. Einstein dice: "Todo debe ser lo ms simple posible, pero no ms simple".

Un modelo cientfico viene a ser, en alguna medida, una versin a escala de un sistema fsico al que le falta algunas partes del original. Se requiere de gran juicio y habilidad para decidir qu partes no deben incluirse. Si se han omitido caractersticas esenciales, el modelo carece de toda validez. Por otra parte, si nada se excluye, significa que no ha habido simplificacin y el anlisis resulta a menudo demasiado complicado. Un ejemplo recurrente para entender esta definicin es el que se basa en la construccin de un modelo para un pndulo oscilante. Para realizar el modelo, al principio podramos intentar incluir la forma detallada del peso que est en el extremo, la densidad y la presin del are en la habitacin, y as sucesivamente. Si consideramos tal desarrollo demasiado complejo, podramos sustituir el peso por una simple bola e ignorar el aire completamente. De hecho, en la prctica este sistema muchsimo ms simple funciona igual que el original. En cambio, si dejamos la gravedad fuera, el pndulo terico resultante dejara de ser tal, ya que no oscilara de un lado hacia el otro. Al resolver las ecuaciones de un modelo se puede predecir, y luego poner a prueba, el sistema fsico original.



PRINCIPIOS COSMOLGICOS A ESCALA HUMANAPor su naturaleza y los objetivos que persigue, se puede considerar a la cosmologa como una ciencia inmersa en continuos perodos

de trastornos. Frecuentemente, las ltimas observaciones que se van haciendo en las profundidades del espacio van revelando aspectos de un universo que dejan en entredicho y sin explicacin a cuestiones importantes de modelos cosmolgicos. Sin embargo, los cosmlogos han desarrollado nuevas teoras que les permiten estudiar cmo puede haber sido el universo durante la primera billonsima de segundo de su vida, un perodo que antes se consideraba imposible de calcular. Puede que estas nuevas teoras no sean correctas, pero por primera vez se ha podido situar el nacimiento mismo del universo sobre una base cientfica. Brillantes personeros de ciencia han focalizado su atencin reflexiva en interrogantes que no hace muchos aos se consideraban excluidas del mbito cientfico.

En las ltimas dcadas han sido los astrnomos y fsicos quienes han intentado responder las interrogantes csmicas. Siempre ha existido el universo? Si no es as, cundo comenz? Y cmo? Se acabar? Est cambiando el universo con el tiempo? Se extiende el espacio en forma infinita en todas direcciones? Cmo lleg a formarse la materia en el universo? Las descripciones tericas que intentan dar respuesta a esas interrogantes tienen ahora en su formulacin, a diferencia del pasado, un soporte cientfico, que puede ser emprico o matemtico, y siempre sometido a las leyes consuetudinarias que rigen la conducta del hacer ciencia, que les permite, por lo menos, gozar de una atencin. Pero lo anterior, no implica que la cosmologa se haya podido desagregar tajantemente en sus descripciones tericas de algo de sueo y mucha imaginacin especulativa. El modelo cosmolgico ms ampliamente difundido, como es la del Big Bang, descansa en cuatro soportes observacionales: el desplazamiento de las galaxias, que se alejan unas de otras a enormes velocidades (descubierto en 1929 y que ha sido interpretado como una de las evidencias de la expansin producida por una gran explosin que dio origen al cosmos); la concordancia que se puede registrar entre la edad del universo - calculada por la velocidad a que las galaxias se distancian entre s - y la edad de la Tierra, medida por la desintegracin radiactiva del uranio; el bao de ondas de radio provenientes del espacio, pronosticado como el necesario remanente de un universo ms joven y caliente, descubierto en 1965; y la composicin qumica general del universo -cerca de un 25% de helio y un 75% de hidrgeno-, lo que puede explicarse en trminos de procesos atmicos en el universo recin creado. Si dejamos de lado estas escasas observaciones crticas, lo que sostiene al modelo del Big Bang es slo teora, supuestos, suposiciones e intuiciones; o sea, el aporte de algo de sueo y mucho de imaginacin. De todas las ciencias, la cosmologa es la que requiere las extrapolaciones ms extremas en el espacio y en el tiempo.

Es indudable que todas las teoras cosmolgicas tienen algo de sueo y mucho de imaginacin; es posible que llegue a establecerse cul de ellas expresa mayor certeza en lo acaecido en el cosmos; pero todava todas viven sostenidas por un alto porcentaje de especulacin.

Sostener, como veremos en captulos posteriores, que el universo no tuvo principio ni tendr fin, o conformarse con no preguntar de dnde proviene toda la materia o la energa que habra formado el inconcebible y gigantesco tomo primigenio del Big Bang o del Universo Pulsante, es enterrar la cabeza en la arena. Un tiempo o un espacio infinitos, se contesta, no tiene principio. Tal posibilidad es, lgica y naturalmente, incomprensible y nos hace penetrar, nos guste o no nos guste, en un terreno que objetivamente puede ser calificado como especulativo, pretendiendo explicar, con palabras que tienen solo un sentido abstractamente matemtico, un fenmeno todava inexplicable.

Concebir algo sin principio ni fin; entramos a tratar con conceptos que debemos de reconocer que se encuentran ausentes en la naturaleza humana. Por ello, pienso que todas las teoras cosmolgicas necesitan iniciarse en un acto de creacin, no solo de la materia y de la energa necesarias, sino tambin de las leyes o normas de conducta a las cuales habrn de atenerse en su devenir. Ello presupone dar respuestas a preguntas que la ciencia no est, ni tal vez estar nunca, en condiciones de poder contestar: Y antes? Y cmo? Y para qu?. Lo sabio, en este caso, es asumir una posicin honesta y simple: no remplazar la ignorancia por palabras o frases tan sin sentido como generacin espontnea o no me interesa, porque la ciencia no tiene cmo saberlo todava.

