Cosmoloxía

A cosmoloxía (do grego κόσμος kósmos universo, e λόγος lógos coñecemento), é a rama da astronomía que estuda a orixe, estrutura e evolución do Universo a partir da aplicación de métodos científicos.

A cosmoloxía confúndese moitas veces coa astrofísica, que é a rama da astronomía que estuda a estrutura e as propiedades dos obxectos celestes e o universo como un todo a través da física teórica. A confusión ocorre porque ambas as dúas ciencias, nalgúns aspectos, seguen camiños paralelos e moitas veces considerados redundantes, aínda que non o sexan.

Antigüidade

Na antigüidade a observación dos astros e a interpretación relixiosa mantiveron unha ligazón practicamente completa. Os pobos primitivos xa utilizaban símbolos representando os corpos celestes nas manifestacións de arte rupestre. No antigo Exipto e outras civilizacións considerábase que a Terra era plana; e os astros, lámpadas fixas nunha bóveda móbil. En moitas civilizacións existían crenzas onde se consideraba que o Sol nacía cada amencer para morrer ao empardecer, estas acabaron por se tornar a base de moitas relixións antigas. Os gregos, sobre todo os seguidores de Pitágoras, consideraban que os corpos celestes tiñan os seus movementos rexidos rigorosamente polas leis naturais, na esfericidade da Terra e na harmonía dos mundos; xa os seguidores de Aristóteles consideraban a teoría xeocéntrica, onde a Terra era o centro do universo.

Eratóstenes

Na cidade exipcia de Alexandría no século III a. C., Eratóstenes, lendo un papiro, observou que había unha descrición indicando que ao sur de Siena, ao mediodía, o 21 de xuño, colocadas dúas varetas perfectamente a chumbo, non producían sombra. A luz do Sol no solsticio de verán, penetraba directamente no fondo dun pozo profundo, e as columnas dos templos tampouco producían sombra.

A descuberta do perímetro da Terra

O sabio fixo un experimento na biblioteca de Alexandría, posicionou varas perfectamente verticais observando a súa sombra ao mediodía do día 21 de xuño, descubriu que mentres que en Siena non había sombra, en Alexandría esta era de forma bastante pronunciada, ao redor de sete graos. Deste xeito, Eratóstenes imaxinou que se a Terra fose plana as varas non haberían de proxectar sombra en ningunha das dúas localidades, e se nunha delas había esta proxección e noutra non, é porque a Terra non era plana senón curva. Aínda nun exercicio de pura lóxica matemática, despois de deducir o desfase de sete graos entre Siena e Alexandría, pagoulle a un dos seus axudantes para que medise a distancia en pasos entre as dúas localidades, chegando á conclusión de que esta roldaría os 800 quilómetros. Como o desfase angular é ao redor de 7 graos, e a circunferencia é 360 graos, dividindo 360/7 = aprox 50, que multiplicado por 800 resultou nunha circunferencia de 40.000 quilómetros, bastante próximo á realidade. Isto aconteceu hai 2.200 anos.

Estrabón

Por volta do século I da era cristiá, o xeógrafo alexandrino Estrabón, nun dos seus ensaios escribiu: ...(sic) Aqueles que retornan dunha tentativa de circunnavegación non relatan impedimentos por terras opostas, pois os mares permanecen sempre abertos; probabelmente o impedimento é a escaseza de alimentos ou auga... dinos Eratóstenes que se a extensión do Atlántico non é un obstáculo, a pasaxe do mar da Iberia á India debe ser feita facilmente... Sendo ben probábel que na zona temperada haxa unha ou dúas terras habitadas... E realmente se esta ou outra parte do mundo é habitada, non o é por homes como os de aquí, e deberemos considerala como outro mundo habitado”...

Claudio Tolomeo

Claudio Tolomeo de Alexandría, 100 anos máis tarde, en torno do século II da era cristiá, formulou no Almaxesto a súa teoría de que “...(sic) a Terra se presentaba inmóbil e rodeada de esferas transparentes de cristal que xiraban á súa volta e á que se subordinaban o Sol e os planetas...” Tolomeo relacionou as estrelas, rexistrou seus brillos, estableceu normas de previsión de eclipses, tentou describir o movemento dos planetas contra o fondo practicamente inmóbil das constelacións, considerou que a Terra era o centro do universo e que todos os corpos celestes a rodeaban.

Esta teoría foi adoptada por Tomé de Aquino no século XIII, e esta concepción do cosmos foi seguida ata o século XVI.

Nicolao Copérnico

Cadro de Jan Matejko "O astrónomo Copernico en conversación con Deus".

Nicolao Copérnico propuxo en 1543 un sistema onde os planetas xiraban en órbitas circulares en torno do Sol. Chamouse teoría heliocéntrica, segundo a cal o Sol era o centro do sistema solar, a Terra un dos seus planetas e esta xiraba en órbita circular.

Copérnico describiu a rotación no sistema solar, a translación da Lúa e dos planetas; Tolomeo considerara un modelo heliocéntrico, non obstante, rexeitouno debido ás teorías de Aristóteles, onde a Terra non podería ter unha rotación violenta.

