De la Cosmografía a la Astronomía

Historicidad de las disciplinas que integran el programa escolar.
ASTRONOMÍA.
De la Cosmografía a la Astronomía
Etimológicamente cosmografía deriva de Kosmos y grafo, es decir
descripción del Universo, mientras que Astronomía deriva de Astro y nomos,
ley de la estrellas, los astros. Es decir que primero vino la descripción del
Universo, ello llevó a la formulación de leyes empíricas, que generaron
modelos. Una vez comprobada la capacidad explicativa y predictiva de los
modelos, entonces generaran teoría. Teoría que aporta sustento para otras
descripciones físicas del Universo.
Es decir:
DESCRIPCIÓN
DE OBJETO O
FENÓMENO
PROCESAMIENTO DE LA
INFORMACIÓN
TEORÍA
MODELO
BÚSQUEDA DE
REGULARIDADES,
PERIODICIDAD
LEYES
EMPÍRICAS
Martonne decía en “Traité de géographie phisique”: “Definir una ciencia,
querer asignar límites exactos a su campo de investigación es una empresa
siempre temeraria”. Nada más adecuado para la Astronomía, según palabras
de Berson en “L’evolution créatrice”: “La ciencia moderna es hija de la
Astronomía; ella ha descendido del Cielo a la Tierra a lo largo del plano
inclinado de Galileo”.
Los orígenes
Los orígenes históricos datan de la antigüedad más remota, desde que
los mamíferos se transformaron en bípedos y levantaron sus ojos al cielo.
Luego un astronomía primitiva y fantástica sirve de base a todos lo sistemas
religiosos y a las cosmogonías de las antiguas civilizaciones orientales.
Se incorpora como ciencia puramente popular y práctica en occidente, luego
de haber alcanzado su esplendor en Asiria y Caldea, de Nínive y Babilonia.
Las primeras observaciones del cielo, con fines prácticos, fueron realizadas por
los caldeos para resolver dos problemas: la determinación y división del tiempo
y la necesidad de predecir, para la agricultura, la periodicidad de las
estaciones.
Los fenicios
Los fenicios, mercaderes marítimos, vieron en las constelaciones la
manera de orientar la ruta de sus barcos con la sola observación de las
estrellas. Entre los egipcios, la observación del orto helíaco de Sirio (aparición
de la estrella aparentemente más brillante del cielo en el horizonte oriental
antes de la salida del Sol), daba un medio práctico y seguro de predecir la
inundación del Nilo sobre las llanuras del delta.
Esta ciencia nacida por la necesidad en todas partes, permaneció
imperfecta y en la infancia, hasta los tiempos de los griegos.
Los griegos
En Grecia se desarrolla una ciencia razonada y metódica, fundamentada
desde sus comienzos en la observación inteligente y profunda de los
fenómenos naturales, en un ambiente libre. Allí nace la Astronomía
matemática, de la mano de Pitágoras y Platón.
La armonía de las esferas celestes de los pitagóricos, el ciclo lunar de
Metón, las esferas homocéntricas de Eudoxio, la clasificación de brillos
estelares en una escala numérica por Hiparco, el sistema heliocéntrico de
Aristarco basado en los pitagóricos. Ptolomeo, seguidor de la escuela
aristotélica, sobrevive durante toda la Edad Media, con su obra “Almagesto”
donde confluye la perfección y geocentrismo aristotélico con la vanidad
antropocéntrica y divina del hombre del medioevo.
Los romanos
La época romana no deja ninguna huella destacable, la reforma juliana
del calendario la realiza en realidad un egipcio de la corte de Cleopatra (siglo I
A.C), y en la Edad Media prima el oscurantismo y el silencio, impuesto por el
dogma religioso cristiano. Como una luz en época de persecuciones y tinieblas,
el califa Al Mamoun (siglo IX de nuestra era), estipuló en un tratado de paz,
que habían de proporcionársele toda clase de libros griegos, haciendo traducir
en Chipre los libros de Atenas y Alejandría. Es así que, basado en la ciencia
helénica, funda los observatorios y escuelas astronómicas de Bagdad,
Damasco y El Cairo, tendiendo un puente de ideas a través del Mediterráneo
entre la democracia griega de Pericles y la España de Alfonso “El Sabio”, con
una diferencia de 17 siglos.
El renacimiento
Con el renacimiento de las artes y las ciencias, superado el
oscurantismo del medioevo, hay un quiebre de paradigma y pasamos del
aristotélico inmutable, inmaculado y geocéntrico al copernicano, desde el
heliocentrismo propuesto en forma especulativa, a partir de sus “meditaciones”,
pero no comprometido de Copérnico (siglo XVI), con el apoyo del telescopio de
Galileo (siglo XVII) y de las leyes empíricas de Kepler, que le dio estructura a
las observaciones de Tycho Brahe, (fines del siglo XVI, principios del XVII),
magistralmente universalizadas con Newton y su Ley de Gravitación Universal
(siglo XVIII), quien afirma: “si llegué a ver la luz más allá de mis
contemporáneos, es porque me apoyé en hombros de gigantes”, haciendo
alusión a Copérnico, Galileo y Kepler.
