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El Cosmos (Nuestro Universo)



Partes: 1, 2

  1. El
    Universo
  2. Nuestro lugar en el Universo
  3. La
    Teoría del Big Bang
  4. La
    materia oscura
  5. L La
    energía oscura
  6. El
    "Cosmos", según los antiguos filósofos
    griegos
  7. Diversos pensadores y sus respectivas
    conclusiones
  8. Bibliografía

El Cosmos (Nuestro universo) – Monografias.com

El Cosmos (Nuestro
universo)

¿Qué es
el "Cosmos"?

Desde sus orígenes, la especie
humana ha observado el cielo. Primero, directamente,
después con instrumentos cada vez más potentes.Las
antiguas civilizaciones agrupaban las estrellas formando figuras.
Nuestras constelaciones se inventaron en el Mediterráneo
oriental hace unos 2.500 años. Representan animales y
mitos del lugar y la época. La gente creía que los
cuerpos del cielo influían la vida de reyes y
súbditos. El estudio de los astros se mezclaba con
supersticiones y rituales.Las constelaciones que acompañan
la trayectoria del Sol, la Luna y los planetas, en la franja
llamada zodíaco, nos resultan familiares: Aries, Tauro,
Géminis, Cáncer, Leo, Virgo, Libra,
Escorpión, Sagitario, Capricornio, Acuario y Piscis.A
principios del siglo XVII se inventó el telescopio.
Primero se utilizaron lentes, después espejos,
también combinaciones de ambos. Actualmente hay
telescopios de muy alta resolución, como el VLT, formado
por cuatro telescopios sincronizados.El telescopio espacial
Hubble (HST), situado en órbita, captura y envía
imágenes y datos sin la distorsión provocada por la
atmósfera.Los radiotelescopios detectan radiaciones de muy
diferentes longitudes de onda. Trabajan en grupos utilizando una
técnica llamada interferometría.La
fotografía, la informática, las comunicaciones y,
en general, los avances técnicos de los últimos
años han ayudado muchísimo a la
astronomía.Gracias a los espectros (descomposición
de la luz) podemos conocer información detallada sobre la
composición química de un objeto. También se
aplica al conocimiento del Universo.Un hallazgo reciente, las
lentes gravitacionales, aprovechan el hecho de que los objetos
con masa pueden desviar los rayos de luz. Si se localiza un grupo
de cuerpos con la configuración apropiada, actúa
como una lente potentísima y muestra, en el centro,
objetos distantes que no podríamos ver.

El
Universo

El Universo es todo, sin
excepciones.Materia, energía, espacio y tiempo, todo lo
que existe forma parte del Universo. Es muy grande, pero no
infinito. Si lo fuera, habría infinita materia en
infinitas estrellas, y no es así. En cuanto a la materia,
el universo es, sobre todo, espacio vacío.El Universo
contiene galaxias, cúmulos de galaxias y estructuras de
mayor tamaño llamadas supercúmulos, además
de materia intergaláctica. Todavía no sabemos con
exactitud la magnitud del Universo, a pesar de la avanzada
tecnología disponible en la actualidad.La materia no se
distribuye de manera uniforme, sino que se concentra en lugares
concretos: galaxias, estrellas, planetas … Sin embargo, el 90%
del Universo es una masa oscura, que no podemos observar. Por
cada millón de átomos de hidrógeno los 10
elementos más abundantes son:

Nuestro lugar en el
Universo

Nuestro mundo, la Tierra, es
minúsculo comparado con el Universo. Formamos parte del
Sistema Solar, perdido en un brazo de una galaxia que tiene
100.000 millones de estrellas, pero sólo es una entre los
centenares de miles de millones de galaxias que forman el
Universo.

La teoría del Big Bang explica
cómo se formó.

Dice que hace unos 15.000 millones de
años la materia tenía una densidad y una
temperatura infinitas. Hubo una explosión violenta y,
desde entonces, el universo va perdiendo densidad y
temperatura.El Big Bang es una singularidad, una excepción
que no pueden explicar las leyes de la física. Podemos
saber qué pasó desde el primer instante, pero el
momento y tamaño cero todavía no tienen
explicación científica.

