Una historia de las teorías cosmológicas

Una historia de las teorías cosmológicas

Cosmologías Antiguas y Geocentrismo

Desde tiempos antiguos, los humanos han imaginado el universo y formulado cosmologías para explicar su naturaleza y la apariencia de los cuerpos celestes .

La narrativa comienza con la cosmología de Aristóteles (siglo IV a.C.), que es históricamente significativa en la ciencia occidental .

Universo de Aristóteles: Descrito como un sistema de esferas concéntricas con la Tierra, inmóvil, en el centro . La Luna está en la esfera más cercana, seguida por las esferas de los otros seis planetas conocidos (Mercurio, Venus, Marte, Júpiter, Saturno y el Sol) . La esfera más externa es la de las estrellas fijas, que transmiten movimiento a las esferas internas . Aristóteles creía que esta configuración era eterna, sin cambios en el futuro o pasado infinitos .

Física Aristotélica: Distinguía entre la física sublunar (debajo de la esfera de la Luna) y la física celeste (fuera y por encima de ella) . En el mundo celeste, no había cambios ni variaciones en el movimiento de las estrellas, mientras que la esfera sublunar experimentaba cambios como tormentas y terremotos . La cosmología de Aristóteles concebía un universo finito sin vacío, que terminaba en la esfera de las estrellas fijas

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Contribución de Ptolomeo: Ptolomeo sintetizó esta cosmología geocéntrica en el siglo II d.C., añadiendo sus propias contribuciones a propuestas anteriores . Un sistema ptolemaico simplificado postulaba que los planetas se movían en órbitas circulares alrededor de la Tierra .

Movimiento Retrógrado y Epiciclos: Las observaciones mostraban que algunos planetas (como Marte) ocasionalmente se detenían y revertían su movimiento (movimiento retrógrado) . Para explicar esto, la teoría de Ptolomeo introdujo epiciclos: órbitas circulares más pequeñas cuyos centros, a su vez, se movían a lo largo de una circunferencia mayor alrededor de la Tierra . Esto permitía predicciones más precisas, aunque se necesitaron modificaciones periódicas a medida que las observaciones divergían con el tiempo .

Heliocentrismo

Modelo de Copérnico: Catorce siglos después de Ptolomeo, en 1543, Nicolás Copérnico publicó "De revolutionibus orbium coelestium", proponiendo un modelo heliocéntrico . Argumentó que el Sol era el centro del universo, y los planetas, incluida la Tierra, lo orbitaban en caminos circulares . La Tierra también rotaba sobre su eje, explicando el día y la noche, y su traslación explicaba los movimientos estelares aparentes y las retrogradaciones planetarias .

Desafíos a Copérnico:

Predicciones Inexactas: Los cálculos de Copérnico para las posiciones planetarias no se alineaban significativamente mejor con las observaciones que el modelo simplificado de Ptolomeo, y a veces eran peores que el modelo completo de Ptolomeo . Copérnico intentó resolver esto con epiciclos .

Falta de Paralaje Estelar: La nueva teoría implicaba que se debería observar un ángulo de paralaje estelar (w) debido al movimiento orbital de la Tierra . Sin embargo, los astrónomos de la época midieron este ángulo como cero . Esto se atribuyó a la inmensa distancia a las estrellas en comparación con la órbita de la Tierra, lo que hacía que el ángulo fuera demasiado pequeño para medirlo con los instrumentos disponibles . El paralaje finalmente se observó en 1838 .

Conflicto con la Física Aristotélica: La teoría de Copérnico entraba en conflicto con la física aristotélica, particularmente en lo que respecta a la rotación de la Tierra . La física aristotélica afirmaba que los cuerpos pesados se movían naturalmente hacia el centro de la Tierra . Si la Tierra rotaba, una piedra caída debería aterrizar al oeste de su punto de liberación, pero las observaciones mostraban que aterrizaba en la base . Galileo propuso más tarde una solución: la piedra comparte el movimiento de la Tierra .

Cambios Celestes: La aparición de una "Nova" (nueva estrella) en 1572 desafió la idea aristotélica de una región celeste inmutable .