Un literato inglés contemporáneo a Newton diría: “La Naturaleza y sus
leyes yacían ocultas en la noche; Dios dijo: Que Newton sea, y todo se hizo
luz”.
La Tierra es desplazada del centro, y con ella se abatirá el
antropocentrismo y el catolicismo. Más tarde vendrán nuevos alejamientos,
llevando al sistema solar a la periferia de la Vía Láctea y a ésta transformada
en una galaxia común dentro de un cúmulo de galaxias llamado Grupo Local,
que pertenece a un supercúmulo de otras tantas.
En el vuelco producido por aquellos gigantes, no solo la Tierra es
desplazada del centro, sino que todos los cuerpos se mueven y cambian, las
órbitas no son circunferencias perfectas y el sol presenta máculas.
Es un vuelco completo en la esencia, en la concepción, en el método de la
ciencia antigua el que se opera a raíz de los descubrimientos de Kepler, de
Galileo y de Newton en la Astronomía, en la Física, en la Mecánica, y en todas
las ciencias naturales. La idea de relación, de interacción, de relaciones entre
magnitudes que la ciencia moderna adopta, surge en ese momento.
Ya no hay explicaciones “ad hoc”, están las leyes naturales, tan
universales e ineludibles que se dan en el mundo macroscópico terrestre, en el
sistema solar, en los sistemas extrasolares, en las estrellas dobles y en los
cúmulos de estrellas y galaxias.
La astronomía y los telescopios
A partir de la Astronomía post-telescópica, se mejoran las condiciones
de los instrumentos, se agranda el sistema Solar con el descubrimiento de
Urano por Herschel , utilizando un gran telescopio en el siglo XVIII, luego viene
Neptuno en una sinergia de cálculo y mecánica desarrollados por el inglés
Adams y el francés Le Verrier, coronada con el apoyo observacional del
alemán Galle. Luego un discutido planeta del siglo XX, Plutón también a través
de la sinergia de cálculo y observación, con mejores instrumentos.
La era de grandes observatorios, las nuevas tecnologías en óptica y
procesamiento de datos, el salto al espacio, la aparición de nuevos colectores
de información mejoran la captación y aprovechamiento de los portadores de
información (ondas de radio, infrarrojo, ultravioleta, rayos X, además del visible)
que llegan desde grandes distancias, las ondas electromagnéticas, y
contribuyen a la detección de cientos de cuerpos que están más allá de
Neptuno, de planetas que orbitan alrededor de otras estrellas, que, como
nuestro Sol, tienen su séquito, como producto natural de su génesis a partir de
una nebulosa de gas y polvo, vestigio de alguna estrella que dejó de existir.
Desde el siglo XVIII se trabajó sobre el origen del Universo y del Sistema
Solar, pasando de cosmología y cosmogonías precientíficas, basadas en
creencias religiosas a una base mecánica, desde Kant y Laplace, hasta
nuestros días. La idea de evolución, que admite, a partir de nuevos
descubrimientos, un cambio continuo de la materia cósmica, con cuerpos
celestes evolutivos.
La astronomía y la fotografía
Surge la fotografía aplicada a la astronomía, la espectroscopía permite
determinar la composición química, la temperatura, y la velocidad radial de los
astros. Con ello podemos saber la edad y estado evolutivo de las estrellas, con
los modelos surgidos podemos saber como nació y evoluciona nuestro Sol y
cuanto le queda de vida.
Debido a los progresos que ha tenido en los últimos tiempos en la rama
de la Astrofísica, la Astronomía podría considerarse en la actualidad, como un
prodigio de la Física Moderna. No obstante, se continúa desarrollando en sus
áreas clásicas como la Mecánica celeste donde convergen la Mecánica teórica
y las Matemáticas.
¿Qué dirían y a qué habrían llegado Schiaparelli y Galileo, entre otros,
que dejaron registros escritos de sus observaciones en forma de dibujos,
superados por las primeras placas de Daguerre, las
fórmulas
hipersensibilizadas, la primera fotocélula y la optoelectrónica, el
fotomultiplicador y los transistores electrónicos?
Los vínculos de los antiguos con los actuales investigadores
Otro terreno donde se vinculan las especulaciones de los antiguos
filósofos griegos y las de los modernos científicos es, sin lugar a dudas, la
pluralidad de los mundos habitados. Posibles mundos, cuya suposición le costó
la vida hace 400 años a Giordano Bruno y que, a fines del siglo XX, habilitaban
al catedrático de la Universidad de Cambridge, Martín Rees, a decir: “Ausencia
de evidencia, no implica evidencia de ausencia”.
