Uno de los objetivos de la ciencia es encontrar modelos que den cuenta de la mayor cantidad de observaciones dentro de un marco coherente. La reformulación de la naturaleza del movimiento llevada a cabo por Galilei, junto a la cosmología de Kepler, representaban un marco coherente capaz de rivalizar con el Aristotélico/Ptolomeico. Una vez que se ha dado el cambio de paradigma, es necesario reescribir los libros de texto. La historia de la ciencia suele ser asimismo habitualmente reescrita y presentada como una suerte de proceso inevitable que conduce al marco conceptual establecido en el momento. Existe la creencia implícita de que todo fenómeno de momento carente de una explicación, podrá ser explicado en un futuro dentro del marco conceptual establecido. Kuhn dice que los científicos pasan la mayor parte de su carrera (si no toda ella) resolviendo acertijos. Y lo hacen con gran tenacidad, dado que los éxitos del marco conceptual establecido tienden a generar una gran confianza en que el enfoque adoptado garantiza que existe una solución al acertijo, por difícil que sea. Este proceso es llamadociencia normal . Cuando un paradigma es exigido hasta su límite, las anomalías — es decir la incapacidad de dar cuenta de fenómenos observados — comienzan a acumularse. La gravedad de éstas se juzga por aquellos que practican la disciplina en cuestión. Algunas pueden ser despreciadas como errores en la observación, mientras que otras pueden requerir algunos pequeños ajustes del paradigma actual que las explicaría en su momento. Pero a pesar del número o gravedad de anomalías que persistan o se acumulen, los científicos no pierden su fe en el paradigma mientras no exista una alternativa convincente; perder la fe en que todo problema tiene una solución equivaldría a dejar de ser un científico. En cualquier comunidad científica hay individuos que se arriesgan más que la mayoría. Son los que, considerando que existe de hecho una crisis, adoptan lo que Kuhn denomina ciencia revolucionaria, intentando dar con alternativas a las presuposiciones aparentemente obvias e incuestionables en las que se basa el paradigma establecido. Lo que suele dar lugar a un marco conceptual que rivaliza con éste. El nuevo paradigma propuesto parecería poseer numerosas anomalías, en parte debido a estar aún incompleto. La mayoría de la comunidad científica se opondrá a cualquier cambio conceptual, y de acuerdo con Kuhn, obrará bien haciéndolo. Para que una comunidad científica alcance su potencial necesita tanto de individuos arriesgados como de individuos conservadores. Existen numerosos ejemplos en la historia de la ciencia en los que la confianza en el marco conceptual establecido fue posteriormente corroborada. Es casi imposible predecir si las anomalías del nuevo paradigma propuesto podrán ser resueltas. Aquellos científicos que sean excepcionalmente hábiles para reconocer el potencial de una teoría, serán los primeros en preferir el nuevo paradigma. Esta etapa es seguida generalmente por un período en el cual hay quienes adhieren o uno o a otro de los paradigmas. Más adelante, si el paradigma propuesto logra unificarse y solidificarse, acaba por reemplazar al anterior, y se dice que tiene lugar un cambio de paradigma. 1 Las tres etapas El autor distingue cronológicamente tres etapas. En la primera, que es la fase precientífica, y que se da una sola vez, no existe consenso sobre ninguna teoría en particular. Se caracteriza por presentar numerosas teorías incompatibles e incompletas. Si los individuos de una comunidad precientífica logran un amplio consenso sobre métodos, terminología, y la clase de experimentos que pueden contribuir a mayores descubrimientos, da comienzo la segunda fase, o ciencia normal. Toda ciencia puede atravesar luego, varias fases de ciencia revolucionaria Período de transición El período de transición entre un paradigma y otro no es sencillo ni rápido. El autor cita el comentario de Max Planck, según el cual: una nueva verdad científica no triunfa porque haya convencido a sus oponentes y le haya hecho ver la luz, sino más bien porque sus oponentes mueren finalmente, y una nueva generación crece más familiarizada con ella. Según Kuhn, el paradigma que precede un cambio de paradigma científico, es tan diferente del que lo sigue, que sus teorías no son comparables. El cambio de paradigma no es una mera revisión o transformación de una teoría aislada, sino que cambia la manera en que se define la terminología, la manera en que los científicos encaran su objeto de estudio, y acaso más importante aún, el tipo de preguntas consideradas válidas, así como las reglas utilizadas para determinar la verdad de una teoría particular. Plantea así la