"Universo" (del
latín universus), se define como el conjunto de todas
las cosas creadas (si se cree en la creación) o de todas
las cosas que existen.Utilizamos palabras como "universal" o
"universalidad" para referirnos a un hecho o idea que lo abarca
todo aunque, a menudo, hacemos referencia a algo que no va
más allá de nuestro planeta, como cuando nombramos
un artista "universal" o nos referimos a la "universalidad" de
leyes, fenómenos o hechos culturales. En estos casos,
aunque obviamente nos referimos al ámbito de nuestro
planeta, seguimos expresando una idea de totalidad.Cuando
hablamos del Universo astronómico parece más
adecuado referirnos a él con la palabra griega "Cosmos".
Aunque en muchos diccionarios podemos encontrar exactamente las
mismas definiciones para ámbos términos, hay una
diferencia de matíz: "Cosmos" parece limitado a la materia
y al espacio, mientras que el concepto de "Universo" incluye
también la energia y el tiempo.En este capítulo
vamos a tratar los aspectos básicos del Universo:
qué es, cómo se observa y cuales son sus leyes
fundamentales.

¿Qué es el Universo?: El
Universo es todo, sin excepciones. Materia, energía,
espacio y tiempo, todo lo que existe forma parte del Universo …
  [ + ]

Observación del Cosmos: Desde sus
orígenes, la especie humana ha observado el cielo.
Primero, directamente, después con instrumentos cada vez
más …   [ + ]

Las constelaciones: Las estrellas que se
pueden observar en una noche clara forman determinadas figuras
que llamamos "constelaciones", y que sirven para …
  [ + ]

Medidas del Universo: Conceptos
básicos. Masa: es la cantidad de materia de un objeto.
Volumen: es el espacio ocupado por un objeto. Densidad: se …
  [ + ]

Las leyes del Universo: Leyes de Kepler. Se
trata de tres leyes acerca de los movimientos de los planetas
formuladas por el astrónomo alemán Johannes …
  [ + ]

La Teoría del
Big Bang

Sería en mayo de 1964, cuando el físico
es:

- Universo Abierto: según la
cual el Universo continuará expandiéndose para
siempre, haciéndose cada vez más y más
tenue, con una densidad conjunta cada vez más y más
pequeña, hasta acercarse a un vacío
absoluto.

 - Universo Cerrado: en virtud de
la cual  la gravedad sería
lo suficientemente fuerte, dependiendo de la cantidad de
materia del Universo, como para desacelerar el proceso expansivo,
llevando el índice de recesión de las galaxias
hasta cero. Momento a partir del cual se impondría una
contracción que llevaría al Universo a un implosivo
colapso Big Crunchy desapareciendo en la nada.
Sucediéndose de otra fase expansiva, y así
indefinidamente en una interminable serie de
oscilaciones.

materia, podemos distinguir las siguientes
fases de desarrollo:

- Intervalo de 10-43 segundos
o Tiempo de Planck: toda la masa y energía del
Universo se hallaba comprimida en una masa ardiente de densidad
inimaginable.

     – Ocupaba un espacio
10-20 veces menor que un  núcleo
atómico.

  – Las cuatro fuerzas
básicas (gravitación, electromagnetismo y fuerzas
nucleares fuerte y débil) se hallaban
unificadas.

   - A los
10-35 segundos comenzó la Era de la
Inflación: un período caracterizado por un
fantástico aumento de tamaño y por una caída
drástica de la temperatura.

   - El Universo se
hinchó hasta alcanzar al menos 1050 veces sus
dimensiones originales.

  - La temperatura cayó
a 1028 º K

  - Comienza la
separación de la fuerza nuclear fuerte y la
electro-débil  (formada por la fuerza
electromagnética y la nuclear
débil).

- En la primera millonésima
de segundo surge la Era Leptónica: con la que se
crean las primeras partículas constitutivas de la
materia.

  - El
universo material emergió de
un estallido a la temperatura de1027 º K,
para descender a los 1014 º K.

  - Aparecen las
partículas elementales: los quarks, leptones (electrones,
neutrinos…), mesones (constituidos por pares de quarks) y los
hadrones (protones y neutrones, constituidos por tríos de
quarks).

A
ellas, les sucederán la Era
de la Radiación (que constituye
los 10.000 primeros años), caracterizada
por la emisión de rayos gamma producidos durante la
descomposición del Deuterio o Hidrógeno pesado
(además un neutrón), y la Era
del Desacoplamiento (después de 300.000 la materia y
la radiación.

El hecho de que las estrellas
se estén alejando de nosotros a velocidades
fantásticas ha sido verificado repetidamente:

     - Mediante la
distorsión del espectro de la luz estelar, lo que hemos
denominado efecto Doppler y que, en este caso, se
caracteriza por el corrimiento del espectro de
luz hacia el rojo. Es decir, la luz que
recibimos de una estrella que se aleja de
nosotros está desplazada hacia longitudes de onda
más largas -hacia el extremo rojo del
espectro- demanera análoga a como el pitido
de un tren en movimiento suena más agudo de lo normal
cuando se acerca a nosotros y más grave cuando
se aleja.