El modelo de Bruno para el Universo se presentaba totalmente
heurístico, no dogmático como los que existían en la época: “el centro del
Universo está en todas partes y su circunferencia en ningún lugar”. En profundo
contraste con el marco aristotélico, el punto de vista de Bruno ofrecía una
perspectiva con un final abierto carente de cualquier absoluto, ya sea en
ciencia, filosofía o teología. Giordano Bruno preparó el terreno a la Cosmología
de nuestra época.
Cosmología, que nada tiene que ver con los determinismos a que se
apostara otrora. Según el modelo que reúne mayor número de evidencias a
favor sobre el origen del universo, el de la Gran Explosión o “Big Bang”, al
producirse la explosión primigenia, aparecieron fluctuaciones cuánticas,
omnipresentes, que dieron origen a las arrugas del espacio-tiempo,
descubiertas por el explorador COBE en 1992, y de las cuales surgieron
galaxias como la nuestra; con estrellas como el Sol; con sistemas planetarios
que albergaron un planeta como nuestra Tierra; donde surgió la vida tal como
la conocemos. Recientes descubrimientos empíricos en Astronomía, y la
emergente rama de la Exobiología o Bioastronomía, contienen muchas de las
visiones que planteó Bruno y que le costaron la vida.
Filósofos y científicos, de todas las épocas, especularon acerca de la
posibilidad de que existan otras criaturas inteligentes (desde nuestra
concepción de inteligencia) en algún lugar del Universo.
La Astronomía levantó ese nuevo desafío y desde el año 1982 funciona,
dentro del ámbito de la Unión Astronómica Internacional (UAI), la Comisión 51
denominada: “Bioastronomía: la búsqueda de vida extraterrestre”. Entre los
cometidos de esta Comisión, podemos resaltar: la búsqueda de planetas en
otros sistemas estelares; los estudios de la evolución de los planetas en
función de su capacidad para sostener el surgimiento de sistemas biológicos; la
búsqueda y el estudio de moléculas complejas relevantes para los sistemas
vivientes, presentes en el medio interestelar; la búsqueda de señales
electromagnéticas (intencionales o espurias) de carácter artificial extraterrestre;
la búsqueda de otras posibles manifestaciones de actividad tecnológica
extraterrestre y la eventual detección espectroscópica de formas de vida
primitiva en planetas alrededor de otras estrellas y de nuestro propio Sistema
Solar, que siempre nos depara alguna sorpresa.
Sobre la Astronomía y su enseñanza
Hay un cierto paralelismo entre las etapas de la astronomía y su
enseñanza. Al principio señalábamos la diferencia entre cosmografía y
astronomía. Ello implica pasar de una etapa meramente descriptiva a una más
analítica, donde se realice toma de insumos que deberán ser procesados y
organizados de alguna manera, con cierta lógica y que deriven en un modelo,
que luego podrá ser llevado a leyes y matematizado a través de fórmulas. Pero
este proceso que llevó siglos en la historia se reproduce en una vida humana,
en correlación con su estadio de desarrollo evolutivo.
En relación al esquema de la primera página, lo que ha ido variando es
el tipo de insumos con que se trabaja, el procesamiento de los mismos y el
bagaje de información y teoría del que partimos.
Una primera etapa de observación y descripción, debe seguir por una
etapa de registro.
Históricamente funcionó muy bien, hasta cierto momento, pero es una
etapa que no se puede saltear: observar y registrar el lugar de salida y puesta
del sol, las fases de la luna, medir
períodos, distancias, alturas;
correlacionarlos con las estaciones, los fenómenos meteorológicos y procesos
terrestres, los ritmos circadianos.
Con el tiempo se verá que una descripción puramente fenomenológica
del universo es inadecuada, ya que daría a entender que todos nuestros
conocimientos se han adquirido de forma especulativa o con escasos
fundamentos. Por el contrario,
nuestro conocimiento del universo se
fundamenta en las leyes físicas que conocemos y aplicamos en nuestra vida
cotidiana. Los cuerpos celestes no son celestiales, su comportamiento se
explica y obedece a leyes universales que justifican el valor predictible de
algunos hallazgos, y de proyección al pasado o al futuro, en otros. Por ejemplo,
si una estrella brilla, está consumiendo energía, energía que obtiene por fusión
nuclear de elementos livianos que actúan como combustible, combustible que
no es eterno, cuya reserva es finita y que se acabará tanto más pronto cuanto
más temperatura presente la estrella en su superficie, momento en el que la
estrella comenzará su evolución hacia un final, más o menos estrepitoso según
sea su masa inicial, y que sembrará el universo de elementos más pesados de
los que tenía originalmente y que, muy posiblemente, formarán parte de alguna
nueva estrella o sistema solar, o quizás formen parte de algún organismo como
el nuestro. Pero para llegar a esto, a la humanidad le llevó unos cuantos siglos
de evolución, y por ende debemos tenerlo en cuenta en el proceso intelectual
del ser humano.
