La ciencia en el Siglo XVII

Esencialmente, los métodos y resultados científicos modernos aparecieron en el siglo XVII gracias al éxito de Galileo al combinar las funciones de erudito y artesano, como ya hemos comentado. A los métodos antiguos de inducción y deducción, Galileo añadió la verificación sistemática a través de experimentos planificados, en los que empleó instrumentos científicos de invención reciente como el telescopio, el microscopio o el termómetro. A finales del siglo XVII se amplió la experimentación: el matemático y físico Evangelista Torricelli empleó el barómetro; el matemático, físico y astrónomo holandés Christiaan Huygens usó el reloj de péndulo; el físico y químico británico Robert Boyle y el físico alemán Otto von Guericke utilizaron la bomba de vacío.

La culminación de esos esfuerzos fue la formulación de la ley de la gravitación universal, expuesta en 1687 por el matemático y físico británico Isaac Newton en su obra Philosophiae naturalis principia mathematica (Principios matemáticos de la filosofía natural). Al mismo tiempo, la invención del cálculo infinitesimal por parte de Newton y del filósofo y matemático alemán Gottfried Wilhelm Leibniz sentó las bases de la ciencia y las matemáticas actuales.

Nicolás Copérnico

 “Si por casualidad hay personas que, aún siendo ignorantes de todas las matemáticas, presumiendo de un juicio sobre ellas por algún pasaje de las escrituras, malignamente distorsionado de su sentido, se atrevieran a rechazar y atacar esta estructuración mía, no hago en absoluto caso de ellos, hasta el punto de que condenaré su juicio como temerario.”

                                        Nicolas Copérnico

Toruń, Polonia, 19 de febrero de 1473,fue el astrónomo que estudió la primera teoría heliocéntrica del Sistema Solar. Su libro, "De revolutionibus orbium coelestium" (de las revoluciones de las esferas celestes), es usualmente concebido como el punto inicial o fundador de la astronomía moderna.

El modelo heliocéntrico es considerado una de las teorías más importantes en la historia de la ciencia occidental.

Para el 1536 el trabajo de Copérnico estaba cercano a su forma definitiva, y rumores acerca de su teoría habían llegado a oídos de toda Europa. El modelo Heliocentrista estaba cercano. Las principales ideas del modelo Heliocentrista son:

1. Los movimientos celestes son uniformes, eternos, y circulares o compuestos de diversos ciclos (epiciclos).

2. El centro del universo se encuentra cerca del Sol.

3. Orbitando el Sol, en orden, se encuentran Mercurio, Venus, la Tierra y la Luna, Marte, Júpiter, Saturno.

4. Las estrellas son objetos distantes que permanecen fijos y por lo tanto no orbitan alrededor del Sol.

5. La Tierra tiene tres movimientos: la rotación diaria, la revolución anual, y la inclinación anual de su eje.

6. El movimiento retrógrado de los planetas es explicado por el movimiento de la Tierra.

7. La distancia de la Tierra al Sol es pequeña comparada con la distancia a las estrellas.

De revolutionibus orbium coelestium

Su obra maestra, De revolutionibus orbium coelestium (Sobre las revoluciones de las esferas celestes), fue escrita a lo largo de unos veinticinco años de trabajo (1507-1532). En cuanto a la teoría heliocéntrica en sí, hasta donde se sabe hoy, fue concebida por primera vez por Aristarco de Samos (310-230 a. C.), a quien curiosamente no nombra en su obra. 

Copérnico colocó al Sol en el centro del Universo y puso a la Tierra en movimiento lo cual se puede admirar en la figura de la fotografía de abajo. Es posible que el origen de teoría Copernicana haya que buscarlo en la época de su estancia en Padua donde pudo conocer las ideas de algunos autores griegos 

Ya que la publicación de la obra fue postuma,cuenta la historia que en 1543, pocas horas antes de morir, Copérnico pudo tocar un ejemplar de su libro. El éxito de la teoría Copernicana se baso en su simpleza -no era necesario toda la enorme cantidad de artilugios geométricos para explicar la retrogradación de los planetas por ejemplo-.  A partir de aquí la teoría heliocéntrica comenzó a expandirse. Rápidamente surgieron también sus detractores, siendo los primeros los teólogos protestantes aduciendo causas bíblicas. En 1616 La iglesia Católica colocó el trabajo de Copérnico en su lista de libros prohibidos.