inconmesurabilidad de los paradigmas (imposibilidad de traducir las ideas de uno en las de otro, y por lo tanto de compararlos entre sí). Las nuevas teorías no serían, por tanto, meras extensiones de las antiguas, sino que conformarían visiones del mundo radicalmente diferentes. Tal inconmensurabilidad existe no sólo antes y después de un cambio de paradigma, sino también en los períodos de convivencia y conflicto. Es imposible, según Kuhn, idear un lenguaje imparcial que pueda usarse para realizar una comparación neutral entre los paradigmas, pues los términos son parte integral de los mismos, y por lo tanto poseen diferentes connotaciones dependiendo de en cuál de ellos se los use. Según el autor, los defensores de cada paradigma se encuentran separados por un abismo insalvable :"Aunque cada uno de ellos puede albergar la esperanza de convertir al otro a su propia manera de ver la ciencia y sus problemas, ninguno puede esperar demostrar que está en lo cierto. La competencia entre paradigmas no es el tipo de batalla que puede ser resuelta en base a pruebas. " Según Kuhn, las herramientas probabilísticas utilizadas por los verificacionistas son inherentemente inadecuadas para la tarea de decidir entre teorías en conflicto, dado que ellas mismas pertenecen a los mismos paradigmas que buscan comparar. De manera similar, las observaciones tendientes a "falsar" una teoría caen dentro de uno de los paradigmas que pretenden ayudar a comparar, serían asimismo inadecuadas para el caso. Kuhn insiste en que el concepto de falsabilidad no es útil para entender por qué la ciencia se ha desarrollado de la manera en que lo ha hecho. En la práctica científica, los científicos consideran la posibilidad de que una teoría ha sido “falsada” (refutada) si cuentan con una teoría alternativa creíble. En ausencia de tal alternativa, los científicos continuarán dentro del marco del paradigma establecido. Si ocurre un cambio de paradigma, los libros de texto se reescriben declarando que las teorías previas han sido refutadas (“falsadas”). 2 COSMOVISIONES CIENTÍFICAS MODELO GEOCÉNTRICO 1. ORIGEN Modelo de la Antigüedad: Es también conocido como “Modelo Mitológico” o “Modelo Precientífico”. Está basado en la observación directa y sin ningún tipo de herramienta de cómo se producen los movimientos celestes. Está fundamentado en cinco preconceptos (presupuestos ideológicos): 1. El universo es eterno. Las cosas no tienen origen ni son creadas en un determinado momento. El universo ha sido siempre así. 2. La figura que representa al universo es la circunferencia. Según los antiguos el movimiento perfecto y la figura perfecta era la circunferencia. 3. Defienden una idea: los cuerpos celestes son pseudodivinidades. Son estructuras perfectas (circulares eternas) y determinan el desarrollo natural de la historia. 4. El universo (cosmos) es finito. Tiene unas dimensiones concretas y se desenvuelve en un espacio infinito. 5. El universo es racional. Las cosas se producen por algún motivo. Este modelo surge en torno al 3000 a.C., y es en torno al 1000 a.C. cuando queda fijado. En esta época son varios los modelos existentes, pero todos tienen una estructura común. En el siglo X a.C., el modelo ocupa toda la cuenca mediterránea (Península Ibérica, Babilonia, Egipto, Mesopotamia, Grecia...) Las sistematizaciones más concretas del modelo antiguo se producen en el siglo VI a.C. en Grecia. Es una época de mucha riqueza, y este siglo es conocido como Tiempo Eje, ya que hace cambiar el tiempo de la historia, se empiezan a hacer cosas curiosas, auténtica historia (textos filosóficos, textos históricos...) A lo largo del siglo VI aparecen ciertos pensadores, llamados fisiócratas, es decir, los primeros científicos o filósofos que pretenden encontrar el principio originario gobernador (argé) de la naturaleza o fisis. 3 En este intento de búsqueda hacen cosmovisiones científicas (un intento de describir cómo es el universo). Los fisiócratas más importantes son Tales de Milato y Heráclito de Efesto. Intentan dar un modelo de universo. ¿Cómo es el universo según los fisiócratas? El universo es una gran esfera llena de argé. Según Tales, el argé es agua y, sin embargo, según Heráclito, es fuego. Es una superficie plana de tierra que se encuentra en el centro de una bóveda que separa agua de aguas. Para Tales, la tierra es como un corcho que flota, y para Heráclito es algo que se encuentra estático. En la bóveda hay una tubería cristalina en la que hay una esfera que se mueve sin rozamiento y que es un cuerpo celeste o pseudodivinidad llamado Sol, que siempre está quieta. Hay una segunda tubería cristalina por la que rueda una esfera más pequeña llamada luna, que se mueve. Hay una tercera