En sus inicios la Astronomía estuvo estrechamente ligada a las
Matemáticas, la geometría y la aritmética, de allí que se hiciera especial
hincapié en la enseñanza de la Astronomía de Posición: determinación de la
latitud y longitud geográfica para la navegación y la geografía , a partir del
teorema de la latitud y de la longitud que utilizan herramientas de la astronomía
esférica y la trigonometría, hoy superadas por los sistemas de posicionamiento
global (GPS) y la mensura de distancias, entre otros.
Con el telescopio, el campo de la Astronomía creció mucho, tenemos
una era pre-telescópica y una post-telescópica. Ello implica pasar de la
observación de cielo a simple vista, con sus 5 planetas visibles, sin satélites y
sin anillos, y un sol sin manchas, a conocer más planetas, asteroides, satélites,
anillos, el relieve lunar, las manchas solares. Inicialmente la observación era
directa desde el telescopio, hoy se puede hacer cómodamente sentado, frente
a un computador que recibe la imagen de un telescopio robótico alejado
geográficamente.
La Mecánica celeste, no solo rindió sus contribuciones al descubrimiento
de planetas y la determinación de períodos de los cometas, sino que permitió
llegar al espacio. No se puede pretender que en la etapa infantil se realicen
cálculos engorrosos relacionados con este tema, pero quizás si proponer la
realización de maquetas de satélites y sondas espaciales, así como
experimentar con el principio de acción y reacción, las fuerzas centrífuga y
centrípeta (fuerzas centrales).
Poco a poco, fue ganando terreno la enseñanza de la astrofísica, las
leyes de la radiación, la colecta de información a partir de los portadores
electromagnéticos en colectores cada vez más sofisticados: telescopios,
radiotelescopios, placas fotográficas, emulsiones fotográficas, cámaras ccd. El
análisis de las imágenes y los datos con procesadores ultra rápidos y
complejos, permite ir hacia atrás en el tiempo, y proyectar a futuro, en períodos
mucho más largos que los que corresponden a una vida humana y que hoy
pueden mostrarse a partir de imágenes, simuladores y software que están al
alcance.
Un ejemplo interesante es el estudio de los planetas y prever la
evolución hacia el futuro o la explicación de algunos sucesos pasados de otros
planetas, por ejemplo, el nuestro. Venus constituye un excelente ejemplo para
explicar el aumento del efecto invernadero y el recalentamiento global. Es un
planeta más alejado del Sol que Mercurio y, sin embargo, presenta una
temperatura superficial mayor que este (y mayor que la prevista por las leyes
de radiación de cuerpo negro) durante su largo día, a pesar de reflejar un alto
porcentaje de la radiación que incide en su densa atmósfera. Si lo tomamos
como un problema abierto en clase, se pueden ejercitar la capacidad
hipotético-deductiva de los estudiantes, la búsqueda de información, consulta a
expertos, representación de situación y discusión de modelos.
Esta es una manera de presentar situaciones genuinas que promuevan
el aprendizaje, sin tener necesidad de recurrir a situaciones inventadas y sin
valor para el saber disciplinar. Evitamos, así, algunos de los problemas
relacionados con la comprensión y el aprendizaje: conocimientos frágiles,
generados de manera superficial, sin una comprensión auténtica, que no se
pueden aplicar o se ritualizan a tal punto, que pierden significatividad. Las
implicancias didácticas de la comunicación son varias, y van desde la
mayéutica socrática, que enseñaba a pensar, hasta la pregunta freiriana, que
favorece los procesos de emancipación del Hombre (Litwin).
A este tratamiento concreto se le suma la posibilidad de crear y recrear
modelos que permitan desarrollar la imaginación e inteligencia espacial del
estudiante, así como pulir las técnicas de observación, descripción y registro,
tan caras al desarrollo de la ciencia.
En lo que se refiere a la actitud frente a la ciencia, el orientar la
enseñanza de Astronomía con un enfoque histórico puede ser una buena
manera de introducir de modo natural multitud de conceptos y de actitudes
relacionadas con la naturaleza de la ciencia y su método que, sin mostrar un
proceso dogmático y único, muestre un avance sostenido “sobre hombros de
gigantes” y adecuado a cada situación a investigar, además de fomentar una
actitud crítica ante los diversos hechos histórico – científicos.
Profesora Inspectora Reina Pintos Ganón
Profesor Jesús Méndez.
Bibliografía
Reyes Thevenet, A. “La cosmografía y su enseñanza”. Montevideo:
Monteverde
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