  - Además según la
Ley de Hubble, formulada en 1929, cuanto
más lejana está la estrella o galaxia, más
rápidamente se aleja de nosotros. Queda
corroborado, por otra parte, por cuanto que
no contemplamos entre las galaxias más
distantes ningún desplazamiento hacia el
azul sino hacia el rojo, lo que significa un universo
en expansión y no encontracción.

 - La distribución de los
elementos químicos en nuestra galaxia están
en correspondencia con la predicción de los
elementos pesados en el Big Bang y en las estrellas.
Según dicha teoría, los núcleos
elementales de hidrógeno se fusionarían para dar
lugar a un nuevo elemento, el helio. Los resultados observados
ratifican los cálculos de la predicción: la
proporción entre el helio y el hidrógeno en el
universo está entre el 25 % del primero y el 75 % de
hidrógeno.

 - Los objetos más
antiguos del universo analizados tienen una edad que
ronda entre los 10.000 y los 15.000 millones de años, por
lo que ninguno por el momento rebasa la estimación dada
para el Big Bang. Puesto que los materiales radiactivos se
desintegran, vía interacciones débiles, a un ritmo
exactamente conocido, es posible predecir la edad de un
objeto calculando la abundancia relativa de ciertos materiales
radiactivos.

     - Así
mediante el Carbono-14, que se desintegra cada 5.730 años,
es posible determinar  la edad de los objetos
arqueológicos.  Mediante el Uranio-238, con una vida
media de 4.000 millones de años, nos permite datar las
rocas lunares traídas, por ejemplo, por la misión
Apolo.

  - Las rocas y meteoritos
más viejos encontrados en la Tierra datan de
entre unos 4.000 y 5.000 millones de años, que
es la edad aproximada de nuestro sistema solar.
Igualmente, por la masa de ciertas estrellas cuya
evolución es conocida, podemos demostrar que las estrellas
más viejas de nuestra galaxia se remontan alrededor
de los 10.000 millones de
años atrás.

 - Pero quizás el
más importante de todos fue el eco cósmico del
Big Bang reverberando en el Universo. Como vimos, fueron
Arno Penzias y Robert Wilson quienes consiguieron detectar
la radiación de fondo de microondas que impregna
todo el universo conocido.