tubería, llamada bóveda de las estrellas fijas. Según Tales, ésta bóveda es como un decorado; son unos puntitos de luz que se van moviendo, por eso siempre las estrellas están fijas. Por el contrario, Heráclito piensa que hay agujeros en esa bóveda cristalina y, por tanto, lo que vemos son estrellas que son como fuego. Este modelo funcionaba correctamente porque cumplía todos los requisitos y preconceptos de la historia. Cumplía todo de manera perfecta. Era racional porque las bolas y las tuberías perfectas no tenían rozamiento así que, una vez empujada la bola, ésta recorría la tubería eternamente. Por tanto, les daba igual cuál fuera el origen, ya que todo era un ciclo. (Por ejemplo, las estaciones del año.) ¿Por qué se viene abajo este modelo? Por dos grandes anomalías que no sabían explicar: 1. Aparición de los planetas. Observan la presencia de cinco cuerpos que no se mueven con las estrellas fijas. Les llaman cuerpos errantes, ya que se movían de una manera peculiar, no se movían como el resto. 2. La presencia de los cometas. De vez en cuando observaban que en el cielo habían unos cuerpos masivos que atravesaban las bóvedas cristalinas sin romperlas. No tenían explicación ante esto. Estas anomalías aparecen por medio de la observación de los planetas y los cometas, y debido a esto, rompen el modelo de la antigüedad. De aquí surge el modelo aristotélico. 4 2. GRANDES LÍNEAS Aristóteles: En el siglo IV a.C. aparece Aristóteles (es discípulo de Platón, que a su vez es discípulo de Sócrates), que tiene como referencia la filosofía griega. Proviene de familia de médicos (científicos) muy relevantes. Aristóteles nos aporta una tradición filosófica y otra científica, y esto lo junta en un método científico que va a durar hasta el siglo XVI d.C. y otro método filosófico. El método científico se va a basar en dos elementos: la observación / experiencia (nada hay que no haya pasado por los sentidos) y la razón / lógica (no solo pasa por los sentidos, sino que también por la razón). Por otro lado, el método filosófico intentará explicar cómo funciona el universo, y para ello, va a mantener la estructura del modelo anterior y se va a centrar en el movimiento de los planetas. El movimiento de los planetas tiene dos fases: el movimiento de avance y el movimiento de retrogradación. Y, el movimiento de cada uno de los planetas, está formado por una órbita esférica, con dos esferas: la esfera mayor (en ella se produce el movimiento de avance) y la esfera menor (en ella se produce el movimiento de retrogradación). Movimiento de avance Movimiento de retrogradación Un planeta avanza por la esfera mayor y un sistema de válvulas le cierra la entrada y le manda a la esfera menor. De esta manera, se producen variaciones que forman un sistema de cierre. ¿ Cómo se produce el movimiento? Este modelo dice que la órbita cristalina está compuesta de cuatro elementos: agua, tierra, aire y fuego; pero a parte de estos cuatro elementos, hay un quinto, el éter. Es más sutil que el aire pero rellena todo el universo, por lo que, no hay concepto de vacío. Los movimientos se producen por el empuje del éter y es éste el que abre y cierra las válvulas. Es un movimiento perfecto, sin ningún tipo de mecanismo. Sin embargo, el modelo de Aristóteles tiene una pequeña pero importante anomalía: 1. No es capaz de explicar por qué hay diferentes velocidades entre el movimiento de avance y el de retrogradación. Velocidad normal Velocidad normal Se para y se realiza un movimiento rápido Mientras tanto en el mundo... 5 1. La racionalidad griega es la dominante y el pensamiento de Aristóteles no se pone en duda. 2. Aparece en el siglo O el Cristianismo. Es una tradición filosófica que desde que es fundada busca mantener una relación con la tradición griega (como por ejemplo, escribe el Antiguo Testamento y uno de los evangelios en griego). Además acepta a Aristóteles como uno de los referentes culturales. 3. ¿Cómo solucionan el problema de los cometas? Se soluciona mediante el cristianismo. Dice que son intervenciones divinas que tratan de mostrar al ser humano algún elemento especial de intervención de Dios en la historia. Demuestra el paso de los cometas con la virginidad de María, es decir, es como una luz que traspasa las bóvedas sin mancharlas ni romperlas, simplemente las traspasa. 4. Además, es una época en la que nos encontramos con el auge del imperio romano, la importancia de Roma (todo ser humano tiene una serio de obligaciones y derechos con el imperio). 