Prólogo El actual modelo de física se basa a grandes rasgos en la teoría de la relatividad general y la mecánica cuántica con el desarrollo del modelo estándar que explica la composición de la materia y las interacciones de esta en base a una serie de partículas fundamentales. Y a nivel cosmológico, se explica la formación y composición del universo en base a la teoría de la relatividad y el Big-bang. Pero este modelo para explicar el universo en realidad está muy cojo, por un lado, a nivel cosmológico, no explica fenómenos como: -materia oscura -energía oscura y la expansión acelerada del universo Y por otro lado, a nivel de la materia: -la naturaleza de la gravedad dentro del modelo de la mecánica cuántica -no es un modelo global, no está claro el encaje de la relatividad general con la física cuántica, -El porqué de la velocidad de la luz y por qué sirve de límite y medida Teniendo en cuenta la tendencia de la naturaleza a construir cosas complejas a partir de piezas simples, y de acuerdo con el principio de economía de Guillermo de Ockham, es chocante que existan tantas “partículas elementales” para construir un mundo atómico tan simple (la materia y la energía están compuestas en la naturaleza básicamente por los fotones, electrones, protones, neutrones y neutrinos)
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“La cosa más incomprensible de este universo es que es incomprensible” – Albert Einstein
Astronomía Es la ciencia que se ocupa del estudio de los cuerpos celestes del universo, incluidos los planetas y sus satélites, los cometas y meteoroides, las estrellas y la materia interestelar, los sistemas de materia oscura, gas y polvos llamados galaxias y los cúmulos de galaxias; por lo que estudia sus movimientos y los fenómenos ligados a ellos. La astronomía ha llegado a ser una de las ciencias más ligadas al ser humano desde la antigüedad y todas las civilizaciones han tenido contacto con esta ciencia.
Personajes de la astronomía Aristóteles Fue un polímata: filósofo, lógico y científico de la Antigua Grecia cuyas ideas han ejercido una enorme influencia sobre la historia intelectual de Occidente por más de dos milenios. Aristóteles escribió cerca de 200 tratados (de los cuales solo nos han llegado 31) sobre una enorme variedad de temas, entre ellos: lógica, metafísica, filosofía de la ciencia, ética, filosofía política, estética, retórica, física, astronomía y biología. Aristóteles transformó muchas, si no todas, las áreas del conocimiento que abordó. Es reconocido como el padre fundador de la lógica y de la biología, pues si bien existen reflexiones y escritos previos sobre ambas materias, es en el trabajo de Aristóteles, donde se encuentran las primeras investigaciones sistemáticas al respecto. Entre muchas otras contribuciones, Aristóteles formuló la teoría de la generación espontánea, el principio de no contradicción, las nociones de categoría, sustancia, acto, potencia y primer motor inmóvil. Algunas de sus ideas, que fueron novedosas para ASTRONOMÍA
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la filosofía de su tiempo, hoy forman parte del sentido común de muchas personas. Aristóteles fue discípulo de Platón y de otros pensadores (como Eudoxo) durante los veinte años que estuvo en la Academia de Atenas. Fue maestro de Alejandro Magno en el Reino de Macedonia. En la última etapa de su vida fundó el Liceo en Atenas, donde enseñó hasta un año antes de su muerte. Si bien Aristóteles admite, al igual que Sócrates y Platón, que la esencia es lo que define al ser, concibe (a diferencia de sus antecesores) la esencia como la forma que está unida inseparablemente a la materia, constituyendo juntas el ser, que es la sustancia. La afirmación de la importancia del conocimiento sensible, y del conocimiento de lo singular para llegar a lo universal, abrió posibilidades a la investigación científica.
