Las Cuatro Cosmovisiones de la Historia.

Las Cuatro Cosmovisiones de la Historia.
Marzo, 2013
Profesor: José Maza Sancho
Descripción del curso
A los largo de la historia el hombre ha forjado visiones del mundo en que vive
que le han permitido tener un marco de referencia común para toda la
sociedad. De las muchas cosmovisiones hay cuatro que son las más grandes
de la historia, por su trascendencia, su duración y la manera como
interactuaron con la cultura. La primera de ella fue el mundo geocéntrico de
Ptolomeo. Plasmado sobre todo el desarrollo cultural del mundo griego, el
modelo de Ptolomeo representa la culminación de seis siglos de desarrollo de
la geometría y la visión del mundo físico. Por quince siglos el modelo
tolemaico representó la visión oficial de occidente. Nicolás Copérnico desafía
el modelo en 1543 proponiendo un mundo heliocéntrico. Dicha hipótesis se
enriquece gracias a Tycho Brahe, Kepler, Galileo y Newton y terminan
estructurando la ciencia moderna. Hacia fines del siglo XVIII el inglés William
Herschel estudia la Vía Láctea y se da cuenta que vivimos en un Universo
mucho más vasto que el de Copérnico con el Sol como una entre millones de
estrellas que pueblan nuestra galaxia. Por último, en pleno siglo XX, Edwin
Hubble descubre que el universo es un océano de galaxias, con la Vía Láctea
como un mero ejemplar dentro de miles de millones y el Universo en gran
escala se encuentra en expansión. Esta cosmovisión de Hubble se vio
complementada y enriquecida con las observaciones recientes (1998) que
indican que la expansión del Universo se acelera.
En el presente curso se pasará revista a estas cuatro grandes
cosmovisiones, con énfasis en la situación actual.
Objetivos
El objetivo primario del curso es familiarizar al estudiante con los rasgos
principales de la astronomía moderna y su evolución histórica. Dimensiones,
escalas, contenido básico de las galaxias y la manera cómo evolucionan
serán presentados en forma simple pero con rigor. Se enfatizará el método
científico y su desarrollo a partir de Tycho Brahe y Galileo hace cuatrocientos
años. Se hará una clara separación entre lo que es ciencia y lo que son otras
formas de reflexión acerca del mundo que nos rodea. La “filosofía natural” de
Newton (el estudio de la física – y la astronomía) es el más notable logro del
pensamiento humano en los últimos 4 siglos; en este curso transitaremos por
sus orígenes, llegando al conocimiento actual de un universo finito en
expansión acelerada.
Contenidos
Clase 1: El Universo Geocéntrico.
Tales de Mileto, Pitágoras, Platón, Aristóteles, y los principios básicos.
Aristarco y la distancia a la Luna y al Sol en términos del radio terrestre.
Eratóstenes y la medición del radio de la Tierra. Hiparco y los epiciclos y
deferentes. Claudio Ptolomeo y el primer gran modelo científico de la
historia. La consolidación de la visión geocéntrica de universo.
Clase 2: El Universo heliocéntrico de Copérnico.
Nicolás Copérnico y su mundo. El modelo heliocéntrico del gran polaco.
Tycho Brahe, el príncipe de los observadores pre-telescópicos. Johannes
Kepler y los movimientos planetarios. Galileo Galilei y la caída de los
cuerpos. Isaac Newton, la gravitación universal y los principios de la
mecánica. Cubriremos desde 1543, año de la publicación del libro de
Copérnico, hasta 1687, fecha de la publicación de los “Principia” de Newton.
Este período constituye lo que se ha llamado la revolución científica.
Clase 3: El Universo galactocéntrico de William Herschel.
William Herschel y el descubrimiento y estudio de la Vía Láctea. Las primeras
especulaciones de Thomas Wright e Immanuel Kant acerca de la naturaleza
de la Vía Láctea. Los estudios posteriores a Herschel realizados por Jacobus
Kapteyn y la gran síntesis de Harlow Shapley, al comenzar el siglo XX. Se
describirá la Vía Láctea, tal como se conoce hoy.
Clase 4: El nacimiento de la Astrofísica en el siglo XIX.
Joseph Fraunhofer, Robert Bunsen, Gustav Kirchhoff y el nacimiento del
análisis espectral. Desde las líneas oscuras del espectro solar hasta las leyes
del análisis espectral publicadas por Kirchhoff en 1859. Ángelo Secchi y
Edward C. Pickering y la clasificación de espectros estelares. Radiación de
cuerpo negro y leyes de la radiación. Max Planck y el nacimiento de la física
cuántica. Propiedades de estrellas y elementos de evolución estelar.
Clase 5: Cosmología relativista.
Isaac Newton y Richard Bentley y las primeras ideas cosmológicas. La
paradoja de Olbers. Albert Einstein y la Relatividad. La Relatividad General y
los primeros modelos cosmológicos. Los modelos cosmológicos de Einstein,
Wilhem de Sitter, Alexander Friedman y Georges Lemaître. Edwin Hubble y el
descubrimiento del espacio extragaláctico. La clasificación de las galaxias de
Hubble de 1926.
Clase 6: El Universo en Expansión y la Radiación de Fondo Cósmico.
Edwin Hubble y el descubrimiento del universo extragaláctico (1925). Edwin
Hubble y la expansión del Universo (1929). El “átomo primitivo” de Georges
Lemaître. George Gamow y su modelo del universo: el “Big Bang”. El bigbang caliente. La formación de elementos químicos en el universo primitivo.
Arno Penzias y Robert Wilson: el descubrimiento de la radiación de
microondas de fondo cósmico (1964). Nucleosíntesis primordial y la
formación de los elementos químicos en los primeros minutos del Big-Bang.
La inflación. La uniformidad de la radiación de fondo cósmico. COBE y
WMAP.
Clase 7: El Universo en Expansión Acelerada: la Energía Oscura.
¿Se expandirá el Universo para siempre? ¿Se detendrá la expansión? En
1998 se descubrió que la expansión no se frena, ni mucho ni poco, la
expansión se acelera. Existe en el universo en gran escala una fuerza de
repulsión, asociada al espacio vacío. Esta fuerza se origina en una energía
oscura que domina el presupuesto energético del Universo. Se discutirán
algunas ideas acerca del posible origen de la energía oscura.
Metodología
Las clases desarrollarán los temas utilizando una presentación “power-point”
que mostrará imágenes que complementen la presentación y la versión
electrónica de la clase se facilitará a los alumnos para su estudio ulterior.
Evaluación
Se realizará un control final y los alumnos deberán preparar un trabajo sobre
un tema pre-asignado consistente en 10 páginas de texto (unos 30.000
caracteres). El trabajo deberá contener un presentación del tema, su
desarrollo y un análisis que muestre una clara comprensión del mismo. La
nota final será el promedio de la nota del control y el trabajo, con igual
ponderación [ NF = (C + T)/2 ].
Bibliografía:
Hamuy, Mario y Maza, José “Supernovas. El Explosivo final de una Estrella”,
Ediciones B, Santiago, 2008.
Maza, José: “Astronomía Contemporánea”, Ediciones B, Santiago, 2009
Maza, José: Apuntes
María Teresa Ruiz, “Hijos de las Estrellas”, Ediciones B, Santiago, 2009.