5. La Iglesia tiene mucha importancia, ya que si un modelo no tiene el apoyo de ésta, no tiene futuro como modelo. En resumen, históricamente, nos encontramos con tres grandes pilares: el mundo griego (nos aporta la razón con Aristóteles y Platón), el cristianismo (nos aporta la fe) y el imperio romano (nos da derechos, pero en torno al siglo IV y V, éste se viene abajo porque el emperador obliga a todos los ciudadanos a convertirse al cristianismo. Ptolomeo: Es astrónomo en Alejandría en el año 170 d.C. Es también un gran físico, matemático y geógrafo. De hecho, es el primero que hace un mapamundi. Añade un elemento nuevo, la empiria, la experimentación. Pretende solucionar el movimiento de los planetas a través de la observación directa. Gracias a la observación, se da cuenta de la diferencia de velocidad y de brillo en los planetas según el movimiento de avance y retrogradación y,también, la diferencia existente entre los diferentes movimientos de translación. Ecuante ¿Cómo es el movimiento de los planetas? Hepiciclo: Lugar por el que se mueve el planeta libremente. Eferente o deferente: Lugar por el que se mueve el hepiciclo. La tierra está un poco desviada del centro. 6 A la misma distancia que hay desde el centro a la tierra, hay un punto (ecuante), que es una magnitud que permite encontrar proporcionalidad entre el movimiento de avance y retrogradación. 3. ANOMALÍAS 1. Los cometas. Cómo era posible que atravesaran las tuberías cristalinas sin romperlas. Necesita un método científico para explicarlo. 2. Es un sistema muy complejo. Hay 108 esferas para explicar el movimiento de cinco planetas. Para esto se necesita aplicar la “Navaja de Ockham”, es decir, si hay dos teorías se va a coger la teoría más simple de las dos, y si las dos son simples se cogerá la más elegante. Pero esto no llega a considerarse suficiente como para echar abajo el modelo, por lo que se mantiene sin grietas hasta el siglo XIII d.C. cuando suceden unos hechos relevantes. Santo Tomás de Aquino aporta la existencia de una cierta autonomía de la razón humana, gracias a la teoría de la verdad complementaria o la correspondencia entre la razón y la fe. Afirma que, el ser humano, usando la razón, alcanzará siempre una verdad que no se contradice con la verdad de Dios, es decir, dota al ser humano de cierta autonomía. A parte, en el año 1492, Cristóbal Colón descubre América cuando, en realidad, cree que ha llegado a las Indias. Con esto, cree demostrar que la Tierra es esférica. Gracias a la aportación de Cristóbal Colón, se demuestra que hay cosas que parecen ser verdaderas, pero que la Iglesia las contradice, por lo que empieza a haber disputas que culminan con el pretender situar al hombre en el centro de la realidad, en lugar de Dios, es decir, pasar de un modelo teocéntrico a un modelo antropocéntrico. 7 MODELO HELIOCÉNTRICO 1. ORIGEN El origen de este modelo viene dado por las anomalías del modelo anterior, es decir: 1. Los cometas. Se necesitaba una explicación científica para entender cómo los cometas atravesaban las tuberías cristalinas sin romperlas, y no daban como válido la explicación de la virginidad de María. 2. La complejidad del sistema. Es incómodo tener 108 esferas para explicar el movimiento de cinco planetas. 3. La Iglesia empieza a perder poder hegemónico dentro de la historia. Esto supondrá un cambio de mentalidad seguido de un cambio en el modelo científico. 2. GRANDES LÍNEAS Copérnico: Era un clérigo encargado de las observaciones de una catedral europea importante. Es cristiano, perteneciente a la Iglesia. Plantea un modelo instrumentalista, es decir, la ciencia no es verdadera sino que es un buen instrumento para poder dominar y controlar el mundo. Gracias a esto, consigue liberarse de la oposición eclesial, ya que en la introducción del libro que publica le escribe una dedicatoria al Papa, diciendo que el modelo que plantea no es verdadero, pero que es bueno para solucionar la complejidad del anterior. Por eso, es también un modelo racionalista, ya que dice que sería más racional como él lo plantea y se respetaría más la razón. ¿Cómo es el universo según Copérnico? Es la última esfera en la que hay un cinturón zodiacal por dentro, donde las distintas constelaciones tienen diferentes épocas del año. Las estrellas están fijas en esta esfera (se mueven al unísono). Es una de las cinco esferas en la que está contenida un planeta. Se pone al Sol como centro del universo, ya que si el Sol no estuviera en el centro, el resto se caería. 8 Sin embargo, el modelo de Copérnico tiene tres pequeños problemas que no puede explicar: 1. Diferencias entre lo que se dice y lo que se observa. No es un modelo basado en la experiencia, ya que los datos observacionales no coinciden con el modelo. 2. Si la Tierra está moviéndose alrededor del Sol, cómo es que nosotros no notamos dichos movimientos. 