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Tales de Mileto A menudo Tales es considerado el iniciador de la especulación científica y filosófica griega y occidental, aunque su figura y aportaciones están rodeadas de grandes incertidumbres. Se suele aceptar que Tales comenzó a usar el pensamiento deductivo aplicado a la geometría, y se le atribuye la enunciación de dos teoremas geométricos que llevan su nombre. Se atribuyen a Tales varios descubrimientos matemáticos registrados en los Elementos de Euclides. Asimismo es muy conocida la leyenda acerca de un método de comparación de sombras que Tales habría utilizado para medir la altura de las pirámides egipcias: el milesio se percató de que se podría saber la altura exacta de las pirámides midiendo la sombra de estas en el momento del día en que su sombra era más o menos de igual tamaño que su cuerpo. Este método fue aplicado luego a otros fines prácticos de la navegación. Se supone además que Tales conocía ya muchas de las bases de la geometría, como el hecho de que cualquier diámetro de un círculo lo dividiría en partes idénticas, que un triángulo isósceles tiene por fuerza dos ángulos iguales en su base o las propiedades relacionales entre los ángulos que se forman al cortar dos paralelas por una línea recta perpendicular. Los egipcios habían aplicado algunos de estos conocimientos para la división y parcelación de sus terrenos. Esta necesidad surgió a raíz de que el Nilo, con sus constantes crecidas, borraba las líneas divisorias de los campos de cultivo, por lo que era necesaria una manera de medir de nuevo el terreno. Más, según los pocos datos con los que se cuenta, Tales se habría dedicado en Grecia mucho menos al espacio (a las superficies)
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y mucho más a las líneas y a las curvas, alcanzando así su geometría un mayor grado de complejidad y abstracción. Se considera a Tales de Mileto como el primer filósofo de Occidente por haber sido quien intentó la primera explicación racional a distintos fenómenos del mundo de la que se tiene constancia en la historia de la cultura occidental. En su tiempo predominaban aún las concepciones míticas, pero Tales buscaba una explicación racional, lo que se conoce como «el paso del mito al logos», donde la palabra griega logos alude en este contexto a «razón», uno de sus significados en castellano. Las afirmaciones registradas que se le atribuyen probablemente hayan llegado a los transmisores por segunda mano o incluso por tradición oral; entre las ideas que se le atribuyen, no es posible establecer a ciencia cierta cuánto es realmente de lo que Tales dijo como tampoco si Tales se expresó en los mismos términos en que sus ideas se han transmitido.
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Hiparco de Nicea Fue un astrónomo, geógrafo y matemático griego. Entre sus aportaciones cabe destacar: el primer catálogo de estrellas; la división del día en 24 horas de igual duración (hasta la invención del reloj mecánico en el siglo XIV las divisiones del día variaban con las estaciones); el descubrimiento de la precesión de los equinoccios; la distinción entre año sidéreo y año trópico, mayor precisión en la medida de la distancia Tierra-Luna y de la oblicuidad de la eclíptica, invención de la trigonometría (por lo cual es considerado el padre de la trigonometría) y de los conceptos de longitud y latitud geográficas. Elaboración del primer catálogo de estrellas que contenía la posición en coordenadas eclípticas de 850 estrellas. Influyó en Hiparco la aparición de una estrella nova, Nova Scorpii, en el año 134 a. C. y el pretender fijar la posición del equinoccio de primavera sobre el fondo de estrellas. Con el propósito de elaborar dicho catálogo, Hiparco inventó instrumentos, especialmente un teodolito, para indicar posiciones y magnitudes, de forma que fuese fácil descubrir si las estrellas morían o nacían, si se movían o si aumentaban o disminuían de brillo. Además clasificó las estrellas según su intensidad, clasificándolas en magnitudes, según su grado de brillo. El catálogo de estrellas de Hiparco se puede encontrar en el Almagesto de Ptolomeo, libros VII y VIII. Aunque Ptolomeo afirmaba ser su observador, muchas evidencias1 apuntan a Hiparco como su verdadero autor. El catálogo contiene las posiciones de 850 estrellas en 48 constelaciones. Las posiciones de las estrellas se dan en coordenadas eclípticas universales. Hiparco es generalmente reconocido como el descubridor de la precesión de los equinoccios en 127 a. C. Sus dos libros sobre la ASTRONOMÍA
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precesión, "acerca del desplazamiento de los puntos de los solsticios y equinoccios" y "la medida del año", son ambos mencionados en el Almagesto de Ptolomeo. De acuerdo a este último, Hiparco midió la posición de Spica y Régulo y otras estrellas brillantes. Comparando sus medidas con los datos de sus predecesores, Timocares y Aristilo, concluyó que Spica se había movido 2° con respecto al equinoccio otoñal. Además comparó las medidas del año trópico (el tiempo que le toma al sol regresar a un equinoccio) y el año sideral (el tiempo que le toma al sol regresar a una estrella determinada) y encontró una pequeña discrepancia. Hiparco concluyó que los equinoccios se movían (precesión) a través del zodíaco, y que la razón de esta precesión no era menos que 1° en un siglo. Después de medir el valor de la precesión de los equinoccios, y cómo consecuencia de ello, Hiparco diferenció entre el año sidéreo y el año trópico y estableció su duración en 365d 6h 10m y 365d 5h 55m, respectivamente, con errores de 1 hora y 6 minutos 15 segundos, respectivamente. Entendió que el que se debía adoptar era el año trópico por ser el que está en armonía con las estaciones. Consiguió una excelente aproximación de la distancia entre la Tierra y la Luna, ya intentada por Aristarco de Samos, usando eclipses lunares totales de duración máxima. Hiparco calculó que esta distancia era de treinta veces el diámetro terrestre, calculado previamente por Eratóstenes. Es decir, unos 384.000 kilómetros.