Copérnico y el pan con mantequilla En 1519, Copérnico se encontraba en la ciudad de Allenstein, que estaba siendo sitiada. En la ciudad había una plaga causada por la ingesta de  pan en mal estado. Copérnico descubrió esto estableciendo diferentes dietas para diferentes grupos de habitantes. Copérnico no sabía si el pan estaba siendo contaminado por el enemigo e insertado en la ciudad o simplemente el pan se contaminaba por la suciedad reinante. Para solucionar esto, decidieron untar el pan con algo de color claro, de tal forma que se viera de forma clara si el pan se ensuciaba o si había sido lanzado por el enemigo. Así acabaron con la plaga, y también crearon el pan con mantequilla untada. 

Galileo Galilei

                    "La mayor sabiduría que existe es conocerse a uno mismo".
                                                    Galileo Galilei

Galileo Galilei estuvo relacionado con la revolución científica de principios del Renacimiento, prototipo del primer científico del Renacimiento, mostró interés por casi todas las ciencias y artes: música,literatura, pintura, física,etc...
Ha sido considerado como el «padre de la astronomía moderna», el «padre de la física moderna» y el «padre de la ciencia». Galileo se inicia en la matemática por medio de Ostilio Ricci, un amigo de la familia.
En 1583, Galileo recibe una carta de su antiguo alumno Jacques Badovere, quién le confirma el rumor existente, la existencia de un instrumento que permitía observar los objetos desde mas cerca, el telescopio, este invento cambiará totalmente la vida de Galileo.
Galileo compró el telescopio, y fabricó un segundo con mayor aumento, lo presentó en Venecia y así resolvió sus problemas financieros, y pudo dedicarse a la vida científica gracias a los ingresos aportados por el telescopio.

La observación de la Luna

En noviembre,Galileo fabrica un instrumento que aumenta veinte veces. Emplea tiempo para volver su telescopio hacia el cielo. Rápidamente, observando las fases de la Luna, descubre que este astro no es perfecto como lo quería la teoría aristotélica. La física aristotélica, que poseía autoridad en esa época, distinguía dos mundos:

* El mundo «sublunar», que comprende la Tierra y todo lo que se encuentra entre la Tierra y la Luna; en este mundo todo es imperfecto y cambiante;
* El mundo «supralunar», que comienza en la Luna y se extiende más allá. En esta zona, no existen más que formas geométricas perfectas (esferas) y movimientos regulares inmutables (circulares).

Galileo observó una zona transitoria entre la sombra y la luz, el terminador, que no era para nada regular, lo que por consiguiente invalidaba la teoría aristotélica y afirma la existencia de montañas en la Luna. Galileo incluso estima su altura en 7000 metros, más que la montaña más alta conocida en la época.

Posteriormente Galileo comprobó la teoría Heliocentrista de Copérnico la cuál afirmó y defendió, fue acusado por hereje por defender a su compañero Copérnico y fue condenado a arrestro domiciliario gracias a que se retracto en su teoría para no morir, sin embargo al salir arrestado dijo la famosa frase: «Eppur si muove» (y sin embargo se mueve).

''Juicio de Galileo''

Enlace:Relación entre Galileo Galilei y la teororía de cuerdas

- 20 cosas que no sabías sobre Galileo

Leyes de Kepler

"Mi intención en esto es demostrar que la máquina celestial puede compararse no a un organismo divino sino más bien a un engranaje de relojería…''
Johannes Kepler

Johannes Kepler nació el 27 de diciembre de 1571 en Wurttemberg Alemania. Figura clave en la revolución científica, astrónomo. Estudio teología (fuerte creyente) junto con astronomía y alumnos de Copérnico. Fundamentalmente conocido por sus leyes sobre el movimiento de los planetas sobre su órbita alrededor del Sol.
Kepler intentó comprender las leyes del movimiento planetario durante la mayor parte de su vida. En un principio Kepler consideró que el movimiento de los planetas debía cumplir las leyes pitagóricas de la armonía. Esta teoría es conocida como la música o la armonía de las esferas celestes. Siendo un hombre de gran vocación religiosa, Kepler veía en su modelo cosmológico una celebración de la existencia, sabiduría y elegancia de Dios.

Las leyes de kepler:
Las leyes de Kepler fueron enunciadas para describir matemáticamente el movimiento de los planetas en sus órbitas alrededor del Sol:
                   -Primera Ley (1609): Todos los planetas se desplazan alrededor del Sol describiendo órbitas elípticas, estando el Sol situado en uno de los focos.
                   -Segunda Ley (1609): El radio vector que une un planeta y el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales.
                    -Tercera Ley (1618): Para cualquier planeta, el cuadrado de su período orbital es directamente proporcional al cubo de la longitud del semieje mayor a de su órbita elíptica.