3. Los cometas siguen siendo un gran problema. No es capaz de explicar, a través de un método científico, cómo siguen atravesando las órbitas cristalinas sin romperlas. Sin embargo, este modelo tiene una virtud muy importante que hace que sea aceptado por el resto de científicos y es, que es un modelo muy simple que responde al cambio de mentalidad que se está produciendo en el mundo (de la época teocéntrica, con Dios en el centro, a una época antropocéntrica que quita a la Tierra como centro y coloca al Sol). La ventaja que tiene principalmente es el hecho de concordar con la mentalidad de la sociedad de la época; rompe totalmente con el modelo egocéntrico (hecho de que la Tierra es redonda en 1492 con Cristóbal Colón). Galileo: Va a añadir elementos para hacer este modelo más completo, aunque debido a esto va a tener muchos problemas con la Iglesia. Va a demostrar empíricamente que el modelo egocéntrico no es verdadero. Es un racionalista que de alguna manera avala gran parte de sus datos o aportaciones con experimentos. Tiene también una parte de observación. Dice: “La naturaleza está escrita en lenguaje matemático, traduzcámosla”. Es racionalista porque, según él, las verdades que rigen la naturaleza son verdades matemáticas (está demostrado con los experimentos. Su aportación más importante es el invento del telescopio. Se inspira en ello cuando encuentra un juguete en un viaje a Ámsterdam. Le añade un par de lentes que le permiten agrandar las cosas y, gracias a esto, puede observar las cosas a largas distancias. Con el telescopio se pone todas las noches a observar el cielo. Y descubre dos cosas: 1. Comprueba que Júpiter tiene al menos cuatro cuerpos celestes (lunas, satélites) girando a su alrededor. Sus cuatro órbitas de giro ponían en duda el modelo geocéntrico porque si no todo chocaría. Con esto demostraba que la Tierra no es el centro de todo, porque esas cuatro lunas giraban alrededor de Júpiter y no de ella. 2. Comprueba que la luna no es una esfera perfecta y que se parece mucho a la Tierra (tiene cráteres, pequeñas ondulaciones, montañas...), por lo tanto, no podemos explicar su giro perfecto. 9 Con solo esto, ya demuestra la falsedad del modelo geocéntrico. Intenta solucionar también el problema de que la Tierra se esté moviendo y nosotros no seamos conscientes de sus efectos. Para ello, formula el principio de inercia: decía que un cuerpo dentro de un sistema que se está moviendo, se carga con la cantidad de movimiento que tiene este sistema. (Todos los cuerpos de un sistema inercial tienen al menos la misma cantidad de movimiento). El principio de inercia lo demuestra con un experimento: Se monta en un barco, que va a una velocidad constante de 15 m/s, y se sube a lo alto del mástil. Desde lo alto tira un objeto, a dos metros de distancia (a lo ancho), que tarda en llegar al suelo cuatro segundos. El objeto vuelve a caer a dos metros, y no 60 metros más atrás. Así explica el movimiento terrestre, aunque nosotros no lo percibamos. Por ponerse en contra de la Iglesia, ésta le dice que se debe retractar o le queman, y Galileo decide retractarse a pesar de que el experimento ya estaba validado. Galileo es encerrado en lo alto de una torre por la Iglesia y, gracias a eso, desde allí puede experimentar sobre sus teorías. Kepler: Es el científico más meticuloso de todos. Es empirista, observa y anota con mucha precisión. Históricamente, en esta época está apareciendo la burguesía, el luteranismo... por lo que, es un momento de revolución. Observa el cielo con el telescopio que crea Galileo y coloca al Sol como centro del universo. Se da cuenta de que las órbitas son elípticas y no circulares, lo que supone que el Sol está en el foco de la elipse y no justamente en el centro. Kepler no nos explica el por qué de esto, si no que nos dibuja el cómo. Nos aporta la “Ley de barrido de áreas”: el movimiento de los planetas alrededor del Sol tienen distintas velocidades. En tiempos iguales, áreas barridas iguales (aunque no velocidades). En resumen, Kepler ha sido capaz de solucionar y mejorar algunos de los problemas que se encontraban anteriormente: 1. Coge la simplicidad del modelo de Copérnico y le añade la experimentación. 2. Gracias a Galileo sabemos que la Tierra se puede mover sin que nosotros lo notemos (principio de inercia). 