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Nicolás Copérnico Copérnico era matemático, astrónomo, jurista, físico, clérigo católico, gobernador, diplomático y economista. Junto con sus extensas responsabilidades, la astronomía figuraba como poco más que una distracción. Por su enorme contribución a la astronomía, en 1935 se dio el nombre «Copernicus» a uno de los mayores cráteres lunares, ubicado en el Mare Insularum. Copérnico pasó cerca de veinticinco años trabajando en el desarrollo de su modelo heliocéntrico del universo. En aquella época resultó difícil que los científicos lo aceptaran, ya que suponía una auténtica revolución. El modelo heliocéntrico es considerado una de las teorías más importantes en la historia de la ciencia. Copérnico no publicó su obra en la que defendía el heliocentrismo hasta 1543, año de su fallecimiento; sin embargo, sus libros serían incluidos en el Index librorum prohibitorum, muchos años después de su muerte, con el caso Galileo. Copérnico está considerado como el precursor de la astronomía moderna, aportando las bases que permitieron a Newton culminar la revolución astronómica, al pasar de un universo geocéntrico a un cosmos heliocéntrico y cambiando irreversiblemente la mirada del cosmos que había prevalecido hasta entonces. Así, lo que se conoce como Revolución Copernicana es su formulación de la teoría heliocéntrica, según la cual, la Tierra y los otros astros giran alrededor del Sol. Las ideas principales de la obra de Copérnico, que se oponen a las anteriores a él, son entre otras, su idea de preservar la unidad de movimientos y crear un sistema de círculos más racional. El helioestatismo y el heliocentrismo no son las premisas sino la ASTRONOMÍA
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conclusión. Además, elimina los ecuantes de la astronomía porque no parecen respetar los principios básicos de Platón. Cambia también de hipótesis y toma la de que el Sol permanece quieto y la Tierra se mueve (con una serie de movimientos distintos: el movimiento de rotación, el de traslación y el de declinación que sirve para explicar los equinoccios). Para esto, Copérnico plantea sus hipótesis: que no existe un centro único de todas las esferas celestes, y que además el centro de la Tierra no es el centro del Universo (sino el centro lunar y el centro de gravedad). Todas las esferas giran en torno al Sol que es el centro de giro de ellas, y el Sol está en las proximidades del centro del Mundo; supera el problema del paralaje si pensamos que las estrellas están a una distancia mucho mayor de lo que se pensaba anteriormente. Además, cualquier movimiento que parezca realizado en la esfera de las estrellas no es tal, sino que lo que se mueve es la Tierra (que gira cada día y da una vuelta completa, mientras que la esfera de las estrellas está inmóvil). De esta misma manera, los movimientos del Sol no se deben a él, sino a la Tierra que gira en torno a él igual que el resto de planetas; y los movimientos retrógrados y directos de los planetas no se deben a ellos, sino al movimiento de la Tierra. Vemos, por lo tanto, que el plantear la hipótesis de que la Tierra se mueve sirve para explicar muchas de las irregularidades de los movimientos del Universo: elimina antiguos problemas y herramientas complicadas como los ecuantes, las esferas celestes, etc.