La materia
oscura

Cómo sabemos que en el universo debe
existir materia oscura?¿Qué tienen en común
la materia oscura y los planetas? A primera vista,
absolutamente nada. Pero, ¿y si te dijese que el destino
último de la vida en el Universo puede depender de que
exista una relación entre ambos? Parece imposible -y
quizás lo sea-, pero recientemente dos investigadores, Dan
Hooper y Jason Steffen, han sugerido que la materia oscura
podría permitir la existencia de agua líquida en
algunos planetas aún en ausencia de luz estelar de
cualquier tipo. Como lo oyes. Amanecer
galáctico sobre el océano de un mundo lejos de
cualquier estrella. ¿Podría ser posible algo
así? (escena de Cosmos, de Carl
Sagan).  La materia oscura es una misteriosa
substancia que forma el 23% del Universo. Sabemos que está
ahí gracias a sus efectos gravitatorios. Sabemos que
existe, pero desconocemos de qué está compuesta. No
obstante, la mayoría de modelos teóricos predicen
que debe estar formada por partículas que interaccionan
débilmente entre sí (WIMPs). Según estos
mismos modelos, la materia convencional de la que estamos hechos
nosotros y todo lo que nos rodea -también
llamada materia bariónica- es prácticamente
transparente para la materia oscura. Pero de vez en cuando,
alguna partícula oscura puede chocar con un núcleo
de materia bariónica y frenarse en el proceso. ¿Y
qué tiene de interesante este proceso? Pues que con el
tiempo -muuucho tiempo-, podremos encontrar una mayor densidad de
partículas de materia oscura en el interior de los astros
más masivos, tanto estrellas como planetas.Y aquí
viene lo interesante. Según la mayoría de modelos,
las partículas de materia oscura serían sus propias
antipartículas. Es decir, se aniquilarían al
colisionar entre sí, liberando energía. El
potencial de la energía producida mediante la
aniquilación de la materia oscura es enorme. Para que nos
hagamos una idea, la energía contenida en la materia
oscura se estima que es mil veces mayor que la energía que
se liberaría por la fusión de todo el
hidrógeno del Universo para formar helio. Y no olvidemos
que el hidrógeno es el elemento más abundante de la
naturaleza con diferencia.Por supuesto, la cantidad de
energía liberada la desintegración de materia
oscura en el interior de un planeta es minúscula. La
temperatura superficial de un planeta terrestre depende
principalmente de la distancia a su estrella y su albedo (brillo
superficial). Un planeta con una atmósfera densa puede
elevar significativamente su temperatura por efecto invernadero,
como es el caso de la Tierra o -especialmente- Venus. El calor
interno del planeta, generado por la desintegración de
isótopos radiactivos, sólo constituye el 0,025% de
la energía que afecta a la temperatura de la superficie.
Por lo tanto, con materia oscura o sin ella, el calor interno no
parece ser un factor relevante.Tasa de captura de
partículas de materia oscura por un planeta terrestre en
nuestro vecindario galáctico. Se muestran los resultados
de dos modelos de materia oscura. A todas luces insuficiente para
calentar el interior de un mundo rocoso (Hooper et al.).O puede
que sí. Al menos, en otras zonas del Universo. Se
cree que la densidad de materia oscura en las regiones centrales
de nuestra Galaxia o en el núcleo de las galaxias enanas
esferoidales puede ser cientos o miles de veces la
encontrada en nuestro vecindario cósmico. Dan Hooper y
Jason Steffen (investigadores del Fermilab y de la Universidad de
Chicago, respectivamente) han sugerido que, en este caso, el
calor liberado por la aniquilación de materia oscura en el
interior de planetas síque sería
significativo. En realidad, podría ser tan grande
que garantizaría la existencia de agua líquida
en la superficie de supertierras que se encontrasen muy lejos de
sus soles. Océanos en mundos errantes alejados de
cualquier estrella. Planetas habitables que deberían tener
temperaturas cercanas al cero absoluto. Increíble. Galaxia
del Escultor, una galaxia enana esferoidal (David Malin/Anglo
Australian Observatory).
 Temperatura
superficial en varios planetas situados en el centro
galáctico (debajo) y galaxias enanas esferoidales (arriba)
dependiendo del modelo de materia oscura. En algunos casos, el
calor de la aniquilación permitiría la existencia
de agua líquida en la superficie aún en ausencia de
luz solar (Hooper et al.).Por supuesto, este escenario es
altamente hipotético e improbable, ya que los autores
asumen una sección eficaz muy alta para las colisiones
entre WIMPs y núcleos de materia bariónica.
Además, estas temperaturas sólo serían
posible en los planetas rocosos de mayor masa (unas diez veces la
masa de la Tierra). Pero, en cualquier caso, es una posibilidad
que resulta cuanto menos apasionante.Porque a medida que las
estrellas se vayan apagando en un Universo cada vez más
viejo, puede que estos planetas se conviertan en el último
reducto de la vida tal y como la
conocemos.Referencias:

  • Dark Matter And The Habitability of
    Planets, Dan Hooper et al. (ArXiV, 25 de marzo de
    2011)

La energía
oscura

Los astrofísicos, en años
recientes, han encontrado indicios de una fuerza que llaman
energía oscura, en observaciones de los más lejanos
confines del universo, a miles de millones de años luz de
distancia.Ahora, un equipo internacional de investigadores ha
usado datos procedentes de potentes modelos por ordenador,
apoyados por observaciones del Telescopio Espacial Hubble, para
encontrar evidencia de energía oscura justo en nuestro
vecindario cósmico.Los datos pintan un cuadro del universo
como un mar virtual de energía oscura, con miles de
millones de galaxias equiparables a islas emergiendo del mar.
Así lo cree Fabio Governato, un profesor investigador
asociado de astronomía de la Universidad de Washington
(UW) e investigador del Instituto Nacional de Astrofísica
de Italia.En 1929 el astrónomo Edwin Hubble
demostró que las galaxias se alejan unas de otras, lo que
apoyó la teoría de que el universo se ha expandido
desde el Big Bang. En 1999, los cosmólogos anunciaron
indicios de que una rara fuerza, llamada energía oscura,
causaba realmente la expansión acelerada del universo.Sin
embargo, la expansión es más lenta de lo que
podría ser debido a la fuerza de gravedad entre las
galaxias. A medida que la batalla entre la atracción de la
gravedad y la fuerza repelente de la energía oscura se
desarrolla, los cosmólogos ponderan si la expansión
continuará para siempre o si el universo colapsará
en un "Big Crunch".

