Galileo

Galileo

INTRODUCCIÓN

Galileo Galilei está considerado el primer científico en el sentido moderno y ocupa un espacio privilegiado en la historia del pensamiento. El método galileano “obligaba” a la naturaleza a procurar respuestas a los interrogantes planteados, sin enzarzarse en cuestiones filosóficas sobre las causas 1 .
Galileo contribuyó como nadie a derribar el antiguo sistema basado en el geocentrismo, y sustituirlo por el heliocentrismo. Logró, con sus razonamientos y observaciones, rebatir cualquier argumento en contra del heliocentrismo, y que una idea tan difícil de aceptar como el movimiento terrestre fuera tomada como una realidad. Su fama se extendió por toda Europa, y frente a los que rechazaban sus descubrimientos, no dudaba en invitar a cualquiera a mirar por su telescopio. La observación, antes que cualquier razonamiento, era su mejor argumento.
En su atrevimiento no dudó en enfrentarse a la autoridad, ya fuese Aristóteles o la Iglesia. La teología cristiana había fusionado la verdad revelada bíblica con la reflexión filosófica aristotélica. Las teorías aristotélicas aspiraban a explicar y entender todo usando la deducción y los silogismos. De esta manera, las conclusiones de los razonamientos se demostraban de forma irrefutable, sin dar pie a la duda ni a otras opciones. Aristóteles consideraba que las matemáticas sólo permiten alcanzar un conocimiento cuantitativo de los objetos –como calcular sus dimensiones-, pero jamás permiten remontarse a la sustancia, ni alcanzar lo universal. También desdeñaba el conocimiento técnico, práctico, por considerarlo propio de artesanos, no de sabios.
Galileo desacreditó el Magister dixit, el argumento de autoridad que continuamente usaban los aristotélicos para refutar sus observaciones. Para Galileo, la autoridad no podía ser un argumento. Contribuyó a impulsar el método experimental, es decir, el más característico de la ciencia. Para ello mejoró las observaciones usando instrumentos, realizó experimentos y expresó sus descubrimientos mediante leyes matemáticas. Es célebre el episodio –cuya veracidad no está comprobada históricamente- en el que un joven Galileo dejó caer, desde lo alto de la torre inclinada de Pisa, un cuerpo pesado y otro ligero para demostrar que caían casi simultáneamente, en contra de lo que afirmaba Aristóteles.
Observando por su telescopio desmontó la fantasía del universo de Aristóteles y Ptolomeo compuesto por esferas cristalinas de movimientos circulares, donde los astros eran perfectas esferas opacas y pulidas hechas de materia incorruptible o quinta esencia.
Para él no era suficiente observar fenómenos, sino que también quería provocarlos. Para contrastar sus hipótesis, Galileo diseñaba experimentos que podía repetir centenares de veces si era necesario para hacer las mediciones que le permitieran formularlas matemáticamente.


BIOGRAFÍA

Nació Galileo Galilei en Pisa el año 1564. Era el primogénito de los siete hijos de Vicenzo Galilei, músico de la corte, compositor y teórico musical.
Su padre le enseñó música y a los 10 años estudió en un monasterio para completar su educación. Allí decidió hacerse novicio, pero la vocación religiosa se le fue pronto. Posteriormente estudió medicina en la universidad de Pisa, donde la vida universitaria le sirvió para aprender ideas y conceptos que influirían en su vida: la filosofía aristotélica, la astronomía ptolemaica y las matemáticas. En la facultad se ganó fama de discutidor entre sus compañeros, por su actitud polémica y desafiante.
En 1583 asistió a una conferencia sobre Euclides impartida por el matemático Ostilio Ricci. Galileo se enamoró de las matemáticas y decidió dedicarse a ellas. Ricci se ofreció a ser su maestro. En 1585 abandona la universidad si haber finalizado los estudios de medicina, y se dedica a impartir clases de matemáticas a jóvenes de familias adineradas.
En 1592 consiguió la cátedra de matemáticas en la universidad de Padua. En esta ciudad residió veinte años, los más felices de su vida según sus propias palabras. Durante esta época trabajó resolviendo problemas de temática militar relacionados con la arquitectura o la balística.
En Padua conoció a una joven, probablemente prostituta, llamada Marina Gamba, con quien acabó conviviendo sin llegar a casarse y tuvieron tres hijos. Galileo no reconoció la paternidad de ninguno de ellos. Después de conseguir, como luego veremos, fabricar un telescopio funcional, hizo una demostración de sus posibilidades militares y comerciales a las autoridades de Venecia. La demostración, que fue un éxito, le permitió mejorar notablemente su situación económica.
Tras el éxito de su libro Sidereus nuncius, y tras ganarse el favor de Cosme II de Médici, consiguió de éste un magnífico contrato como matemático y regresó a Florencia con sus dos hijas, dejando en Padua a su otro hijo y a la madre. Estaba en ese momento en la cima de su carrera, cuando tuvo sus enfrentamientos con la Iglesia.
La publicación en 1632 de su obra cumbre Diálogo sobre los dos máximos sistemas del mundo, ptolemaico y copernicano, fue el detonante de su juicio y condena.
Murió bajo arresto domiciliario cerca de Florencia en enero de 1642.