Pienso que lo recurrente en nuestro quehacer cientfico debe ser la modestia y la honestidad de aceptar nuestra actual incapacidad. Referirnos a estas condiciones de orden tico nos enfrenta al gran mundo dentro del cual han nacido y se han configurado las imgenes y los conceptos capaces de ordenar lgicamente, segn Einstein lo dijo, los fenmenos sensoriales; un mundo del cual el de la ciencia es



humanamente hijo y sin el cual no podra existir el anlisis de los fenmenos que lo conforman. Es el mundo de la inteligencia y del conocimiento, en el cual nacieron el ansia de saber, de verdad, y todo el vastsimo material de ideas que nos nutre espiritualmente.

Por ltimo, y con el objeto de precisar una posicin personal, creo que no deja de ser cientfico aceptar que los agujeros negros, las estrellas, los planetas y los tomos han sido en ltimo trmino creados por Dios, pero a la vez estoy convencidos de que, en su naturaleza material, su existencia obedece a un proceso csmico sin categoras ni privilegios especiales, todos sometidos a las mismas leyes. Si unas estrellas son ms masivas que otras, o tienen mayor brillo, o ms influyentes sobre la vida en el planeta que otras, ello es explicable en trminos de principios o leyes fsicas universales que rigen para todas sin excepcin. Antares sabemos que es una estrella muchsimo ms grande que el Sol, pero su comportamiento fsico se rige por las mismas leyes que operan para nuestro Sol. Pienso, y as humanamente lo acepto como una concepcin inserta en mi formacin cientfica, que las leyes universales de la fsica son la estructura misma de la Creacin.

EDITADA EL :


Antiguas Cosmolologas


II

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Visiones Antiguas del Cosmos

ANTIGUAS COSMOLOGAS

02.01

Desde pequeos, muchas interrogantes se empiezan a embrionar en nuestro interior. En algn momento de nuestra infancia empezamos a tomar conciencia de la independencia de que gozamos en relacin al entorno que nos rodea; nos volvemos conscientes de nuestro cuerpo, de nuestro propio pensamiento. Adquirimos la capacidad de distinguir lo que observamos a nuestro alrededor y, junto a ello, a interrogarnos sobre lo que estamos viendo.

Miramos, nos preguntamos por ello, por aquello. Algunas respuestas empezamos a comprender. En nuestras expediciones nocturnas, levantamos nuestra vista y recibimos las imgenes de fuentes luminosas que tachonan la bveda celeste sin imaginar que este gesto, adems de satisfacer la curiosidad del momento, puede constituir, andando el tiempo, un smbolo de insaciable sed de aventura y de anhelos de saber. El misterio del joyel que luce la noche empieza a transformarse en una fuente inagotable de preguntas. Ante la vista, aparecen las



resplandecientes caudas de los cometas y observamos cmo los astros viajan por el espacio y cmo los meteoritos rayan la negra cpula con fuego. Vemos como el Sol oscurece de cuando en cuando por sombras que ocultan su disco, o la Luna recortada por el propio perfil de la Tierra. Sabemos que la Tierra no es plana como aparenta, sino que gira entorno a s misma como una bola moteada. Sobre el Sol -ese crculo de luz resplandeciente y pequeo que circunda el cielo- estamos consciente que es muchsimo ms grande que la Tierra. Tambin reconocemos que las disminutas chispitas de luz que vemos en el cielo tambin son soles. Esta sntesis, es la parte de la historia que logramos entender y conocer. Podemos cerrar nuestros ojos y abrirlos de nuevo y nos aparacer ante nosotros un cuadro que nos parece igual. Pero la otra parte de la historia que sabemos es que ello no es as.

En el espacio, cuando algo sucede, lo hace muy lentamente. El Sol se ve cada da igual. Las estrellas parecen inmutables. En las grandes extensiones espaciales, el tiempo parece alargarse y reducirse interminablemente, absorbindonos completamente junto con nuestra propia Tierra.

Cuando era nio, sola levantar mi vista hacia el cielo nocturno lleno de estrellas y no lograba distinguir ninguna de las descripciones que haba ledo en los libros sobre astronoma de l. Vea a la bveda celeste igual a una gigantesca tapa negra que cubra la superficie de la Tierra. En esta tapa opaca haba agujeros blancos que se me asemejaban a orificios por donde se escurra la luz que haba en el otro lado, agujeros que parecan estrellas. Poco a poco, a medida que la noche avanzaba, la bveda iba movindose a lo largo del firmamento, con sus brillantes y parpadeantes orificios. Casi perciba que se mova. En las noches claras iluminadas por la Luna crea ver la luz lunar como los rayos de luz de una linterna reflejados en la negra bveda en una funcin igual a la de un buscacamino. El Sol y la Luna estaban colgados de esferas transparentes que se movan en forma independiente a travs del cielo. Aunque esa descripcin infantil del universo no corresponda a las que entregaban los cientficos, igual me conduca a la formulacin de una serie de interrogantes. Siempre ha existido el universo? Si no es as, cundo comenz? Y cmo? Se acabar? Est cambiando el universo con el tiempo? Se extiende el espacio en forma infinita en todas direcciones? Cmo lleg a formarse la materia en el universo?

Son interrogantes que en cualquier imagen descriptiva que se tenga sobre el universo afloran y en algn modo se han respondido. En cada cultura en que el hombre ha evolucionado ha existido una cosmologa con su propia historia de cmo lleg a formarse el universo y hacia dnde se dirige. El asombro ante lo que vemos al mirar hacia arriba es tan antiguo como la humanidad. El Sol, las estrellas fijas y las fugaces, la Luna y sus fases, los cometas, los eclipses, el movimiento de los planetas en el cielo, despertaron siempre admiracin, curiosidad y temor. Testimonio del pasado por escudriar en los misterios del cielo se encuentra representado por los silenciosos monumentos de pocas remotas como Stonehenge en Inglaterra, Chichn Itz en Mxico, Angkor Vat en Camboya, los Mohai en Rapa Nui (Isla de Pascua), Abu Simbel en Egipto.