Donde, T es el periodo orbital (tiempo que tarda en dar una vuelta alrededor del Sol) (L) la distancia media del planeta con el Sol y K la constante de proporcionalidad.

Explicación visual leyes de kepler:

Relación entre leyes de Kepler y Newton:
- Artículo informativo de elmundo.es
- Artículo: relación entre 3ª Ley de Kepler y Newton
. Ampliación Gravitación: Web de Paco Caparrós.

La ciencia en el Renacimiento

En el período inicial, el Renacimiento es visto a menudo como un retroceso científico. Historiadores como Janeth Chang (1991) y Francisco Gibert (1990) han criticado cómo el Renacimiento afectó a la Ciencia, argumentando que el progreso fue demorado. Los humanistas favorecieron los temas centrados en el hombre, como política e historia, sobre el estudio de la filosofía natural o la matemática aplicada.

Durante el siglo XV se produjo un crecimiento acelerado del comercio entre las naciones mediterráneas y se exploraron nuevas rutas comerciales hacia oriente y occidente. Estas últimas acarrearon el descubrimiento de América por los europeos. Este crecimiento en las necesidades de navegación impulsó el desarrollo de sistemas de orientación y navegación y con ello el replanteamiento de materias como la geografía, la astronomía, la cartografía, meteorología, y la tecnología para la creación de nuevos instrumentos de medición como compases y relojes.

Nicolás Copérnico retomó las ideas heliocentristas y propuso un sistema en el cual el sol se encuentra inmóvil en el centro del universo y a su alrededor giran los planetas en órbitas con movimiento perfecto, es decir, circular. Este sistema copernicano, sin embargo, adolecía de los mismos o más errores que el geocéntrico postulado por Ptolomeo: no explicaba el movimiento retrógrado de los planetas y erraba en la predicción de otros fenómenos celestes. Copérnico, por tanto, incluyó también en su sistema epiciclos para ajustar su teoría a las observaciones realizadas.

Tycho Brahe, gran observador del cielo, realizó las más precisas observaciones y mediciones astronómicas para su época, entre otras cosas porque tuvo la capacidad económica para construir su propio observatorio e instrumentos de medición. Las mediciones de Brahe no tuvieron sin embargo mayor utilidad sino hasta que Johannes Kepler (1571-1630) comenzó a utilizarlas. Kepler invirtió muchos años tratando de encontrar la solución a los problemas planteados por el sistema de Copérnico, que utilizaba modelos de movimiento planetario basados principalmente en los sólidos perfectos de Platón. Con los datos completos obtenidos después de la muerte de Brahe, llegó por fin al entendimiento de las órbitas planetarias probando con elipses en vez de los modelos perfectos de Platón y pudo entonces enunciar sus leyes del movimiento planetario.

Nacido en el año de la muerte de Copérnico, Galileo Galilei (1564-1642) fue uno de los defensores más importantes de la teoría heliocentrista. Construyó un telescopio a partir de un invento del holandés Hans Lippershey y fue el primero en utilizarlo para el estudio de los astros. Así descubrió los cráteres de la luna, los satélites de Júpiter, las manchas solares y las fases de Venus. Sus observaciones eran únicamente compatibles con el modelo copernicano.

El descubrimiento de Eratóstenes

Ya algunos científicos de la antigua Grecia, como Pitágoras y Aristóteles, consideraban real la afirmación de que la Tierra era redonda, pero fue Eratóstenes (Cirene, 276 - Alejandría, 194 a.C), director de la Biblioteca de Alejandría, el primero en calcular la medida de su perímetro.

¿Cómo un hombre del siglo III a.C pudo realizar mediciones casi exactas del perímetro terrestre?

Pues bien, en este vídeo se encuentra la respuesta de la mano del magistral divulgador científico Carl Sagan.

La teoría heliocéntrica

La teoría heliocéntrica sostiene que la Tierra y los demás planetas del Sistema Solar giran alrededor del Sol. El heliocentrismo fue propuesto en la antigüedad por el griego Aristarco de Samos, quien se basó en unas ''sencillas'' medidas de la distancia entre la Tierra y el Sol, determinando un tamaño mucho mayor para el Sol que para la Tierra. Por esta razón, Aristarco propuso que era la tierra la que giraba alrededor del Sol y no a la inversa, como sostenía la teoría geocéntrica de Ptolomeo e Hiparco (explicada en otra entrada de nuestro blog), comúnmente aceptada en esa época y en los siglos siguientes, acorde con la visión antropocéntrica imperante.