10 3. Encuentra una proporcionalidad en los movimientos con la ley de barrido de áreas. Newton: Va a intentar explicar el por qué que Kepler no fue capaz de explicar. Sienta las bases del modelo heliocéntrico y va a dar una explicación total mediante “la teoría de la unificación”. Con una única ecuación es capaz de explicar los movimientos del cielo y de la Tierra. Estudió en Oxford y se convirtió en matemático muy pronto. Gracias a esto tiene dos herramientas con las que trabajar: la experiencia de Kepler y las matemáticas (razón) suyas. Frente a su ventana había un manzano y, debido a la observación de la caída de las manzanas, consigue la fórmula que andaba buscando. Aporta una explicación causal de por qué se producen los movimientos, no solo el cómo. Es el paso de la mecánica a la dinámica. Surge el concepto de fuerza, que tiene unas características que son: 1. Es una fuerza que actúa a distancia. La fuerza se trasmite a distancia y puede trasmitirse por medios vacíos. 2. Es una fuerza recíproca. La fuerza con la que la Tierra atrae a un objeto es idéntica a la fuerza con la que el objeto atrae a la Tierra. Lo que produce el movimiento es una fuerza, llamada gravedad, que es directamente proporcional al tamaño de las masas e inversamente proporcional a la distancia de las mismas. A más masa, más fuerza y, a mayor distancia, menor fuerza. También interviene la constante gravitacional. Fórmula F= G· m+m d2 Es también necesario: 1. El principio de inercia. Un cuerpo mantendrá su estadio de reposo o movimiento de manera indefinida hasta que otra fuerza se lo impida. 2. Principio de acción-reacción. Yo sobre algo, algo sobre mí, es decir, la reciprocidad de las fuerzas. 3. La ley de barrido de áreas de Kepler es también recogida por Newton. ¿Cómo es el universo según Newton? - El universo es finito. - El universo es estático. Todos los planetas giran en su órbita y nunca se salen de ella. - Las cosas se mueven por inercia y por la fuerza de la gravedad o fuerza de atracción. La fuerza es instantánea, a distancia y recíproca. 11 Consigue solventar todos los problemas existentes: - Los cometas. Al no haber tuberías y solo órbitas, los cometas no la rompen al pasar. - Predice lo que ocurre antes de la propia experiencia. - Explica el por qué, da una explicación de la causa. - Es muy simple. - Concuerda con la mentalidad de la época (Ilustración). - Es elegante, unifica en la misma fórmula los movimientos del cielo y de la Tierra. 3. ANOMALÍAS A pesar de la solución de los anteriores problemas, surgen nuevas anomalías: 1. La plantea el Conde de Rose III y después Hubble. A finales del siglo XVIII hace un castillo con un telescopio muy potente para observar el cielo a la perfección. Descubre formaciones gaseosas. Cuando mejora el telescopio descubre que son galaxias dentro de las cuales hay millares de estrellas. Esto implica que el Sol no es el centro del universo, sino que es una pequeña estrella en una pequeña galaxia. A pesar de esto, no se considera realmente como una anomalía ya que el sistema sigue sirviendo. 2. Tiene que ver con la espectrometría y con el efecto Doppler. Espectrometría: Si yo introduzco un haz de luz por un prisma se crea un espectro (la luz se detracta). Frauenhoffen descubre que cada tipo de luz genera unas bandas negras en el espectro y que se mantienen si se mantiene la luz emisora. La conclusión de esto es que las estrellas están hechas de la misma materia que nosotros. Efecto Doppler: El ruido es más agudo cuanto más cerca estamos de él, cuando se aleja, el ruido se agrava. La luz actúa igual. Podemos saber si un cuerpo se acerca o se aleja a nosotros, porque si se acerca las bandas se acercan al rojo (se calientan) y si se alejan, se acercan al azul (se enfrían). Se utiliza para saber si el universo se mueve. La observación nos dice que el universo se expande (se enfría), por lo que, el universo es dinámico. 3. Avance anómalo de perihelio de mercurio. Los cálculos que realizamos acerca de ello (vuelta alrededor del Sol) no coincide con la experiencia / observación. Hay unos 30 minutos de diferencia, lo que nos lleva al retardo de llegada de la luz de algunas estrellas. 4. Experimento de Michelson y Morley. Hacen un experimento para determinar la velocidad de rotación de la Tierra haciendo un símil con una noria. 12 2 1 El experimento consiste en que cada uno lanza un rayo de luz a un punto externo de la noria en la que están subidos. El 2 tiene a su favor la velocidad que lleva la noria, sin embargo, el 1 la tiene en su contra, y aún así, descubren que los rayos de luz llegan a la vez, lo que significaría que la Tierra llevaría una velocidad de 0, por lo que no se movería, lo cual es una incongruencia. MODELO RELATIVISTA 1. ORIGEN El origen de este modelo viene dado por las anomalías del modelo heliocéntrico, por lo que este modelo es la historia de un error, sobre todo en cuanto al experimento de Michelson y Morley. Este experimento de Michelson y Morley consiste en que cada uno lanza un rayo de luz a un punto externo de la noria en la que están subidos. El 2 tiene a su favor la velocidad que lleva la noria, sin embargo, el 1 la tiene en su contra, y aún así, descubren que los