Es muy difcil resumir en unas pocas lneas cmo los pueblos antiguos fueron conociendo y entendiendo los fenmenos celestes. Asirios, babilonios, caldeos y sumerios, habitantes de la Mesopotamia, nos legaron, a travs de los griegos, los primeros conocimientos sobre el universo. En igual forma llegaron a nosotros los conocimientos de los egipcios. Tambin hay que mencionar la astronoma y cosmologa de los pueblos del lejano oriente como los chinos, los japoneses y los hindes, y el importante desarrollo alcanzado por la astronoma de los mayas, habitantes de Amrica Central.

Algunos pueblos antiguos crean que el universo estaba formado por gigantes o dragones, o que empez en un caos lquido o como una mazorca de maz o un huevo primordial. Los griegos hablaban de un vaco intemporal que precedi al cosmos ordenado: lo llamaban Caos, y hablaban de cmo Gea, la madre de la creacin, emergi de esta infinita oscuridad para fundar la tumultosa dinasta de dioses que gobernaran desde el Olimpo. Los incas se consideraban descendientes del Sol. Para los aztecas el joven guerrero Huitzilopochtli, smbolo del astro rey, amaneca cada maana con un dardo de luz combatiendo a sus hermanos, las estrellas, y a su hermana, la Luna, para que se retirasen y as imponer su reinado diurno. Mora en el crepsculo para volver a la madre Tierra, donde renovaba su fuerza a fin de enfrentar un nuevo ciclo al da siguiente.

Para las tribus primitivas de la India, la Tierra era una enorme bandeja de t que reposaba sobre tres inmensos elefantes, los que a su vez estaban sobre la caparazn de una tortuga gigante. Para los antiguos egipcios el cielo era una versin etrea del Nilo, por el cual el dios Ra (el Sol) navegaba de Este a Oeste cada da, retornando a su punto de partida a travs de los abismos subterrneos donde moran los muertos; los eclipses eran provocados por ataques de una serpiente a la embarcacin de Ra. Para los babilonios la Tierra era una gran montaa hueca semisumergida en los ocanos, bajo los cuales moran los muertos. Sobre la Tierra estaba el firmamento, la bveda majestuosa del cielo, que divida las aguas del ms all de las que nos rodean.



El cielo de la diosa Nut est formado por su propio cuerpo fulgente de estrellas. Su esposo Geb, Dios de la Tierra, est reclinado bajo ella.

A medida que fue evolucionando su inteligencia y su conciencia adquiri potestad, el mundo observado o imaginado extendi sus lmites y cambi su apariencia. Viejas civilizaciones cuadricularon la esfera celeste, ordenaron las estrellas, descubrieron cmo el venir y alejarse de los cometas se atena a ciclos regulares, y previnieron los eclipses del Sol y de la Luna. La estrella Polar, extremo del eje a cuyo alrededor, aparentemente, giran las constelaciones, alineada en la direccin de la galera que lleva a la cmara nupcial de la Gran Pirmide, la orientacin de sta y otras notables construcciones y diversos documentos, sealaron a las civilizaciones posteriores algo de los conocimientos o de la herencia cosmolgica de los egipcios, calderos y babilonios; los calendarios aztecas y los ideogramas mayas hablaron tambin de un saber cuya profundidad aun no entendemos.

Los mayas, habitantes de la pennsula de Yucatn y partes de las actuales Guatemala y Honduras, consiguieron un desarrollo comparable con la astronoma. Prueba de ello es su famoso calendario, elaborado hace por lo menos veinte siglos, y que est basado en un ingenioso estudio de los desplazamientos de la Luna y la Gran Estrella noh ek (Venus) respecto del Sol. El ao maya difiere del actual en menos de cinco minutos, en tanto que el calendario romano, ms o menos de la misma poca, se equivoca en unos diez a once minutos al ao.

Poco a poco, especialmente en Occidente, los dioses y mitos fueron sustituidos por los mecanismos fsicos en las especulaciones cosmolgicas. En Grecia ya se saba bastante de astronoma algunos siglos antes de Cristo. Desafortunadamente no conocemos -debido a la destruccin de la legendaria biblioteca del museo de Alejandra, lugar donde se guardaban preciosos documentos de la Antigedad- cun difundidos y aceptados eran esos conocimientos. Pero a travs de algunas huellas literarias de esa poca que se han podido rastrear, se ha sabido que diversos filsofos y matemticos griegos sugirieron soluciones bastante imaginativas y cercanas a las verdaderas.

Si nos remontamos a seis siglos antes de Cristo, Tales de Mileto enseaba que las estrellas estaban constituidas por fuego, que la Luna estaba iluminada por el Sol y que para nosotros era invisible durante la conjuncin porque estaba escondida por los rayos solares. Tambin deca que la Tierra, el centro del universo, era redonda. Predijo el eclipse solar del ao 584 a.C., que puso fin a la guerra entre Media y Lidia.

Las primeras ideas sobre los movimientos de la Tierra, vale decir la rotacin en torno a su eje y su revolucin en torno al Sol, se atribuyen a Pitgoras (580?-520? a.C.). Tambin se atribuyen a Pitgoras, o a su escuela, las ideas sobre la esfericidad de la Tierra, la Luna y el Sol, y sobre los movimientos de Mercurio y Venus en torno al Sol.



De Grecia la ciencia emigr a Alejandra y las investigaciones sobre el universo, basadas en medidas sistemticas, hicieron un rpido avance. Es importante sealar que los astrnomos griegos, por sobre todo, se atrevieron a aplicar las leyes geomtricas al universo. Aunque no se ha podido constatar su veracidad, se habla que alrededor del siglo III a.C., el gran astrnomo griego Aristarco de Samos (lugar prximo a Mileto), y que vivi en Alejandra, fue uno de los que puso en duda todo el modelo geocntrico griego y postul que la Tierra gira en 24 horas y se traslada en torno al Sol en un ao. Aristarco parece haber basado su modelo en la determinacin que hizo de las distancias al Sol y la Luna; propuso un mtodo conceptualmente impecable, pero su difcil aplicacin lo llev a subestimar el tamao del Sol, creyndolo slo siete veces ms grande que la Tierra (en verdad el Sol supera 109 veces el tamao de la Tierra). Pero siendo siete veces mayor le pareci natural que fuese el Sol el centro del universo y no un astro subordinado a la Tierra. Tambin en su trabajo, dibuj las rbitas planetarias en el orden que ahora las conocemos. Pero la proposicin de Aristarco no fue tomada en cuenta por sus contemporneos o sus sucesores.