GALILEO Y LA ASTRONOMÍA

En 1608 tuvo conocimiento de que en los Países Bajos se había tratado de patentar un curioso artefacto que, mediante el uso de unas lentes de vidrio, podía aproximar la visión de los objetos lejanos 2 .

-Telescopio de Galileo-

Galileo quiso tener uno y se puso a construirlo con sus propias manos. Al cabo de unas pruebas ya conseguía nueve aumentos, mientras que los de los holandeses tenían entre tres y cuatro. Pronto lograría veinte y hasta treinta aumentos y se dedicó a observar el firmamento con su telescopio.
El primero en divisar la Luna a través de un telescopio no fue Galileo, sino el astrónomo inglés Thomas Harriot, pero el estudio de Galileo fue más sistemático. Una de las primeras cosas que le llamó la atención fue que la superficie lunar no era esa esfera pulida imaginada por los astrónomos, sino que estaba surcada por montañas, valles e innumerables cráteres, como marcas de viruela. Era evidente que la Luna no estaba hecha de quinta esencia, sino de un material mucho más corruptible, como el de la Tierra.
Al dirigir el telescopio hacía la nebulosa de Orión, lo que hasta entonces era para los astrónomos una simple mancha difusa, mostró que estaba formada por centenares de estrellas invisibles a simple vista. Igual pasó al observar la Vía Láctea. De repente el cielo resultó ser mucho más grande y estar poblado por una enorme cantidad de estrellas hasta entonces desconocidas. Eso llevó a Galileo a plantearse preguntas sobre la infinitud del universo, pero el desenlace del caso de Giordano Bruno le hizo mostrarse cauto en este asunto 3 .

-Júpiter y los 4 satélites galileanos-

Quizá su mayor descubrimiento astronómico sean los satélites de Júpiter. Según explica, en enero de 1610 enfocó el telescopio hacia Júpiter y se fijó que estaba rodeado por tres estrellas. En las noches siguientes comprobó sorprendido que esas estrellas se movían alrededor de Júpiter y pronto descubrió una cuarta 4. Era la primera vez que se observaban astros que no orbitaban alrededor de la Tierra. Fue un golpe muy fuerte contra el geocentrismo.

Galileo pensó que los satélites de Júpiter podrían servir para resolver un problema que, con el auge de los viajes transoceánicos, se había convertido en grave por las grandes pérdidas humanas y materiales que ocasionaba: el poder determinar la longitud geográfica. El asunto era tan apremiante que varios países europeos ofrecían una gran recompensa a quien lo resolviera. Galileo pensó que se podían elaborar unas tablas con los eclipses de los satélites jovianos, con el momento exacto en que tenían que ocurrir dichos eclipses, dado que cada año se producían más de un mil. Las tablas servirían como referencia a los marinos para calcular la longitud geográfica. La idea era buena, pero no convenció por las dificultades en enfocar el telescopio al más mínimo oleaje, y porque Júpiter no era visible de día ni en noches nubladas.

El descubrimiento de que, al igual que la Luna, Venus también pasa por fases de creciente, pleno, menguante y nuevo, fue otro gran argumento en favor del modelo copernicano, dado que dichas fases no podrían producirse estando la Tierra en el centro del universo.
Fue también Galileo el primero en advertir los anillos de Saturno, aunque no supo interpretarlos como tales, dadas las limitaciones de sus telescopios. Dijo que Saturno tenía unas extrañas anomalías en forma de asas u orejas, que de repente desaparecían. Se cree que también fue el primero en ver Urano, aunque lo tomó por una estrella.
Estudió el Sol por un procedimiento indirecto para no quedarse ciego, consistente en enfocar el telescopio al Sol proyectando la imagen que sale por el ocular en una superficie blanca. Constató que el Sol tenía manchas, que cambiaban y se movían con el tiempo, por lo que afirmó que el Sol giraba sobre sí mismo. Una vez más ponía de manifiesto la insostenibilidad de las ideas aristotélicas sobre la perfección e inmutabilidad del cielo.