Tuvo que pasar más de un milenio para que, en el siglo XVI, la teoría volviera a ser formulada, esta vez por Nicolás Copérnico, uno de los astrónomos más influyentes de la historia, con la publicación en 1543 del libro De Revolutionibus Orbium Coelestium. La diferencia fundamental entre la propuesta de Aristarco en la antigüedad y la teoría de Copérnico es que este último emplea cálculos matemáticos para sustentar su hipótesis. Precisamente a causa de esto, sus ideas marcaron el comienzo de lo que se conoce como la revolución científica. No sólo un cambio importantísimo en la astronomía, sino en las ciencias en general y particularmente en la cosmovisión de la civilización. A partir de la publicación de su libro y la refutación del sistema geocéntrico defendido por la astronomía griega, la civilización rompe con la idealización del saber incuestionable de la antigüedad y se lanza con mayor ímpetu en busca del conocimiento.

Nuestra imagen cambiante del Universo: ¿Universo Geocéntrico?

Los Griegos también escrutaron con atención el cielo nocturno. Ya en tiempos de Aristóteles, habían pasado siglos reuniendo información sobre como se desplazaban las lucecitas del cielo nocturno. Observaron que, aunque casi todos los millares de luces visibles en el cielo parecían moverse conjuntamente, cinco de ellas(sin contar la Luna) no lo hacían así. A veces se apartaban de un camino regular, retrocedían y después volvían a avanzar. Estas luces fueron denominadas planetas, que en griego significa ''vagabundos''.  Los griegos sólo conocieron  cinco planetas, que son los que se pueden observar a simple vista:Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno.
Aristóteles creía que la Tierra estaba en reposo y que el Sol, la Luna, los Planetas, y las estrellas se movían en círculos a su alrededor. Y lo creía porque pensaba, por motivos más bien místicos, que la Tierra estaba en el centro del universo y que el movimiento circular era el mas perfecto. En el S.II a.N.E., Ptolomeo, convirtió esta idea en un modelo completo de firmamento. Ptolomeo sentía una gran pasión por sus estudios. ''Cuando sigo a placer la apretada multitud de las estrellas en su camino circular'', escribió,''mis pies dejan de tocar el suelo''.
        En el modelo de Ptolomeo, ocho esferas rotantes rodeaban la tierra. Cada esfera era mayor que la anterior, como en un juego de muñecas rusas, y las tierra estaba en el centro de todas ellas. Lo que hubiera mas allá de la última esfera no estaba claro, pero ciertamente no formaba parte del universo observable para los hombres. Así, la esfera mas externa era considerada una especie de frontera, o de recipiente, del universo. Las estrellas ocupaban en ellas posiciones fijas, de manera que, cuando la esfera giraba, las estrellas permanecían en las mismas posiciones relativas entre sí, y giraban conjuntamente, en grupos, a través del espacio, tal como lo observamos. Las esferas interiores transportaban los planetas, pero éstos, a diferencia de lo que pasaba con las estrellas, no estaban fijados a sus propias esferas, sino que se movían respecto a ellas en pequeños círculos denominados epiciclos. Al girar las esferas planetarias, los planetas giraban a su vez respecto a ellas, de modo que sus trayectorias en relación a la Tierra resultaban muy complicadas.
De esta manera, Ptolomeo consiguió explicar porque las trayectorias observadas de los planetas son mucho mas complicadas que unos simples círculos en el cielo.

El modelo de Ptolomeo proporcionó un sistema considerablemente preciso para predecir las posiciones de los objetos celestes y además fue adoptado por la Iglesia Católica, lo que le hizo permanecer en vigor hasta que en 1514, un sacerdote polaco llamado Nicolás Copernico comenzó a denominar el Heliocentrismo.

Nuestra imagen cambiante del Universo: ¿La Tierra es Plana?