LA REDONDEZ DE LA TIERRA

Los primeros modelos cosmolgicos griegos del siglo VI a.C. suponan una Tierra plana. Sin embargo, en los siguientes dos siglos los griegos aprendieron y aceptaron que la Tierra era redonda. Se atribuye a Pitgoras el haber enseado por primera vez que la Tierra era redonda, hacia fines del siglo VI a.C. Aristteles, en el siglo IV a.C., da varios argumentos por los cuales la Tierra debe ser redonda. En primer lugar porque cuando un barco se aleja de un puerto primero desaparece el casco y por ltimo las velas. La altura del polo celeste aumenta al viajar al norte. Desplazndose hacia el sur aparecen estrellas que estn siempre ocultas en Grecia. Por ltimo, menciona que la sombra de la Tierra que podemos ver en los eclipses de Luna, es siempre un arco de crculo y slo una esfera arrojara una sombra con esas caractersticas. Aristteles da un valor de 400.000 estadios para el permetro terrestre (el largo del crculo mximo), sin citar de dnde lo obtuvo; parece ser un valor un 60% mayor que el verdadero.

En el siglo III a.C. vivi Eratstenes astrnomo de la escuela de Alejandra. l estuvo a cargo de la Biblioteca del famoso Museo de Alejandra. Saba que el Sol estaba muy lejos de la Tierra, por lo tanto los rayos solares que llegan a la Tierra son todos prcticamente paralelos. Eratstenes saba que en Syene, cerca de la moderna Aswan (en el extremo sur del ro Nilo), en el solsticio de verano, al medioda, los rayos solares llegan al fondo de un pozo. En ese mismo da el Sol no pasa por el cenit de Alejandra sino a 7,2 de l. Razon correctamente que eso se deba a la curvatura de la Tierra y que la vertical de Alejandra formaba en el centro de la Tierra un ngulo de 7,2 con la vertical de Siena. Midi la distancia entre Alejandra y Syene, obteniendo 5.000 estadios. Siendo el ngulo entre las dos verticales l/50 de un crculo, Eratstenes obtuvo un permetro para el meridiano terrestre de 50 x 5.000 = 250.000 estadios. Esta cifra la cambi despus a 252.000 estadios, para que hubiese 700 estadios por grado. Desgraciadamente no se sabe con seguridad qu tipo de estadio utiliz Eratstenes. Si fuese, como sugiere Plinio, el estadio de 157,5 metros el valor es casi idntico al aceptado actualmente, ya que difiere en slo unos ochenta kilmetros del valor correcto.



Eratstenes descubri que mientras en Syene el Sol alumbraba el interior de un pozo al medioda, en Alejandra slo llegaba a un mnimo de 7,2 del cenit. Con ello concluy que las verticales de ambos lugares forman un ngulo semejante en el centro de la Tierra. Midiendo la distancia entre ambos lugares obtuvo el permetro y el radio terrestres.

Pero tambin se teje una leyenda que relata la forma de que se vali Eratstenes para obtener las cifras del radio de la Tierra. Se cuenta en la leyenda que Eratstenes contrat a un paciente caminante para que midiera paso a paso la distancia entre Alejandra y Syene , unos 800 kilmetros en total, lo que obviamente implica un recorrido bastante largo en el cual se debieron haber contado por el caminante una cantidad cercana al milln de pasos, en bastantes das de caminata. El mtodo de Eratstenes consisti en medir en ambos lugares y a la misma hora, la longitud de la sombra de una estaca clavada en la Tierra. Si en Syene el Sol estaba justo arriba, la estaca no proyectara all sombra alguna; en Alejandra, en cambio, por la curvatura de la Tierra, habra una sombra que delatara justamente la magnitud de esa curvatura y, por tanto, la circunferencia del planeta. Si hubiese sido por el mtodo que podemos considerar como ortodoxo, o por el que relata la leyenda, de cualquier modo, Eratstenes, 230 aos antes de Cristo midi el radio terrestre con notable precisin. Ptolomeo en su libro el Almagesto adopta un valor muy similar al de Eratstenes para el tamao del globo terrqueo. Se trata de una hazaa que se realiz 17 siglos antes de Coln!

Durante la Edad Media nunca se olvid totalmente este conocimiento. El gran retroceso cultural de la humanidad alcanz a todos salvo unos pocos que a lo menos conservaron el conocimiento fosilizado en los libros de los grandes pensadores de la antigedad clsica. Coln no descubri, ni mucho menos, que la Tierra era redonda: tuvo la gran valenta de intentar algo que nadie haba hecho, pero que Aristteles 18 siglos antes, saba que era perfectamente posible, en principio.

Tambin la aplicacin de la lgica y de la fsica en el pensamiento cosmolgico en la Grecia Antigua se encuentra en algunos cultores, cuyas descripciones tericas del universo en cualquier estudioso llaman la atencin. Uno de ellos fue Anaximandro en el siglo VI a. C. En su teora, sostena que las estrellas estaban constituidas por porciones de aire comprimido y que el Sol tena la forma de la rueda de un carro, veintiocho veces mayor al tamao de la Tierra. El borde de esta rueda solar tena fuego, el que se escapaba a travs de un orificio. Cuando el orificio se obstrua se produca un eclipse. La Luna se asemejaba a un crculo diecinueve veces la Tierra y tambin se asemejaba a la forma de la rueda de una carreta. El universo de Anaximandro se sustentaba en una substancia infinita y eterna. Los planetas y astros se formaban al separarse de esta sustancia; luego perecan y sta los volva a absorber. Segn Anaximandro, la Tierra era un disco aplanado que se habra originado por un movimiento de remolinos que gener que los elementos pesados cayeran hundindose hacia el centro lo que le dio la forma, mientras que masas de fuego rodeadas de aire fueron lanzadas hacia el permetro, dando vida as al Sol y las estrellas. Sin embargo, a pesar que aparecan y desaparecan estrellas, soles, mundos y planetas, el universo de Anaximandro como un todo era eterno, sin comienzo ni fin. Era infinito en el tiempo y en el espacio.