Corte en sección del universo hecho
con un ordenador, que muestra a las galaxias como puntos
brillantes a lo largo de filamentos de materia, con un mar de
energía oscura llenando el espacio entre las islas
galácticas (Foto: James Wadsley, McMaster University,
Hamilton, Ontario )

En 1997, Governato diseñó un
modelo de computadora para simular la evolución del
universo desde la Gran Explosión hasta el presente. Su
grupo de investigación encontró que el modelo no
podía reproducir la expansión suave que se
había observado entre las galaxias alrededor de la
Vía Láctea, la galaxia en la que reside la Tierra.
De hecho, el modelo produjo desviaciones de una expansión
completamente radial que eran de tres a siete veces más
altas que la que los astrónomos habían observado
realmente. "El movimiento observado era pequeño, y no
podíamos reproducirlo sin la presencia de energía
oscura" -explica-. "Cuando agregamos la energía oscura,
obtuvimos una concordancia perfecta".Governato es uno de los tres
autores de un artículo que describe la
investigación. Los coautores son Andrea Maccio de la
Universidad de Zurich en Suiza, y Cathy Horellou de la
Universidad Chalmers de Tecnología en Suecia. El trabajo
fue apoyado económicamente por la Fundación
Nacional de la Ciencia y el Vetenskapsradet, el Consejo de
Investigación sueco.Los autores, que son parte integrante
de una colaboración internacional de investigación
llamada N-Body Shop, que se originó en la Universidad de
Washington, ejecutó simulaciones de la expansión
del universo en poderosas supercomputadoras en Italia y Alaska.
Sus hallazgos proporcionan evidencia de apoyo para un mar de
energía oscura que rodea las galaxias."Estudiamos las
propiedades de las galaxias cercanas a la Vía
Láctea, en lugar de mirar a miles de millones de
años luz de distancia" -comenta Governato-. "Es como
viajar entre dos ciudades vecinas, en vez de entre dos muy
distantes, para medir la curvatura de la Tierra".

El "Cosmos",
según los antiguos
filósofos griegos

Tales, Anaximandro y
Anaxímenes, fueron los primeros en plantearse estas
cuestiones. A continuación la escuela
pitagórica, se preocuparon por la naturaleza y por
los procesos de cambio, nacimiento, desarrollo y muerte.
Creían que todas las cosas podían explicarse
recurriendo a un principio único al que
llamaron arjé una serie de procesos, desembocaba
en la diversidad de la naturaleza. La escuela jónica se
preocupo también por la forma de la Tierra y por la
estructura del cosmo. La escuela pitagórica, en la que
destaca que la Tierra era esférica y cuestiono el
geocentrismo.

  • La doctrina de los cuatro
    elementos: Según esta doctrina, defendida, entre
    otros, por Empédocles, solo existen cuatro elementos
    -tierra, agua, fuego y aire– a partir de los cuales se
    origina la multiplicidad de objetos que se manifiesta en la
    naturaleza; la combinación de esos elementos en
    distintas proporciones hace que los objetos sean
    diferentes.

  • El atomismo: Según los
    atomistas Leucipo y Demócrito, la realidad
    estaría compuesta por una multiplicidad de
    átomos y por vacío. Aunque los átomos
    tendrían todos ellos una naturaleza igual,
    variarían por la forma o el tamaño, lo que
    permitiría explicar la multiplicidad de objetos
    existentes. El vacío, por su parte, les permite
    explicar el movimiento.

La astronomía griega: Los seres
humanos han mostrado una predilección por estudiar
atentamente el ciclo estrellado. De esta manera, se han
descubierto regularidades en objetos que aparentemente
manifestaban un comportamiento azaroso, o bien se han logrado
realizar mediciones muy precisas. Pero los filósofos
griegos no solo se dedicaron a acumular datos, sino que
querían articularlos en una teoría
coherente.

Los movimientos celestes que
más les impresionaron fueron la rotación del cielo,
el Sol y la Luna. Además de estos movimientos, se
producían el ciclo de día-noche y el ciclo anual de
la Tierra.

  • La forma de la Tierra: Los
    primeros filósofos consideraron que la Tierra era
    plana, aunque acabó por imponerse la idea de que era
    esférica.

  • El ciclo día-noche: Para
    explicar este ciclo diario se plantearon dos alternativas: o
    todo el cosmos daba vueltas alrededor de la Tierra o la
    tierra poseía un movimiento de
    rotación.

  • El ciclo anual de la Tierra: Este
    ciclo podía explicarse suponiendo que la Tierra
    realizase un movimiento de traslación en torno al
    Sol.

Aristarco defendía
una concepción heliocéntrica del universo
según la cual el Sol se encuentra en el centro del cosmos
y los demás astros daban vueltas a su alrededor. Pero en
Grecia se da gran importancia a la percepción, por lo q si
la Tierra se movía, ¿por qué razón no
se percibía el movimiento? Por ese motivo
prevaleció la concepción
geocéntrica.

El cosmos aristotélico: Para
Aristóteles el universo es eterno y limitado. Su
concepción del universo es geocéntrica: los astros
giran alrededor de la Tierra en órbitas
homocéntricas.