Contribución de Kepler: Johannes Kepler resolvió el problema de las predicciones en 1609 al proponer que las órbitas planetarias alrededor del Sol eran elípticas, no circulares .

Cosmología de Newton: Galileo comenzó a desarrollar una nueva física, completada por Newton en el siglo XVII . La cosmología de Newton, incorporando las modificaciones de Kepler, era similar a la de Copérnico pero con importantes diferencias . La física de Newton se aplicaba uniformemente en todo un universo infinito con espacios vacíos . El Sol era solo el centro de nuestro sistema planetario, lo que permitía la existencia de otros sistemas planetarios en el universo .

Cosmológicas Actuales

Teoría del Big Bang: Aborda la cuestión de si el universo tuvo un comienzo . Postula que el universo comenzó hace aproximadamente 15.000 millones de años a partir de una explosión, sin invocar a un creador .

Evidencia del Big Bang:

Universo en Expansión: Edwin Hubble sugirió en 1929 que el universo se está expandiendo, con galaxias distantes alejándose más rápido . Esta expansión se entiende como la expansión del espacio mismo, no como galaxias moviéndose a través del espacio .

Radiación Cósmica de Fondo: En 1964, Arno Penzias y Robert Wilson detectaron una radiación de microondas uniforme, interpretada como la radiación remanente del Big Bang . Esta radiación corresponde a una temperatura de 270 grados Celsius bajo cero .

Inhomogeneidades: La teoría del Big Bang inicialmente enfrentó un obstáculo: ¿cómo podría una expansión homogénea conducir a galaxias en algunas áreas y no en otras? En 1992, el satélite COBE confirmó pequeñas inhomogeneidades desde tiempos tempranos, que podrían conducir a zonas de materia y no materia, resolviendo esta dificultad e impulsando la teoría .

Efecto Doppler y Corrimiento al Rojo: La observación de que la luz de galaxias distantes muestra un "corrimiento al rojo" (frecuencia más baja de lo esperado) se interpreta como que las galaxias se alejan de nosotros, de manera similar al efecto Doppler en el sonido . Esto apoya la hipótesis de un universo en expansión .

Modelo de Universo Estacionario: Pocos científicos apoyan este modelo, que describe un universo en continua expansión donde la densidad de partículas permanece constante debido a la creación continua de materia . Este modelo explica la recesión de las galaxias, pero tuvo dificultades para explicar la radiación cósmica de fondo sin ajustes . También enfrentó desafíos con el descubrimiento de las inhomogeneidades .

De la ciencia antigua a la moderna

Contexto Histórico: La historia de las cosmologías revela eventos y cambios significativos, influenciados por condiciones políticas y económicas .

Contribuciones Griegas Antiguas:

Los griegos sentaron las bases del conocimiento occidental al formular y definir problemas, algunos de los cuales aún se debaten hoy .

A Platón se le atribuye la formulación del problema de los planetas y el establecimiento de las condiciones para su resolución, enfatizando la geometría y la razón .

Los astrónomos se centraron en encontrar una teoría del movimiento planetario para predecir las posiciones estelares .

Las condiciones de movimiento uniforme y circular, impuestas por Platón, guiaron el trabajo durante unos 2000 años hasta que Kepler propuso órbitas elípticas .

Cambio a Alejandría: Después de las conquistas de Alejandro Magno, el centro de la ciencia griega se trasladó a Alejandría, donde la ciencia se volvió más práctica e instrumental . Ptolomeo compiló el conocimiento existente sobre el movimiento planetario en su "Almagesto", incluyendo el mecanismo de deferente-epiciclo .

Influencia del Cristianismo y la Edad Media:

El período entre Platón (siglo IV a.C.) y Ptolomeo (siglo II d.C.) vio el surgimiento del cristianismo .

En la Edad Media, la influencia del cristianismo creció, y la educación y la ciencia se desarrollaron principalmente en instituciones religiosas .

Durante este tiempo, gran parte de los textos griegos desaparecieron de Europa, pero fueron preservados por los musulmanes, quienes los tradujeron al árabe .

 La reintroducción de estos textos griegos y alejandrinos en Europa, particularmente a través de traducciones en Toledo y Sevilla, fue crucial .

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