SIDEREUS NUNCIUS

Galileo se dio pronto cuenta de la importancia de sus observaciones, así como la necesidad de darlas a conocer y de atribuirse la prioridad en los descubrimientos. Por ello, en el mismo año 1610, publicó una obra titulada Sidereus nuncius (El mensajero sideral) con sus descubrimientos acompañados de dibujos e ilustraciones, que tuvo una recepción espectacular a la vez que polémica. Se armó un gran revuelo, en el que no todos acabaron convencidos, algunos por no cambiar una visión del cosmos en la que se encontraban cómodos, otros con argumentos tan “contundentes” como el del astrónomo Francesco Sizzi, quien dijo que dado que los satélites de Júpiter no eran visibles a simple vista, eran inútiles y por tanto no existían.


GALILEO Y LA FÍSICA

También en este terreno tuvo que enfrentarse Galileo a las filosofías aristotélicas. Según Aristóteles hay dos tipos de movimientos: los naturales y los violentos. El natural es el propio de los cinco elementos: tierra, agua, aire, fuego y éter. Cada elemento manifiesta un movimiento ascendente o descendente tendente a ocupar su lugar natural: la tierra, más pesada, tiende a ir más abajo, le sigue el agua, más ligera, luego el aire y por último el fuego. El movimiento del éter, la sustancia de las esferas celestes, es eterno y circular. Todos los objetos son una mezcla de los cuatro elementos sublunares; según sea la proporción de cada uno de ellos, el objeto será más pesado o más liviano. Los movimientos violentos son aquellos que se producen de forma no natural y alejan el cuerpo del lugar que le es propio, tal como caminar o lanzar una piedra.


Para Aristóteles existía un centro absoluto del universo hacía el que caería todo cuerpo y se encontraba en el centro de la Tierra. Suponer que la Tierra estuviese en movimiento era absurdo, como lo demostraba el hecho de que al dejar caer un objeto desde lo alto de una torre, el objeto cae siempre a los pies de la misma, cosa que no debería suceder si la Tierra se moviese, ya que mientras el objeto está cayendo la base de la torre se desplazaría y no podría caer a sus pies.
Galileo opinaba que cuando varios objetos participan de un movimiento común (comparten un mismo sistema de referencia, diríamos hoy), el movimiento entre ellos es nulo. Todos los pasajeros y objetos de un barco en movimiento comparten el movimiento en común del barco, por ello una piedra lanzada desde lo alto del mástil cae siempre a sus pies, aunque el barco se esté desplazando. Igual ocurre con todo cuanto hay en la Tierra: todos compartimos el movimiento en común y no notamos que se esté moviendo. En otras palabras, sin referencias externas, no se puede distinguir el movimiento uniforme del reposo. El movimiento sólo es perceptible al compararlo con otro objeto que esté en reposo o se mueva independientemente del primero. Hay que tener presente que nos estamos refiriendo a movimientos uniformes, con los movimientos acelerados, la situación es diferente.
Cuando se puso a estudiar objetos en caída libre, al principio opinaba igual que Aristóteles, según el cual los cuerpos caen a velocidad constante proporcional al peso del objeto en cuestión. Estudiar la caída libre es difícil, los objetos caen demasiado deprisa y se necesitan instrumentos precisos y fotografías para hacerlo adecuadamente. Nada de eso existía en tiempos de Galileo, así que tuvo la ingeniosa idea de usar planos inclinados por los que dejaba deslizar unas bolas. Modificando el ángulo del plano, la distancia que las bolas recorrían, así como el tamaño y peso de las mismas, pudo efectuar mediciones bastante precisas de la velocidad a la que se movían. Constató que el movimiento de las bolas no era uniforme sino acelerado, de forma que a intervalos iguales de tiempo, las bolas recorrían cada vez mayores distancias, en una forma proporcional al cuadrado del tiempo e independiente del peso o constitución de la bola 5.
También fue fundamental su descubrimiento de la ley del péndulo que permite calcular el periodo de oscilación de un péndulo sabiendo la longitud del hilo del que está suspendido6. Aunque sólo es correcta para oscilaciones pequeñas, y necesitó alguna corrección posterior, esta ley fue la base que permitió medir el tiempo mediante relojes mecánicos.


ENFRENTAMIENTO CON LA INQUISICIÓN

La Iglesia aceptaba el modelo copernicano mientras se considerase una especie de artificio matemático para facilitar los cálculos, no como una visión de la realidad. Precisamente esto es lo que alegaba Galileo quien cuestionaba que la teología pudiera describir el mundo, eso era tarea de la ciencia.