Para explicar el movimiento de todos los
astros que hay en el universo, Aristóteles recurrió
a la antigua idea propuesta por Euxodo de las esferas
concéntricas. Imagino que los cinco planetas conocidos, el
Sol, la luna y las estrellas estaban hechos con un material
transparente, puro, inalterable y sin peso al que
denominó éter o quintaesencia.

Aristóteles concibió el
movimiento de los astros como si fuera una pieza de
relojería: el movimiento de la última esfera
provoca, por rozamiento, el movimiento de la esfera contigua, que
a su vez mueve la esfera que le sigue. Este cosmos lleno de
éter y que se mueve con un, movimiento preciso y regular
pasó a denominarse mundo supralunar,contrastando con
el mundo sublunar.

El mundo sublunar coincide con el planeta
Tierra; en él encontramos cuatro elementos: tierra,
agua, aire y fuego.Cada uno de estos elementos ocupa un lugar
natural: la tierra el fondo y sobre ella el agua, en cuya capa
superior se encontrarían el aire y por último el
fuego. La tierra es un lugar donde reina el desorden y el
caos y donde todo está condenado al cambio y a la
corrupción.

El Museo de Alejandría y el sistema
ptolemaico: A partir del S. III a. C. la cultura griega se
concentra enAlejandría, alrededor de una
institución denominada Templo de las Musas que
continuó la reflexión aristotélica,
convirtiéndose en el centro de investigación
más importante de la Antigüedad.

También trabajó en
Alejandría Claudio Ptolomeo cuya obra más
importante, la Sintaxis Matemática constituye un
tratado sistemático sobre todas las observaciones de la
astronomía griega realizadas hasta entonces.

Algunos astrónomos griegos, como
Hiparlo; se habían dado cuenta de que los planetas
parecían describir extraños bucles e su recorrido
anual y habían observado que su velocidad y su brillo no
eran constantes ni regulares, sino que variaban. Ptolomeo
logró solucionar este rompecabezas con un sistema
satisfactorio, aunque algo intricado: los planetas se
movían en un círculo
denominado epiciclo cuyo centro se iba desplazando al
mismo tiempo que describía también un
círculo alrededor de la Tierra
llamado deferente.

Diversos pensadores y
sus respectivas conclusiones

El sistema ptolemaico constituyó un
momento álgido en la historia de la ciencia por su gran
capacidad para predecir fenómenos. Durante la Edad Media
tales logros fueron olvidándose. Fueron
los árabes quienes mantuvieron vivo el
pensamiento griego, que pudo volver a resurgir en Occidente en el
S. XIII.

La aparición de la obra de
Aristóteles en el panorama intelectual europeo fue un
catalizador para que se volviera a replantear esas antiguas
cuestiones. De ese modo se origino la revolución
científica, protagonizada por científicos
como Copérnico, Tycho Brahe, Kepler, Galileo y
Newton.

Nicolás Copérnico: El
mismo año de su muerte, Nicolás Copérnico
publicó La revolución de las orbes
terrestres, un libro verdaderamente revolucionario que se
puede considerar como el punto de partida de la ciencia moderna.
El cambio decisivo fue situar el sol en el centro del
cosmos en detrimento de una Tierra que pasaba a ser un
planeta más que giraba alrededor del Sol. Copérnico
atribuyó a la Tierra tres movimientos
diferentes:

  • Rotación diaria: el cosmos
    no tenía que dar una vuelta completa diaria alrededor
    de un planeta minúsculo como la Tierra.

  • Traslación: el Sol pasaba a
    ser el astro inmóvil alrededor del cual el resto de
    planetas (incluida la Tierra) daban vueltas mediante este
    movimiento.

  • Giro del eje de rotación de la
    Tierra: este movimiento justificaba la precesión
    de los equinoccios.

Si la Tierra daba vueltas diariamente a esa
velocidad, acabaría por estallar en pedazos. Los
movimientos de rotación y traslación entraban a su
vez en contradicción con creencias muy arraigadas de su
época.

Giordano Bruno: Aunque no era un
científico en sentido estricto, Giordano Bruno fue un gran
visionario. Fue el primer pensador que afirmó que el
universo era infinito. Había infinitos soles y planetas
habitados, aunque solo veíamos soles debido a su mayor
tamaño y a las inmensas distancias que nos separaban. Fue
condenado a morir en la hoguera porque su pensamiento
contravenía la doctrina de la Iglesia.

Tycho Brahe: desempeño un papel
destacado gracias a las numerosas observaciones de incalculables
valor científico que fue acumulado a lo largo de los
años.

  • Una supernova, con lo cual
    pudo refutar la idea de que el cielo estrellado era
    inmutable.