rayos de luz llegan a la vez, lo que significaría que la Tierra llevaría una velocidad de 0, por lo que no se movería, lo cual es una incongruencia. El inicio lo marca, Albert Einstein a principios del siglo XX cuando estaba trabajando en una oficina de patentes. Fue mientras ocupaba este puesto que, en 1905, escribió tres artículos que le establecieron como uno de los principales científicos del mundo e inició dos revoluciones conceptuales, revoluciones que cambiaron nuestra comprensión del tiempo, del espacio, y de la propia realidad. Einstein lo que pretendía era encontrar una única fórmula que explicara el funcionamiento completo del universo, aunque eso supusiera demostrar la falsedad de la teoría de la gravedad de Newton. En resumen, el origen de este modelo es debido a la evolución de los descubrimientos de Newton sobre la teoría de la gravedad, que ocasionó una revolución en nuestro concepto de universo. 2. GRANDES LÍNEAS La tesis principal de este modelo es la posibilidad de que estemos encerrados en una cáscara de nuez y sentirnos el rey del universo infinito. Einstein: Einstein, en sus últimos 20 años, intenta descubrir una teoría que descubra todo el funcionamiento del universo y englobarla en la “Teoría de TODO”, es decir, una teoría que engloba a todas las anteriores que, al tener una meta unificadora, es llamada también “Teoría Armonizadora”. Einstein, como ya he dicho más arriba, empieza a investigar sobre el experimento de Michelson y Morley, y plantea que para que su experimento sea real, no tiene que haber nada que vaya más rápido que la velocidad de la luz, por lo que, la luz es una especie de 13 límite cósmico que nada en el universo puede superar. Esta idea contradecía totalmente a la teoría de la gravedad. El descubrimiento de la velocidad de la luz entra en contradicción con Newton, ya que según Einstein, cualquier efecto que ocurra sólo podremos presenciarlo con luz. Hay un horizonte de sucesos. Pongámonos en la situación de que ocurre una catástrofe cósmica, la destrucción del Sol. Según Newton, los planetas saldrían inmediatamente de sus órbitas y se perderían en el espacio (lo notaríamos de manera instantánea), por lo que, se producirían antes los efectos gravitatorios que los lumínicos. Sin embargo, Einstein no estaba de acuerdo con lo que Newton decía, no comprendía cómo podía salirse de órbita la Tierra antes de que la oscuridad llegara a nuestros ojos, así que ésta fue la razón principal por la que empezó a investigar. Consiguió crear una teoría para explicar el movimiento de los planetas. Se trataba de una nueva forma de unificación, llamada “Teoría de las tres dimensiones espaciales y una dimensión temporal”, unidas en un solo tejido espacio-temporal. El movimiento consiste en que el tejido es como una sábana que se curva ante la presencia de un cuerpo masivo (planetas, estrellas...), por lo que, al eliminar este cuerpo, la sábana volverá a su posición original. Es esta curvatura la que crea lo que llamamos gravedad. Lo que ocurre es que la Tierra sigue las curvas que origina la presencia del Sol y no se mantiene en órbita porque el Sol ejerza su atracción de manera instantánea, como teorizó Newton, sino porque sigue las curvaturas del tejido espacio-temporal causado por la presencia solar. Gracias a esto, Einstein demuestra que, con la destrucción del Sol, se crearían unas ondas en el tejido espacio-temporal y no percibiríamos un cambio en nuestro planeta hasta que esas ondas nos alcanzaran. Además, las ondas llevarían la velocidad de la luz, por lo que, notaríamos la destrucción del Sol a los 8 minutos. Los efectos gravitatorios y lumínicos suceden al mismo tiempo. El espacio curvado explicaría singularidades imposibles de explicar: 1. El avance anómalo del perihelio de mercurio. 2. El retardo de llegada de la luz de alguna de las estrellas que se observan cuando se ponían tras el Sol. 3. Si la velocidad de la luz es constante, y curvamos el espacio, concluimos que el tiempo también se hace relativo (v = e / t ). Lo bueno de esta nueva teoría es que mantiene la unificación con la teoría de Newton, solo que destaca que no hay nada más rápido que la velocidad de la luz. Además, le proporciona al mundo una nueva forma de ver la fuerza de la gravedad, mediante un sistema de curvaturas y pliegues en un tejido del espacio y el tiempo. La bautizó como “Teoría de la relatividad general”. Maxwell, veía también muy importante la unificación del nuevo concepto de gravedad con el electromagnetismo, así que lo quiso hacer con el lenguaje de las matemáticas y, finalmente, fue capaz de explicar todo esto con sólo cuatro ecuaciones elegantes que unificaban la electricidad y el magnetismo en una única fuerza, el electromagnetismo, y lo hace porque sabe que todo lo que tiene que ver con la electricidad, tiene que ver con la gravedad. 