Muchas de las ideas de Anaximandro se hallan el la teora atomista de Demcrito (aprox. 460-370 a.C.). En las ideas cosmolgicas matrices de este ltimo, toda la materia estaba compuesta de pequesimos cuerpos indestructibles a los que llam tomos (de la palabra del griego atomos, que significa indivisible). Los haba de distintas clases, entre ellos, se encontraban los tomos duros, los blandos, los speros y los suaves, lo que explicaba la variedad de sustancias esparcidas en el universo. El atomismo griego contaba con una explicacin para todo, desde las lluvias a los sabores, icluido la escama de los peces. Aun cuando las sustancias podan cambiar alterando sus tomos, los tomos en s no podan crearse ni destruirse; eran eternos. Los tomos de Demcrito correspondan a la substancia eterna de Anaximandro.

Esa visin atomista del universo tena dos grandes fortalezas, las que fueron elaboradas y precisadas por Lucrecio en su poema clsico De la naturaleza de las cosas (por ah, por el 60 a.C.). La propugnacin de que "nada puede crearse de la nada" y "nada puede destruirse para convertirse en nada", hace que resulte imposible que los fenmenos ocurran sin una causal fsica. Por lo tanto, los seres humanos no debieran temer las intromisiones antojadizas de los dioses. Por otro lado, las personas debieran abstraerse de temer castigos tras su muerte, pues el alma, que tambin est constituida por tomos, se disipa como el viento; o sea, desaparece el objeto candidato a ser atormentado eternamente.



Ahora bien, si se aplica la teora atomista al cosmos en general, obtenemos un universo indeterminado. Los tomos se desplazan ciega y libremente a travs del espacio. Cuando por casualidad los caminos aleatorios de grandes grupos de tomos se entrecruzan, entonces se crea un astro, el cual subsistir por un tiempo, desintegrndose y devolviendo los tomos a sus vagabundeos. Todo lo que se ve y existe, incluyendo la gente y los planetas, son simplemente islas de orden, temporales y accidentales, en un cosmos desordenado. Nada en l ocupa un privilegio especial. Todo corre la misma suerte. Al igual que el cosmos de Anaximandro, el universo atomstico no posee lmite de espacio ni de tiempo. Es eterno, y estuvo y est ah, porque es imposible crear o destruir un universo compuesto de tomos indestructibles.

A pesar de las enseanzas de Aristarco, Eratstenes, Anaximandro y Demcrito , la creencia predominante entre los griegos era que la Luna, el Sol y los dems astros que pueblan el cielo giraban sobre esferas perfectas en torno de la Tierra, el centro absoluto e inmvil del universo. La Luna sobre la esfera ms cercana, luego Mercurio, Venus, El Sol, Marte, Jpiter y Saturno, este ltimo seguido de las estrellas fijas. Finalmente el inmvil primum mobile (Dios), la razn primera que alentaba el movimiento armnico de todo este esfrico concierto celestial. Es la concepcin geocntrica del cosmos, en la cual el hombre se senta suficientemente importante como para dialogar con Dios, Omnipotencia ms poderosa que l, pero con todos los atributos humanos, y crea que todo lo observable en los cielos giraba a su alrededor para su exclusiva complacencia.

EDITADA EL :


COSMOLOGA GEOCNTRICA

ANTIGUAS COSMOLOGAS

02.02

E ntre los filsofos griegos ya hemos visto que surgieron soluciones ms verdaderas e imaginativas que la adoptada por el astrnomo alejandrino Claudio Ptolomeo de una concepcin geocntrica del cosmos y sistematizada en la cosmologa aristotlica, con respecto a la estructura y ordenamiento del universo. Bastara slo recordar lo que hemos descrito sobre los trabajos de Aristarco de Samos

El modelo geocntrico, identificado, sin gran justificacin, con quien le dio su nombre y prestigiado por Aristteles, pleg por muchos


http://www.astrocosmo.cl/biografi/b-e_aristo.htm


siglos las alas del conocimiento. Esta circunstancia mueve a reflexin: Por qu las teoras propugnadas por muchos hombres ilustres, fundamentalmente griegos, ms lgicas, ms simples, ms de acuerdo con la tradicin filosfica y cientfica del pasado, fueron dejadas de lado para dar paso a un modelo complejo, absurdo, lleno de dificultades e inconsistencias, que exiga complicadsimas argucias para explicar el aparente desorden de estos vagabundos del espacio, desorden que era ms fcil hacer desaparecer si, en lugar de ser la Tierra el centro de las trayectorias, ste se trasladaba al Sol? Era el inapropiado punto de observacin del hombre y las diferentes velocidades de los planetas lo que produca el desorden que, a pesar de sus complicadsimas teoras de los epiciclos, Ptolomeo y Aristteles nunca pudieron explicar.

EL COSMOS ARISTOTLICOLa observacin, la experiencia personal, y la reflexin que condujeron por buen camino a Aristteles en sus investigaciones biolgicas,

lo guiaron con menor seguridad en el dominio de la Astronoma, la Fsica y la Mecnica. Padre de la lgica formal, tena demasiada confianza en las deducciones lgicas a partir de premisas preconcebidas, y olvid un poco que la lgica, privada del apoyo de la observacin y de la experiencia, slo provea una dialctica de la prueba, sin poder llevar a verdaderos descubrimientos. Aristteles separa el mundo astral incorruptible e inmutable, del mundo terrestre o sublunar, lugar de cosas perecederas, y admite la dualidad de las leyes de la naturaleza.