  • Un cometa, del que pudo observar su
    órbita y calcular su distancia de la Tierra mediante
    el paralaje. Esto le permitió saber que los cometas no
    podían ser fenómenos sublunares debidos a una
    llama de grasa seca, tal y como afirmaba Aristóteles.
    Al observar la órbita del cometa, también se
    fijó en que tenía que atravesar las supuestas
    esferas cristalinas, por lo que estas no podían
    existir.

Johannes Kepler: heredó los
datos experimentales de su maestro Tycho Brahe y, a partir de
ellos, consiguió superar sus propios prejuicios y los de
su época en relación con los movimientos de los
planetas. Comprobó que era imposible que las
órbitas de los planetas fueran perfectamente circulares y
su velocidad uniforme, por lo que, después de experimentar
con diferentes figuras, llego a la conclusión de que la
elipse era la figura geométrica que más se adecuaba
al movimientote los planetas.

Galileo Galilei: es una de las figuras
clave para comprender el desarrollo de la física y de la
astronomía. En astronomía, su aportación
fundamental fue la introducción del
telescopio para observar y estudiar el cielo.

Las observaciones con el telescopio fueron
cruciales para superar definitivamente el aristotelismo vigente.
Se pudieron ofrecer datos incuestionables como, que había
muchas más estrellas de las que se podía ver a
simple vista, que el universo no estaba construido a la
medida del ser humana: sus dimensiones eran desmesuradas en
comparación con nuestro planeta.

Entre sus observaciones pudo
apreciar manchas solares y cráteres y montañas
en la Luna, lo que supuso el golpe definitivo a la creencia
de que el mundo supralunar era perfecto e inmutable: un astro
como el sol tenía imperfecciones y la Luna no era
perfectamente esférica, pues poseía unos relieves
parecidos a los terrestres.

Galileo asentó los cimientos de la
ciencia física y, más concretamente, de la
cinemática. Sus mayores logros fueron:

  • Establecer el principio de
    inercia, según el cual un cuerpo permanece en su
    estado de reposo o de movimiento uniforme a no ser que
    actúe alguna fuerza que le obligue a cambiar su
    estado. Por este motivo, un cuerpo lanzado perpendicularmente
    hacia arriba vuelve a caer en el mismo punto desde donde se
    lanzó a pesar del movimiento de la Tierra.

  • Sus experimentos sobre la
    caída de los graves permitieron a Galileo
    demostrar que todos los cuerpos son atraídos por la
    misma fuerza, sin que influya la masa del cuerpo.

Isaac Newton: esta considerado como el
científico más grande de todos los tiempos. Newton
retomo el problema y, a partir del os estudios de Kepler y
Galileo, le dio un nuevo enfoque y una nueva solución.
Concibió que todo cambio en la naturaleza era regular y
continúo, desarrollo un potente instrumento de
cálculo que determina la velocidad o aceleración de
un cuerpo en un instante cualquiera del tiempo: el cálculo
infinitesimal. Sus otros dos grandes logros fueron las tres leyes
de l movimiento de los cuerpos y la ley de la
gravedad:

  • Galileo había demostrado que el
    reposo y el movimiento uniformemente no necesitaba ser
    explicados. Por lo tanto, al análisis tenía que
    centrarse en la aceleración. Newton afirmó
    que todo cambio de velocidad era el efecto de la
    intervención de una fuerza. Cualquier cambio se
    producirá como efecto de una fuerza y la
    aceleración será justamente la
    manifestación de una fuerza. Por ultimo, Newton
    demostró que cuando se ejerce una fuerza sobre un
    cuerpo este reacciona con una fuerza igual pero de signo
    contrario.

  • El segundo gran triunfo de Newton fue
    determinar que todos los cuerpos se ven afectados por la
    fuerza de gravedad. Esta fuerza determina el movimiento
    de un planeta o la caída de una manzana: es una ley
    universal, aplicada en todo el universo y que no permite
    hacer distinciones entre el mundo sublunar o el
    supralunar.

La cosmovisión actual:

El proyecto de investigación de la
naturaleza iniciado con la revolución científica
cosechó numerosos éxitos, por lo que era posible
conocer toda la realidad sirviéndose únicamente de
principios simples. Se investigaron y se elaboraron leyes de
otros fenómenos, como la electricidad y el magnetismo, se
llego a pensar que no quedaba ningún fenómeno pro
explicar. Dos nuevas ramas de la física iban a
revolucionar nuestro conocimiento de lo más
pequeño, del microcosmos, y de lo más grande, del
macrocosmos.