14 50 años después de la unificación de la electricidad y el magnetismo en el electromagnetismo, Einstein intentó lograr la unificación entre la relatividad general (su teoría) y el electromagnetismo (la teoría de Maxwell) para solucionar los problemas que nuestra percepción distingue. Einstein Cielo Maxwell Tierra Electricidad Magnetismo META: Unir todo esto en una sola ecuación. La fuerza electromagnética es muy importante porque es la que, supuestamente, consigue que nos mantengamos sujetos al suelo, y es miles de veces más fuerte que la gravedad. En 1916, Parxill, mientras observaba las líneas enemigas en la Primera Guerra Mundial resolvió las ecuaciones de la relatividad general de Einstein de un modo innovador y desconcertante. Además, fue la primera vez que fueron nombrados los agujeros negros, y la definió como una gran cantidad de masa concentrada en un área muy reducida, que absorbe el tejido espacio-temporal, con tal fuerza, que nada, ni siquiera la luz, podría evitar su atracción gravitacional. En 1920 / 1930, se produjeron nuevos descubrimientos que le arrebataron el protagonismo a Einstein. Durante mucho tiempo se creyó que el átomo era lo más pequeño en la naturaleza, pero en realidad, poco después, se descubrió que había algo aún más pequeño (protones, neutrones y órbitas de electrones). Aparece también una nueva teoría, la mecánica cuántica, una teoría radical que cambió la forma de ver el universo y que, gracias a ella, pudieron describir con todo detalle el terreno microscópico. El problema está en que en el mundo cuántico, las experiencias que viviríamos serían muy distintas. Sería un mundo de locos. En este mundo todo sucede al azar, solo tengo un número limitado de posibilidades de conseguir algo. Es también muy difícil de comprender. A la vez que una cosa para en nuestra dimensión, están pasando otras posibilidades en otra dimensión paralela (atravesar muros, estar en un lugar diferente...) Es imposible predecir el resultado de un experimento, solo podemos calcular las posibilidades de un desenlace u otro. En 1930 la meta de Einstein se venía abajo. Se descubrió que la gravedad y el electromagnetismo no son las únicas fuerzas, sino que hay otras dos más: 1. Fuerza nuclear fuerte: Mantiene unido el núcleo de cada átomo y agrupa los protones y neutrones. 2. Fuerza nuclear débil: Permite que los neutrones se conviertan en protones emitiendo una radiación durante el proceso. 15 Finalmente, con la “Teoría de cuerdas”, se cree que se ha dado con un medio para unir nuestras teorías acerca de los cuerpos mayores y de los objetos minúsculos. Afirma que toda las cosas (tanto fuerzas como materia) están formadas por un solo componente, unos minúsculos hilos de energía vibrantes conocidos como cuerdas. Los distintos contoneos de las cuerdas supondrían las distintas partículas elementales de la naturaleza. Realmente no podemos hablar de anomalías, ya que ni siquiera está considerado como modelo, pero si debemos destacar varios problemas: 1. Hay teorías científicas distintas para cada una de las partes del universo (la teoría relativista para los cuerpos más grandes y la mecánica cuántica para las partículas más pequeñas, véase los átomos o partículas subatómicas). 2. No sabemos si hay algo por encima de la velocidad de la luz, al menos hasta el momento, ya que no se ha descubierto nada que sea relevante. 3. Tampoco sabemos si hay algo más pequeño que la constante de Planck. 4. Debemos considerar la probabilidad de que nuestro universo esté contenido en una cáscara de nuez. 5. Si tratamos de averiguar que sucede en las profundidades de un agujero negro, donde una estrella puede verse reducida a un minúsculo punto, no sabemos si utilizar la relatividad general por el enorme peso de la estrella o la mecánica cuántica debido a su escaso tamaño. Dado que el centro de un agujero negro es tan pequeño como pesado, resulta inevitable utilizar ambas teorías al mismo tiempo. Y si tratamos de combinarlas, se enfrentan y dan predicciones sin sentido. 6. ¿Cuál es el futuro del universo? Lo único que sabemos es que el universo se mueve, se expande y se enfría (observaciones del efecto Doppler). Y, además, sabemos que el universo es infinito pero tiene bordes. 7. Y, por último, una frase muy importante que puede ayudarnos a interpretar mejor las cosas: “La imaginación es más importante que el conocimiento”. Esto quiere decir que, es mucho más importante tener imaginación para poder entender la existencia de 11 dimensiones distintas y miles de mundos paralelos al nuestro, que tener conocimiento y no saber comprenderlo. 16