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Galileo Galilei Fue un astrónomo, filósofo, ingeniero, matemático y físico italiano, relacionado estrechamente con la revolución científica. Eminente hombre del Renacimiento, mostró interés por casi todas las ciencias y artes (música, literatura, pintura). Sus logros incluyen la mejora del telescopio, gran variedad de observaciones astronómicas, la primera ley del movimiento y un apoyo determinante a la «Revolución de Copérnico». Ha sido considerado como el «padre de la astronomía moderna», el «padre de la física moderna» y el «padre de la ciencia». Su trabajo experimental es considerado complementario a los escritos de Francis Bacon en el establecimiento del moderno método científico y su carrera científica es complementaria a la de Johannes Kepler. Su trabajo se considera una ruptura de las teorías asentadas de la física aristotélica y su enfrentamiento con la Inquisición romana de la Iglesia católica se presenta como un ejemplo de conflicto entre religión y ciencia en la sociedad occidental. Durante el otoño, Galileo continuó desarrollando su telescopio. En noviembre, 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 creía 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). ASTRONOMÍA
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Galileo, por su parte, 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. Hay que decir que los medios técnicos de la época no permitían conocer la altitud de las montañas terrestres sin fantasías. Cuando Galileo publica su Sidereus nuncius piensa que las montañas lunares son más elevadas que las de la Tierra, si bien en realidad son equivalentes. El 7 de enero de 1610, Galileo hace un descubrimiento capital: percibe tres estrellas pequeñas en la periferia de Júpiter. Después de varias noches de observación, descubre que son cuatro y que giran alrededor del planeta. Se trata de los satélites de Júpiter llamados hoy satélites galileanos: Calixto, Europa, Ganimedes e Ío. A fin de protegerse de la necesidad y sin duda deseoso de retornar a Florencia, Galileo llamará a estos satélites por algún tiempo los «astros mediceos» I, II, III y IV, en honor de Cosme II de Médicis, su antiguo alumno y gran duque de Toscana. Galileo no ha dudado entre Cósmica sidera y Medicea sidera. El juego de palabras entre cósmica y Cosme es evidentemente voluntario y es solo después de la primera impresión que retiene la segunda denominación (el nombre actual de estos satélites se debe sin embargo al astrónomo Simon Marius, quien los bautizó de esta manera a sugerencia de Johannes Kepler, si bien durante dos siglos se empleó la nomenclatura de Galileo).
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Edmund Halley Fue un astrónomo, matemático y físico inglés, conocido por el cálculo de la órbita del cometa Halley. Fue amigo de Isaac Newton y miembro de la Royal Society. De 1698 a 1700 recorrió las costas de África austral y de América, ocupado en la teoría del magnetismo terrestre en el barco Paramore, un pink (barco de plan holandés y de formas redondas y amplias, bien adaptado a mares peligrosos). El fruto más importante de estas dos expediciones fue la primera carta de la variación de la declinación magnética, con las curvas isógonas.
Durante la misma pensó en la posibilidad de hacer una estimación de la edad de la Tierra por medio del cálculo de la concentración de sal en los mares, suponiendo que la deposición de todos los ríos terrestres había sido constante a lo largo del tiempo. Más tarde llevó a cabo este experimento, que arrojó una edad superior a la indicada en la Biblia.
En 1712, sin el permiso del astrónomo real, John Flamsteed, publicó un mapa estelar con el material obtenido por este. En 1725 aparecería una edición autorizada en tres volúmenes, que contaba con la posición exacta de 3000 estrellas determinadas desde el recientemente inaugurado Observatorio de Greenwich.
En 1693 y 1716 publicó en Philosophical Transactions su método para la determinación de la paralaje del Sol por medio de los tránsitos de Venus. En 1718 llamó la atención sobre el movimiento propio de varias estrellas fijas, reflexionó sobre la ASTRONOMÍA
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posibilidad de medir las distancias estelares por medio del paralaje estelar y calculó aproximadamente la distancia existente entre el Sol y Sirio, que estimó en 120 000 veces la distancia entra la Tierra y el Sol.
Estos cálculos animaron al astrónomo irlandés Samuel Molineux a intentar medir (en 1725) el paralaje de Gamma Draconis: después de varios meses fracasó en la medición del paralaje de la estrella pero por el contrario su ayudante, James Bradley, descubrió la aberración de la luz.
A la muerte de Flamsteed, en 1720 le sucedió como segundo Astrónomo Real y director del Observatorio de Greenwich, cargo que ocupó hasta su muerte. Se casó en 1682 con Mary Tooke y tuvieron dos hijas y un hijo. Halley murió en Greenwich en 1742 a los 85 años.
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