Aunque incluso en épocas tan tardías como la de Cristóbal Colón era frecuente encontrar gente que creía que la tierra era plana(también hoy encontraríamos algunas personas que lo siguen pensando),podemos situar las raíces de la astronomía moderna en los antiguos griegos.
Alrededor de 340 a.C., el filósofo griego Aristóteles escribió un libro titulado ''De Caelo'' (''Sobre el Cielo''), en el que daba buenos argumentos para creer que la tierra era una esfera y no un disco plano.
Uno de los argumentos estaba basado en los eclipses de luna. Aristóteles observó que estos eclipses se debían a que la tierra se interponía entre el sol y la luna. Cuando ello ocurría, la tierra proyectaba su sombra sobre la Luna, causando así su eclipse. Aristóteles observó que la sombra  de la tierra siempre era redonda. Esto es lo que cabría esperar si la tierra fuese una esfera.

Los griegos tenían otro argumento a favor de la esfericidad de la tierra. Si ésta fuera plana, un navío que se acercara desde el horizonte primero debería aparecer como un punto sin caracteres y, a medida que se aproximara, permitiría que fuésemos observando cada vez más detalles, como las velas y el casco. Pero no es esto lo que ocurre. Cuando un barco aparece en el horizonte, lo primero que divisamos son sus velas, y solo mas tarde podemos observar el casco. El hecho de que sus mástiles, que se elevan muy por encima del casco, sean la primera parte del barco que asoma sobre el horizonte constituye una evidencia de que la tierra es una esfera.

Barco en el horizonte

Los Origenes de la Ciencia

Bienvenidos a esta primera entrada de nuestro blog. Nuestro viaje a través de la ciencia comenzará en el año 600 a.C., en las pequeñas islas del Mar Mediterráneo.

La ciencia nació gracias a la curiosidad del ser humano y a su capacidad para investigar y descubrir. Aún en la actualidad, existen muchas preguntas acerca de nuestro origen y del Universo.

En Egipto y Mesopotamia el conocimiento científico de los orígenes de la ciencia era de una naturaleza práctica, sin excesiva sistematización. Uno de los primeros grandes sabios griegos que investigó los fenómenos naturales fue, en el siglo VI a.C., el filósofo Tales de Mileto, que introdujo el concepto de que la Tierra era un disco plano que flotaba en el Universo.

Puesto que en la antigua Grecia no sólo se era filósofo, sino que también se tenían conocimientos tanto en los campos científicos como en los matemáticos, encontramos estrechas relaciones entre los pensamientos de estos personajes y su intento de explicarlos a través de las matemáticas.

Otro matemático y filósofo fue Pitágoras. De una época posterior, estableció una escuela en la que las matemáticas se convirtieron en disciplina fundamental en toda investigación segun los origenes de la ciencia. Los eruditos pitagóricos postulaban una Tierra con forma esférica que se movía en una órbita circular alrededor de un fuego central. En Atenas, en el siglo IV a.C., la filosofía natural jónica y la ciencia matemática pitagórica llegaron a una síntesis en la lógica de Platón y Aristóteles.

Surgieron a su vez Escuelas. Las más importantes, la Platónica y la Aristotélica, en las cuales se utilizaba el razonamiento deductivo y la razón matemática.

También se produce en este lugar la aparición de las ciudades-estado en las que primordiaba la libertad pensativa y la libertad de expresión.

En la llamada época helenística, en tiempos de la busqueda de la origenes de la ciencia,  el matemático, astrónomo y geógrafo Eratóstenes realizó una medida asombrosamente precisa de las dimensiones del planeta Tierra y explicó mediante este experimento que la Tierra era redonda.

El astrónomo Aristarco de Samos propuso un sistema planetario heliocéntrico (con centro en el Sol), aunque este concepto no tubo aceptación en la época antigua. El matemático e inventor Arquímedes sentó las bases de la mecánica y la hidrostática. El filósofo y científico Teofrasto fundó la botánica. El astrónomo Hiparco de Nicea fue quien desarrolló la trigonometría, y los anatomistas y médicos Herófilo y Erasístrato basaron la anatomía y tambien la fisiología en la disección.

La destrucción de Cartago y Corinto por los romanos en el año 146 a.C. frenó un poco la investigación científica sobre los origenes de la ciencia, que perdió impulso hasta que luego se produjo una breve recuperación  en el siglo II d.C. bajo el emperador y filósofo romano Marco Aurelio.

El sistema de Ptolomeo —una teoría geocéntrica del Universo — y las obras médicas del filósofo y médico Galeno se convirtieron en los tratados científicos que fueron referencia para las civilizaciones posteriores.

Aquí insertamos un vídeo producido y dirigido por el científico divulgador Carl Sagan que, aunque está en Castellano Latino, nos parece muy interesante ya que explica los orígenes de la Ciencia en Grecia.