La cosmologa de Aristteles difera en varios aspectos del modelo atomista. Aristteles erigi el mundo a partir de cinco elementos: tierra, agua, aire, fuego y ter. Nada era casual ni accidental. Todo tena su espacio natural y su propsito. Adoptando el sistema homocntrico de Eudoxo materializa las esferas, que en el pensamiento de su predecesor eran abstracciones geomtricas, para convertirlas en esferas cristalinas que encierran un universo esfrico y finito. El lugar natural de la Tierra es el centro del universo, y todo lo semejante a ella que flota en el cosmos se desplaza en esa direccin. ste es eterno y sus movimientos se efectan en crculos. El ter es una substancia divina e indestructible; su espacio natural son los cielos, donde forma las estrellas y otros cuerpos celestiales. El agua, el aire y el fuego ocupan lugares intermedios. El Sol, la Luna y los planetas giran alrededor de una Tierra esttica. Tales rotaciones dan forma al da y la noche.

Representacin grfica del movimiento planetario ideado por Eudoxo y retomado por Aristteles. Cada una de las circunferencias representa a una esfera cristalina, transparente y lo suficientemente resistente como base de soporte para un planeta. La esfera interior es la portadora del planeta B, la cual gira en una direccin que se predetermina por el eje que la une a la segunda esfera. Y sta, a su vez, se mueve en funcin segn el sentido que le impone el eje que la une a la esfera exterior. La combinacin de los movimientos de ambas esferas interiores es lo que produce el aparente movimiento irregular del planeta. Un observador en la Tierra (T) lo percibe as, pero en realidad el planeta comporta un movimiento uniformemente circular, como se formula en la persistente creencia que los griegos legaron a la astronoma. Slo con las interpretaciones que lograron realizar Coprnico y Kepler se pudo establecer la idea correcta de porqu los planetas presentan desigualdades, observadas desde muy antiguo, en sus movimientos.

Las estrellas estn prendidas en la bveda celeste, conjunto de esferas de cristal movido por ignotos dispositivos, en el que millones de perforaciones permiten el paso de la luz desde el ms all. El gran Aristteles ense que las estrellas y los planetas se movan circularmente con velocidad uniforme en esferas perfectas centradas en la Tierra, gracias a la obra divina de un dios. Todo era limitado en el espacio. Como vemos, a diferencia del modelo atomista, el cosmos de Aristteles tiene propsito y tiene un espacio que limita con las esferas de cristal. Ambas teoras concordaban en un aspecto importante: el universo era eterno. El ter, componente de los cuerpos celestiales y divinos, es inmutable por siempre y para siempre. El universo de Aristteles no era solamente eterno; tambin era esttico. Esta creencia de un cosmos inalterable domin el pensamiento occidental hasta bien entrado el siglo XX.

MODELO COSMOLGICO ARISTOTLICO

Si bien el estagirita adopta la doctrina empedocleana, al considerar dentro de los cinco elementos con los cuales l erigi al mundo, los cuatro bsicos que sta predice, no obstante la ajusta a las exigencias de su concepcin filosfica. El ltimo constituyente del mundo sustancial es materia primaria, que carece de formas, pero potencialmente contiene todas las formas y todos los elementos. El paso de la potencia al acto



se realiza al sobreponerse a la materia primaria una de las combinaciones binarias de las cualidades o formas: caliente, fro, seco y hmedo. Eliminando las dos combinaciones imposibles (caliente-fro y seco-hmedo) quedan cuatro combinaciones que corresponden a los cuatro elementos de Empedocles: fuego (caliente + seco), aire (caliente + humedad) tierra (fro + seco), y agua (fro + hmedo). Mediante la sustitucin de una de sus cualidades formadoras, los elementos aristotlicos son transformables unos en otros.

HIPARCO, INNOVADOR EN LA ANTIGEDAD DE LA VISIN DEL CIELOYa sealamos anteriormente, en la separata 2.01, que la ciencia desde manos de los griegos pas a los alejandrinos. stos, en

general, se adhirieron a las tesis geofixistas, es decir, no adoptaron la posicin central de la Tierra y reconocieron las deficiencias del mecanismo propugnado por Eudoxo a los movimientos celestes. En efecto, las variaciones que se observaban en el brillo de algunos planetas hizo surgir la idea de que pudiese existir algunas variaciones de ellos en sus distancias con respecto a la Tierra, y la desigualdad de las estaciones convirti en inverosmil una trayectoria circular del Sol con nuestro planeta en el centro. Lo ltimo descrito, obviamente hace evidente la incompatibilidad de aquello con el sistema eudoxiano de las esferas homocntricas y fue, aparentemente, lo que indujo a Hiparco de Nicea (mediados del siglo II a.C.) a hacer recorrer a los dos objetos celestes ms reconocidos por los terrqueos, el Sol y la Luna, crculos excntricos en torno a la Tierra. Dio cuenta as, quizs a travs de una simplicidad, de la desigual duracin de las estaciones y de las variables distancias que separan de nosotros a estos cuerpos celestes, fenmeno inconsiderable dentro del modelo de sistema de Eudoxo. Hiparco calcul el mes lunar medio en 29 das 12 horas y 44 minutos con 2,5 segundos, resultado que difiere en menos de un segundo del generalmente actual aceptado.

PTOLOMEO, SISTEMATIZADOR DE LA COSMOLOGA GEOCNTRICA

Ahora bien, la concepcin geocntrica del universo, sistematizada en la cosmologa aristotlica y elaborada en la tradicin analtica del pensamiento griego, constituy el egocentrismo cosmolgico que domin imperturbado a las civilizaciones occidentales hasta el siglo XVI. Su descripcin la conocemos en detalle gracias a Claudio Ptolomeo quien, alrededor del ao 150 d.C., escribi una monumental obra con caractersticas de una enciclopedia de astronoma. Su nombre original La Coleccin Matemtica cambi luego a El Gran Astrnomo, para distinguirla dentro de un conjunto de otros textos editados por otros autores, como Euclides y Menelaus, agrupados bajo el ttulo El Pequeo Astrnomo. En el siglo IX, los rabes la llamaron finalmente como la conocemos hoy, Almagesto, o El Gran Tratado. Consta de trece volmenes que tratan del sistema geocntrico, los planetas, el Sol y las estrellas fijas, de los eclipses, de geometra y trigonometra, de la construccin de instrumentos y observatorios astronmicos.