En 1616, o traballo de Copérnico e os seus libros foron prohibidos pola Igrexa católica mentres non fosen corrixidos polos censores eclesiásticos.

Galileo Galilei

Tumba de Galileo, Santa Croce, en Florencia.

Galileo Galilei na primeira metade do século XVII reforzou a teoría heliocéntrica co uso do telescopio, pois viu que a Vía Láctea está formada por unha infinidade de estrelas. Ao invés de nubes, observou as manchas solares, mapeou as cráteres e montañas na Lúa, descubriu a existencia de satélites ao redor de Xúpiter, alén de observar Saturno e os seus aneis.

A pesar das súas observacións e descubertas, a igrexa católica mantivo unha persecución implacable contra Galileo, tanto que en 1615 escribiu unha carta á gran-duquesa Cristina da Holanda dicindo: "(sic)...algúns anos atrás, como sabe súa Alteza, vin no ceo moitas cousas que nunca ninguén viu ata entón. A novidade e as consecuencias seguiron en contradición coas nocións físicas comunmente sustentadas entre académicos e filósofos que se volveron contra min un número grande de profesores e eclesiásticos como se eu tivese colocado as cousas no firmamento coas miñas propias mans para alterar a natureza e destruír a ciencia e o coñecemento. Esquecen, pois, que as verdades crecendo estimulan as descubertas e as investigacións establecendo o crecemento das artes..."

En 1633, Galileo foi a xuízo debido á sospeita de crime de herexía. Nun documento forxado, mostrado no seu xulgamento foi condenado por unha proba que non existía.

Ficando oito anos en prisión domiciliaria próximo á Florencia, onde veu a morrer. En 1979 o papa Xoán Paulo II, 346 anos despois da condenación, "perdoouno" do xuízo executado pola "Santa Inquisición".

As tebras do coñecemento

Na Idade Media había dous puntos de vista antagónicos a respecto do cosmos, un heliocéntrico, outro xeocéntrico. O antagonismo chegou ao seu punto culminante nos séculos XVI e XVII, nun tempo onde astronomía e astroloxía se fundían, onde as forzas políticas e teolóxicas eran predominantes.

O coñecemento estaba agrilloado por pronunciamentos eclesiásticos e por unha cultura milenaria. Os temas científicos estaban amarrados ao pasado e as novas descubertas considerábanse indignas cando chocaban contra as preferencias doxolóxicas dominantes.

Os científicos na Idade Media eran castigados coa humillación, exilio, tortura e morte. Segundo a crenza os ceos xamais poderían ser habitados por corpos celestes inanimados, érano por demos e máis anxos.

Críase que as mans invisibles de Deus facían xirar as esferas de cristal que mantiñan os corpos celestes xirando en torno da Terra. A ciencia non quería ou non podía concibir a idea de que os fenómenos da natureza se rexían polas leis da física.

Johannes Kepler

Johannes Kepler.

Johannes Kepler descubriu que as órbitas dos astros do sistema solar son elípticas. Nun dos seus ensaios escribiu: “...(sic) É polo tanto, imposible que a razón non previamente instruída puidese imaxinar calquera cousa senón que a Terra sería un tipo de casa inmensa coa cúpula do ceo no cumio; non tería movemento e , dentro dela, o Sol tan pequeno pasaría dunha rexión a outra, como un paxaro voando polo ar.”...

Kepler baseouse na xeometría euclidiana para por en práctica as súas teorías. Certa vez escribiu nun dos seus ensaios “(sic)...A Xeometría existiu e existe desde antes da Creación. É co-eterna coa mente de Deus...A Xeometría deulle a Deus un modelo para a Creación... A Xeometría é o propio Deus...”

Mapa do mundo de Kepler nas "Tabulae Rudolphinae : quibus astronomicae ...." ou "Tablas Rudolfinas" de Johannes Kepler.

En 1589, Kepler foi estudar a Universidade de Tubinga, comezou a confrontar as correntes intelectuais da época, cando se iniciou na chamada hipótese copernicana, visualizou un universo heliocéntrico.

En Graz na Austria, foi ensinar matemática, desenvolveu almanaques meteorolóxicos e astronómicos. Naquela época coñecíanse seis planetas, Mercurio; Venus; Terra; Marte; Xúpiter e Saturno, tamén se coñecían os sólidos platónicos, ou sólidos regulares.

Kepler tentou achar unha relación entre os sólidos e as distancias entre as órbitas dos planetas. Pensou que estes sólidos estando inscritos un ao outro mostrarían as distancias destes ao Sol, chamou á isto de Mysterium Cosmographicum.

A importancia de Tycho Brahe

Kepler coñeceu a Tycho Brahe, que era o Matemático Imperial do Emperador Romano Rodolfo II. Traballou co matemático, por algún tempo.

Tycho reuniu informacións e dados das órbitas planetarias durante toda a súa vida. Cando morreu, deixoulle a Kepler todas as súas anotacións.

As anotacións de Tycho comezaron a ser compiladas antes da invención do telescopio.