“La Biblia enseña cómo se va al cielo, no como va el cielo”, afirmó.


Cuando Galileo mostró las debilidades de los argumentos de la Iglesia7 , ésta se aprovechó de su poder para humillar a quien se atrevía a cuestionar sus dogmas. El cardenal Belarmino, que había firmado la sentencia a muerte de Bruno, creyó que era necesario investigar más a fondo las obras y las afirmaciones de Galileo. La tolerancia se había acabado.
Galileo no dudaba de la veracidad de la Biblia, pero opinaba que era interpretable, y que la interpretación debía amoldarse a los hechos demostrados por la ciencia. Con ello sólo logró despertar la ira de los teólogos y que empezaran a acusarle de hereje por cuestionar la Biblia. En 1616 se le amonestó verbalmente y se le prohibió explicar el copernicanismo, advirtiéndole que la desobediencia supondría la prisión. Galileo abandonó el copernicanismo durante unos años, dedicando su atención a otros temas que también le interesaban, algunos, como la hipótesis atómica, igualmente polémicos y que no hicieron sino agravar su relación con la Iglesia.
La muerte del Papa y la elección de Urbano VIII, quien fue amigo de Galileo cuando era cardenal y le permitió explicar la teoría copernicana como mera hipótesis, le hicieron pensar precipitadamente que sus problemas con la Iglesia se habían relajado.
En 1632 publicó en Florencia Diálogo sobre los dos máximos sistema del mundo, escrito en formato de conversaciones entre tres personajes que debatían las razones en pro y en contra de cada uno de los dos modelos cosmológicos. Los debates ponían en valor los descubrimientos y los razonamientos, dejando fuera las apelaciones a la autoridad. El heliocentrismo siempre quedaba claramente vencedor, quedando la teoría geocéntrica ridiculizada.

-Juicio a Galileo-


La obra causó un escándalo en Roma. Incluso Urbano VIII se pasó al lado de los adversarios de Galileo cuando se vio personalizado en el personaje ridiculizado en los Diálogos. Aunque fuera injustificado, se sintió engañado, ordenó la requisa de todos los libros y la comparecencia de Galileo en Roma. El tribunal de la Inquisición, pese a tener ya 68 años y estar enfermo, le sometió a duros interrogatorios, y le amenazó con la tortura y la hoguera. Galileo finalmente claudicó.
Fue obligado a leer una abjuración dictada por el Papa y todas sus obras fueron inscritas en Índice de libros prohibidos, pero finalmente se le conmutó la pena de prisión por el arresto domiciliario a perpetuidad.
Se instaló en un convento cercano a Florencia donde, pese a su avanzada edad y la ceguera que le afectaba cada vez con mayor gravedad, aún pudo publicar Discursos y demostraciones matemáticas en torno a dos nuevas ciencias, libro dedicado al movimiento que establece los fundamentos de la física moderna. Murió en enero de 1642, el mismo año en que nació Isaac Newton.


 

[1] En palabras de Galileo: “El universo no se puede entender si antes no se aprende la lengua con que está escrito. Esta lengua son las matemáticas”.
[2] Al parecer fueron los hijos de un fabricante de lentes alemán residente en los Países Bajos, quienes jugando con lentes de desecho dieron con la combinación con la que podían acercar objetos.
[3] Giordano Bruno creía que las estrellas eran como soles desparramados por un espacio infinito. Además tenía la convicción de que algunas podían tener planetas semejantes a la Tierra, habitados por seres inteligentes. Murió en la hoguera en 1600.
[4] Son los cuatro mayores satélites de Júpiter -Ganimedes, Io, Europa y Calisto-. Galileo los denominó mediceos para ganarse el favor de la familia Médici, pero hoy los conocemos como satélites galileanos.
[5] La velocidad alcanzada por un cuerpo en caída libre es v= √2gh, siendo g la aceleración de la gravedad, es decir 9’81 m/s 2 , y h la altura desde la que cae. Es por tanto, si prescindimos del rozamiento con el aire, independiente de la forma, el peso y la constitución del cuerpo.
[6] La ley del péndulo dice que el periodo T de oscilación de un péndulo es T= 2π √(L/G), siendo L la longitud del hilo y G la gravedad. Es, por tanto, indiferente a la amplitud de la oscilación y al peso que tenga el péndulo.
[7] Uno de sus mayores detractores, Ludovico delle Colombe, argumentó que los valles que Galileo había visto en la Luna estaban rellenos de un material invisible, por lo que, en realidad, la Luna era perfectamente esférica, tal como afirmaba Aristóteles. Así de “convincentes” eran la mayoría de los razonamientos usados en contra de Galileo.

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