La base del sistema tolomeico del mundo no difiere mucho de la cosmologa adoptada por Hiparco: La Tierra centro absoluto del universo, esfrico y finito; miminizacin de nuestro globo, considerado en relacin con el cosmos; rotacin diurna de la Tierra del conjunto del cielo de Este a

Oeste, y trayectoria de los astros resultante de combinaciones de movimientos uniformes y circulares. En general, los principios cosmolgicos de Ptolomeo son iguales a los esbozados por Hiparco, con la salvedad de que cre una doctrina completa sobre los planetas, cuestin que Hiparco, prcticamente, no esboz.

Para desarrollar su modelo, Ptolomeo us tres construcciones bsicas: la excntrica, la epicclica, y una ecuatorial.

CONSTRUCCIN EXCNTRICA.- En ella, Ptolomeo coloca a la Tierra fuera del centro de la construccin geomtrica. En ella, "E", se desplaza ligeramente desde "C" que corresponde al centro de la trayectoria de los planetas. Aunque en esta concepcin se transgreden los principios geocntricos aristotlicos, en los cuales la Tierra era el centro del cosmos y eje de todos los movimientos planetarios, el desplazamiento terrcola era mnimo y se consider, ms bien, como un ajuste a la regla que una violacin. El grfico sobre la construccin excntrica que hemos insertado arriba aparece como una estructura fija; sin embargo, tambin poda jugar un rol movible. En ese caso, el centro del crculo mayor es un punto que rota alrededor de la Tierra a travs de pequeos movimientos circulares justamente encima del centro de sta. En algunas construcciones esos pequeos movimientos no se encontraban centrados en la Tierra.

CONSTRUCCIN EPICCLICA.- La segunda construccin, la epicclica, contempla al equivalente geomtrico de movimientos excntricos simples. En este caso, los planetas se movilizan en crculos que rotan sobre la circunferencia del


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crculo mayor cuyo centro se encuentra sobre la Tierra. Cuando las direcciones y las velocidades de rotacin del epiciclo son coincidentes, los planetas, observados desde un punto de la Tierra, detienen su marcha, revierten su curso, y entonces nuevamente comienzan su andar. As el movimiento retrgrado anual de los planetas (ocasionado, en trminos heliocntricos por la adiccin del movimiento anual de la Tierra con el de los planetas) podra encontrar su explicacin.

CONSTRUCCIN ECUATORIAL.- Como las dos construcciones anteriores no lograban una explicacin satisfactoria para los movimientos observados de los planetas, Ptolomeo agreg una tercera, la ecuatorial. En este caso, el centro de la construccin circular mayor fue separado del punto de giro de la circunferencia,como podemos observar en el grfico de arriba, a la izquierda, donde "C" es el centro geomtrico del crculo mayor (comnmente se conocen a este tipo de construcciones como de crculo excntrico), pero el movimiento del centro epicclico "O" es uniforme sobre el punto ecuatorial"e".

EL SISTEMA GEOCNTRICO TOLOMEICO

Sobre la base de las tres construcciones descritas, Ptolomeo logr disear un modelo cosmolgico que, de acuerdo a su poca, poda explicar, de alguna manera, el movimiento de los cuerpos celestes dentro de las normas de exactitud observacional que se consideraban entonces. En l, el Sol y los planetas se mueven en un pequeo crculo llamado epiciclo,cuyo centro gira alrededor de la Tierra sobre un crculo

llamado deferente; el centro de ste, sin embargo, no coincide con el de la Tierra. Los siete planetas, entre los que se incluan tambin la Tierra y la Luna, se desplazaban sobre siete esferas alrededor de la Tierra, la cual se encontraba en el centro (por ello, la denominacin de sistema geocntrico). Desde adentro hacia afuera se sucedan la Luna, Mercurio. Venus, el Sol, Marte, Jpiter y Saturno. Los planetas interiores Mercurio y Venus- empleaban un lapso igual al que hoy llamamos su revolucin sindica para realizar una vez el giro de su epiciclo, cuyo centro tardaba un ao para recorrer el deferente; por el contrario, los planetas exteriores Marte, Jpiter, Saturno- se movan sobre sus epiciclos en un ao, mientras el centro del epiciclo describa el deferente en un tiempo igual a la revolucin sideral del planeta. Estos perodos estaban elegidos de tal manera que explicaran por qu los planetas inferiores acompaan siempre al Sol, sin poder apartarse de ste ms all de una distancia angular determinada, en tanto que los planetas superiores pueden recorrer todo el cielo.

En la Teora que elabor Ptolomeo sobre la base de sus tres construcciones, los epiciclos dan cuenta de las posiciones estacionarias y retrogradaciones de los planetas: stos se mueven en general de Oeste a Este sobre el firmamento; sin embargo, para poder calzar con las predicciones, de tiempo

en tiempo, se detienen para recorrer una breve distancia en sentido inverso antes de volver a tomar su direccin normal. Sin bien con ello Ptolomeo era capaz de explicar el movimiento de los cuerpos celestes, por lo menos, en funcin de lo que se poda captar en las observaciones que se podan realizar en la poca, s se sala de la compleja concepcin de los movimientos perfectamente circulares de los planetas. Ptolomeo infringi los conceptos cosmolgicos y las reglas fsicas legados por Aristteles. La excentricidad y los epiciclos significaban que los movimientos planetarios no se generaban exactamente centrados sobre la Tierra, el centro del cosmos. Pero ello, entonces, tan slo fue considerado como un suave ajuste que pocos objetaron. No ocurri lo mismo con la estructura ecuatorial, la cual se desagregaba del movimiento circular perfecto, y esta violacin fue considerada por los griegos como un irritante enigma transgresor. No fue gustosamente asimilado el desplazamiento orbital de la Tierra en torno del Sol, desplazamiento que se supona implcito al movimiento real de cada planeta y que engendra en la rbita aparente de ste, la apariencia de las estaciones y retrogradaciones. Ahora bien, en tanto que el planeta se desplazaba sobre una parte de su epiciclo, su velocidad se agregaba a la de su centro, en tanto que sta se restaba cuando el planeta recorra otra parte de su trayectoria. Bastaba, pues, asignar velocidades convenientes al astro sobre su epiciclo, para reproducir las anomalas que se evidenciaban en las observaciones.