Todos os astrónomos anteriores á Kepler dimensionaron órbitas circulares aos planetas coñecidos. Acreditaban ser o círculo a forma xeométrica perfecta. Os círculos colocados no ceo por Deus deberían ser perfectos.

Despois de tres anos de cálculos e investigacións infrutíferas Kepler abandonou súa teoría do Mysterium Cosmographicum. Algúns meses despois de abandonar a antiga teoría, aínda seguiron investigacións infrutíferas.

Kepler finalmente abandonou definitivamente a órbita circular e pasou a buscar as respostas por outros camiños.

Despois de buscar incansabelmente unha resposta que explicase satisfactoriamente os orbitais, Kepler iniciou o uso da elipse como forma das órbitas planetarias.

Comezou o seu estudo utilizando a fórmula da elipse codificada por Apolonio de Perga da Biblioteca de Alexandría, descobrindo que esta axustábase con perfección ás observacións de Tycho.

Isaac Newton, Hans Lippershey, Antoni van Leeuwenhoek

Con Isaac Newton, descubridor e formulador da lei da gravitación universal, alén dos traballos dos astrónomos como Tycho Brahe, Hans Lippershey, Antoni van Leeuwenhoek, Galileo Galilei, Kepler, máis o conxunto de coñecementos do século XVII, foi creada a base científica para a cosmoloxía que pasou do campo puramente filosófico ó experimental.

A cosmoloxía experimental

A partir da dinámica clásica, a cosmoloxía científica comezou a tomar corpo e se desenvolver; no inicio vagarosamente, pois había a necesidade da construción da súa base.

Co pasar dos anos e a descuberta de novos métodos de investigación a cosmoloxía foi acelerando tecnoloxicamente.

No inicio do século XX con novas técnicas de cálculo, co advento da teoría da relatividade e o desenvolvemento de novos equipos de observación, os investigadores estableceron un conxunto de parámetros e variables, mediante os cales creouse unha metodoloxía destinada a definir a estrutura do universo e as leis que o rexe, esta pasou a ser chamada de Astrofísica.

O Universo en expansión

Radiación de Fundo resultante do Big-Bang

En 1917 o astrónomo holandés Willem de Sitter desenvolveu un modelo non estático do Universo. A teoría, formulada na década de 1920, segundo a cal o universo está en expansión acabou por constituír a moderna base da cosmoloxía. En 1922, o modelo do universo en expansión foi adoptado polo matemático ruso Alexander Friedmann.

En 1927 o sacerdote belga Georges Lemaitre introduciu a idea do núcleo primordial. A teoría afirmaba que as galaxias son fragmentos da explosión dese núcleo, resultando na consecuente expansión do Universo. Ese foi o comezo da teoría da Grande Explosión que tenta explicar a orixe do Cosmos.

A teoría do Big Bang foi modificada en 1948 por George Gamow. O principio da propagación trouxo innovación á cosmogonía. Unha das probables hipóteses di que despois da explosión as partículas elementais xeradas desta continuaron a chocar entre si. As elevadísimas temperaturas baixaron o suficiente para que os electróns se recombinasen cos protóns. Os átomos creáronse a partir do amalgamamento da masa primordial composta polas sub-partículas de carga positiva e negativa.

Hoxe en día a radiación de fundo do Big-Bang é detectada por radiotelescopios.

Considérase que, no momento da explosión, a expansión espazo-tempo-masa-enerxía era uniforme. Composta inicialmente de hidróxeno e helio, con progresiva e crecente complexidade estrutural. O advento da gravidade iniciou a atracción gravitacional da materia acabada de formar.

As partículas comezaron a se unir e gravitar mutuamente, as masas de gas iniciaron unha lenta e continua compresión en espiral, esta aumentou o campo gravitacional en torno de si en turbillón.

Os gases comezaron a se comprimir cada vez máis, esta compresión acelerou a atracción gravitacional nunha "espiral inflacionaria" atraendo cada vez máis materia e comprimindo novamente, facéndoa caer sobre si mesma. Considerase que así se iniciou a formación de galaxias, estrelas e planetas.

O futuro da cosmoloxía

Nebulosa do Ollo de Gato.

A cosmoloxía asociada á outros ramos de investigación, como a informática e electrónica, está cada vez máis aumentando o seu nivel de complexidade.

Co advento do avance das ciencias de computación e a unión de enxeñarías das máis diversas, existen estudos para a construción dun supercomputador interconectado á outros espallados polo planeta onde se poida construír un universo virtual e observar a súa dinámica.

Moitas Universidades no mundo están empeñadas no proxecto do Universo virtual que poderá ser o gran paso para a investigación cosmolóxica do século XXI.

Véxase tamén

Bibliografía

Alemañ Berenguer, Rafael Andrés (2001). Tras los secretos del universo. Equipo Sirius. ISBN 84-95495-08-2.
Malcolm S. Longair (1999). La evolución de nuestro universo. Ediciones AKAL. ISBN 9788483230312.
Steven Weinberg (2003). Los tres primeros minutos del universo. Alianza. ISBN 9788420667300.
Rémi Brague (2008). La sabiduría del mundo. Encuentro. ISBN 9788474908329.