La teoría de la
relatividad: Albert Einstein consiguió remover
los fundamentos de la física gracias a dos trabajos que
permitieron poner las bases para la cosmología
actual: la Teoría de la relatividad especial y la
Teoría de la relatividad general.

– Teoría de la relatividad
especial:

El principio de la relatividad de Galileo,
si queremos hallar la velocidad respecto del suelo de una persona
que corre a una velocidad constante por el interior del
vagón de un tren que también se mueve a velocidad
constante, tendremos que sumar las velocidades del tren y de la
persona. Este principio de la suma de velocidades es valido para
cualesquiera que sena las velocidades en cuestión, pero un
hecho experimental vino a contradecir esta teoría:la
velocidad de la luz es la misma independiente de la velocidad a
la que se mueve la fuente. Esto suponía que el
principio de la relatividad de Galileo no era válido
cuando se estudian cuerpos a una velocidad próxima a la
luz.

Si la luz era una constante, entonces no
podían serlo al mismo tiempo el espacio, el tiempo o la
masa. El flujo del tiempo no podían considerarse
más como un valor absoluto igual para todos los
objetos; cada individuo lleva consigo su propia medida del
tiempo. Y lo mismo ocurrís con la masa y la longitud
de un cuerpo; esos datos no son absolutos, sino que dependen de
la velocidad. Einstein consiguió deducir fue la
famosa correspondencia entre masa y energía
(E=mc2). El espacio y el tiempo, a partir de este
momento, ya no podrán ser estudios de forma separada e
independiente. Son términos correlativos, por lo que es
obligado hablar del continuo espacio-temporal.

– Teoría de la relatividad
general:

Newton había constatado que dos
partículas se atraen con una fuerza proporcional al
producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de
su distancia. Cuanto mayor sea la distancia, menor será la
fuerza de atracción. Para Einstein esto era una
incongruencia porque había demostrado que ninguna
interacción puede propagarse a una velocidad mayor que la
de la luz.

Einstein explicó la gravedad
afirmando que la masa curva el espacio donde se encuentra, y esta
curvatura provoca que un cuerpo como la Tierra esté
sometido a la influencia de un cuerpo mayor como el Sol. Aunque
el planeta se mueve en línea recta, el espacio por el que
se mueve está curvado. La fuerza de la gravedad hay
que considerarla como un efecto de esa curvatura
espacial.

– Consecuencias
cosmológicas:

Una de las consecuencias que se
deducían de la relatividad era que el universo
tenía que estar expandiéndose, pero la creencia en
un universo fijo era tan firme en la época que incluso
Einstein se negó a tomar en consideración esta
conclusión. Edmund Hubble realizó unas
observaciones decisivas para que esta idea tomara cuerpo: en 1924
descubrió que había otras galaxias más
allá de la Vía Láctea y posteriormente
comprobó que se estaban alejando entre sí. Si se
alejaba, esto significaba que la materia del universo
tenía que haber estado concentrada en un punto, por lo que
los físicos Alpher, Gamow y Herman propusieron en 1948 el
modelo del Big Bang.

La física
cuántica: Desde el S. XIX empezaron a tomar ideas
referentes a la naturaleza corpuscular de la materia, por lo que
se recuperó la teoría
atómica adaptada a los nuevos descubrimientos. Pero
hasta el S. XX no se logró demostrar que los átomos
no eran partículas sólidas e indivisibles, sino que
estaban compuestas por protones, neutrones y
electrones. Esta dispersión ha podido ordenarse en
familias y en la actualidad parece establecido que la realidad se
compone básicamente de quarks y leptones.

Pero todos estos descubrimientos
exigían una nueva forma de entender la física,
porque las teorías de Newton fracasaban. Investigadores
como Werner Heisenberg o Edwin
Schrödinger hicieron contribuciones esenciales para la
nueva física, cuyas conclusiones podrían ser las
siguientes:

  • La materia y la energía
    manifiestan características de ondas y de
    partículas a la vez. La radiación
    electromagnética, que hasta entonces se había
    considerado como una onda, en algunos casos tenía un
    comportamiento corpuscular. Un electrón, que se
    consideraba como un corpúsculo, en algunos casos
    debía ser considerado como una onda. Ya no
    había alternativa entre onda y
    corpúsculo.

  • El principio de indeterminación
    de Heisenberg establece que no podemos conocer con exactitud
    y al mismo tiempo la velocidad y la posición de una
    partícula. Nuestro conocimiento de la realidad
    tiene un límite, por lo que cuanta mayor exactitud
    obtengamos estableciendo la velocidad, con menos seguridad
    podremos establecer su posición. Algunos
    físicos consideran que la realidad no es más
    que una ilusión del observador.

La superación de la ciencia
moderna:

Partes: 1, 2

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