Ahora bien, seguido de la rbita de Saturno, se ubicaba la esfera de las estrellas fijas. A la Tierra, como ya se ha sealado, no se le ubicaba exactamente al centro, ya que a los planetas se les describan rbitas relativamente excntricas. Slo el Sol y la Luna giraban alrededor de la Tierra sobre un trazado circular. As, estimando los valores de la traslacin por el epiciclo y del deferente, era factible explicar el comportamiento de los planetas, en especial sus movimientos en bucle.



MODELO DE PTOLOMEO

Tanto la cosmologa aristotlica como la tolomeica se plasmaron en occidente entre los siglos XII y XIII, pero se desenvolvieron dentro de un mismo mbito como entes separados. La primera se estudi a travs de la Fsica de Aristteles y de Sobre los Cielos, adems de la difusin de numerosos trabajos; la segunda, irrumpe con el Almagesto y a travs de literatura astronmica tcnica, especialmente elaborada por astrnomos islmicos en cuyos trabajos asumieron a Ptolomeo como un paradigma. En el mundo del saber del occidente cristiano (radicado en las universidades que se fueron fundando alrededor del ao 1200), la cosmologa de Aristteles figur en la gran mayora de las interrogantes relacionadas con la naturaleza del universo y repercuti significativamente en las preguntas y respuestas que se formulaban, tanto en la filosofa como en la teologa. Por su parte, las ideas tolomeicas sobre la constitucin del cosmos slo fueron enseadas en universidades como parte de la malla curricular de matemticas, influyendo casi solamente en la obtencin de respuestas tcnicas sobre temas como el calendario, los pronsticos posicionales, y astrologa.

Pero ahondando un poco ms sobre el egocentrismo csmico, dentro del modelo la Tierra era algo vago y complejo. Algunos, influenciados por las ideas orientales, la suponan reposando sobre los hombros de un gran elefante, que, a su vez, se ergua sobre el enorme caparazn de una tortuga. Y la tortuga ... ? Eso parece que era preguntar demasiado. Tal vez sobre una tremenda base de fango...

Las opiniones religiosas, justificadas con el prestigio del estagirita, obstruyeron el proceso de la fsica y de la astronoma y lograron relegar al olvido a Aristarco y a otros que pensaron como l. Aun Hiparco, y se afirma que el propio Ptolomeo, habran quebrado, interiormente al menos, el concepto de la Tierra plana y fija en el centro del cosmos.

Las universidades y rdenes religiosas que proliferaron en los siglos XII y XIII acicatearon el estudio del cielo y resucitaron y reforzaron, a su manera, los planteamientos aristotlicos, ajustando y estrechando las ideas a los preceptos confesionales en boga. Toms de Aquino contribuy a elaborar una estructura universal en la cual el crculo, en su equilibrio geomtrico, rega los movimientos regulares de los astros, perfectos e inmutables, y condicionaba con su presencia los acaeceres de la vida. La astrologa tuvo extraordinaria importancia y alent la creencia de que la aparicin de los cometas de trayectorias y perodos errticos, y los eclipses, eran responsables de desastres y calamidades.

ACTUALIZADA EL :


COSMOLOGA HELIOCNTRICA

ANTIGUAS COSMOLOGAS

02.03

E a idea de que la Tierra no era el centro del universo haba empezado de nuevo a tomar cuerpo. Lo que muchos haban pensado, sin atreverse a expresarlo. El astrnomo Nicols Coprnico tuvo la audacia de postularlo el ao l543, debilitando sustancialmente la visin cosmolgica geocntrica del universo imperante en la poca. En pugna con el antropocentrismo y con los prejuicios vigentes, este extrao monje, si bien es cierto con prudencia y gran cautela, dej durante cuarenta aos sin publicar sus observaciones sobre lo que ms tarde se llam el sistema heliocntrico o copernicano. Degrad la Tierra, calificndola como un simple planeta que orbita alrededor del Sol. Este importante cambio introdujo una explicacin muchsimo ms simple para los movimientos observados de los planetas, a costa del rechazo de la sensacin intuitiva de que la Tierra no se mova.


COSMOLOGA HELIOCNTRICA

Nicols Coprnico; polaco de origen, nacido en Torn en 1473, educado en Polonia e Italia, era un cannigo y hombre de mucha cultura, saba cmo la Iglesia acogera sus herticas afirmaciones. Recin el da de su muerte pudo recibir y tener en sus manos el primer ejemplar de su obra titulada Sobre las Rotaciones de los Cuerpos Celestes. Es indudable que la inmensa mayora no comprendi lo que el gran hombre haba escrito, en parte por falta de imaginacin y en parte por desconocimiento de las nociones matemticas por l empleadas. La postulacin copernicana era bien clara: "El centro del universo no es la, Tierra, es el Sol, el astro rey, y alrededor suyo giran los planetas, algunos de los cuales, al igual que la Tierra, tienen sus propios satlites".

Coprnico, en el sistema que propuso para explicar el movimiento de los planetas, considera al Sol el centro del sistema, con todos los planetas girando a su alrededor, la Tierra tambin la considera un planeta que gira en torno de un eje en 24 horas y se traslada en torno al Sol en un ao. Este modelo de universo se conoce como el sistema heliocntrico, por tener el Sol como centro. No difiere en concepcin al propuesto antes por Aristarco de Samo, pero Coprnico no tan slo propone la idea, sino que elabor totalmen

A horcajadas en el Tiempo

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