Las Grandes Cosmovisiones

LAS GRANDES COSMOVISIONES CIENTIFICAS

1. Las cosmovisiones científicas:

Todas las civilizaciones antiguas han tenido la necesidad de dotarse de historias que explicaran el mundo.

- Cosmología: Aparecían con frecuencia dioses que no solo eran los causantes de acontecimientos naturales, sino que jugaban un papel decisivo en la creación del universo. El objetivo de las cosmologías no era, por lo tanto, sastifacer necesidades intelectuales, sino paliar carencias psicológicas.

En el S.VI a. C. algunas habitantes de colonias Griegas, dejaron de conformarse con ese tipo de explicaciones y decidieron buscar respuestas a la realidad. No se conformaron con explicaciones que se limitaran a justificar ciertas creencias religiosas. Su curiosidad intelectual condujo a la elaboración de explicaciones mas completas del universo que denominaremos “cosmovisión científica”.

- Cosmovisión Científica: Se caracteriza los fenómenos observados y conocidos, coherentes al no caer en ninguna contradicción flagrante y razonable, de tal forma que es aceptada.

La imagen Griega del universo perduro con pocos cambios hasta el S. XVII cuando la acumulación de hechos que se contradecían con esas explicaciones que dieron lugar a la aparición de la teoría de la relatividad ha obligado a modificar nuestra imagen del universo.

2. La cosmovisión griega:

La gran intuición que guió a los filósofos y científicos griegos fue suponer que el cosmos estaba ordenado y que, por lo tanto, podía ser explicado y conocido.

La mayoría de los interrogantes que se plantearon estos primeros filósofos en dos grandes cuestiones: ¿cuáles son los componentes fundamentales de la materia? y ¿qué forma tiene el universo y qué lugar ocupa la Tierra y el ser humano en él?

2.1. Los componentes fundamentales de la realidad: Tales, Anaximandro y Anaxímenes, fueron los primeros en plantearse estas cuestiones. A continuación la escuela pitagórica, se preocuparon por la naturaleza y por los procesos de cambio, nacimiento, desarrollo y muerte. Creían que todas las cosas podían explicarse recurriendo a un principio único al que llamaron arjé una serie de procesos, desembocaba en la diversidad de la naturaleza. La escuela jónica se preocupo también por la forma de la Tierra y por la estructura del cosmo. La escuela pitagórica, en la que destaca que la Tierra era esférica y cuestiono el geocentrismo.

• La doctrina de los cuatro elementos: Según esta doctrina, defendida, entre otros, por Empédocles, solo existen cuatro elementos -tierra, agua, fuego y aire- a partir de los cuales se origina la multiplicidad de objetos que se manifiesta en la naturaleza; la combinación de esos elementos en distintas proporciones hace que los objetos sean diferentes.

• El atomismo: Según los atomistas Leucipo y Demócrito, la realidad estaría compuesta por una multiplicidad de átomos y por vacío. Aunque los átomos tendrían todos ellos una naturaleza igual, variarían por la forma o el tamaño, lo que permitiría explicar la multiplicidad de objetos existentes. El vacío, por su parte, les permite explicar el movimiento.

2.2. La astronomía griega: Los seres humanos han mostrado una predilección por estudiar atentamente el ciclo estrellado. De esta manera, se han descubierto regularidades en objetos que aparentemente manifestaban un comportamiento azaroso, o bien se han logrado realizar mediciones muy precisas. Pero los filósofos griegos no solo se dedicaron a acumular datos, sino que querían articularlos en una teoría coherente.

Los movimientos celestes que más les impresionaron fueron la rotación del cielo, el Sol y la Luna. Además de estos movimientos, se producían el ciclo de día-noche y el ciclo anual de la Tierra.

• La forma de la Tierra: Los primeros filósofos consideraron que la Tierra era plana, aunque acabó por imponerse la idea de que era esférica.

• El ciclo día-noche: Para explicar este ciclo diario se plantearon dos alternativas: o todo el cosmos daba vueltas alrededor de la Tierra o la tierra poseía un movimiento de rotación.

• El ciclo anual de la Tierra: Este ciclo podía explicarse suponiendo que la Tierra realizase un movimiento de traslación en torno al Sol.

Aristarco defendía una concepción heliocéntrica del universo según la cual el Sol se encuentra en el centro del cosmos y los demás astros daban vueltas a su alrededor. Pero en Grecia se da gran importancia a la percepción, por lo q si la Tierra se movía, ¿por qué razón no se percibía el movimiento? Por ese motivo prevaleció la concepción geocéntrica.

2.3. El cosmos aristotélico: Para Aristóteles el universo es eterno y limitado. Su concepción del universo es geocéntrica: los astros giran alrededor de la Tierra en órbitas homocéntricas.

Para explicar el movimiento de todos los astros que hay en el universo, Aristóteles recurrió a la antigua idea propuesta por Euxodo de las esferas concéntricas. Imagino que los cinco planetas conocidos, el Sol, la luna y las estrellas estaban hechos con un material transparente, puro, inalterable y sin peso al que denominó éter o quintaesencia.

Aristóteles concibió el movimiento de los astros como si fuera una pieza de relojería: el movimiento de la última esfera provoca, por rozamiento, el movimiento de la esfera contigua, que a su vez mueve la esfera que le sigue. Este cosmos lleno de éter y que se mueve con un, movimiento preciso y regular pasó a denominarse mundo supralunar, contrastando con el mundo sublunar.

El mundo sublunar coincide con el planeta Tierra; en él encontramos cuatro elementos: tierra, agua, aire y fuego. Cada uno de estos elementos ocupa un lugar natural: la tierra el fondo y sobre ella el agua, en cuya capa superior se encontrarían el aire y por último el fuego. La tierra es un lugar donde reina el desorden y el caos y donde todo está condenado al cambio y a la corrupción.

2.4. El Museo de Alejandría y el sistema ptolemaico: A partir del S. III a. C. la cultura griega se concentra en Alejandría, alrededor de una institución denominada Templo de las Musas que continuó la reflexión aristotélica, convirtiéndose en el centro de investigación más importante de la Antigüedad.

También trabajó en Alejandría Claudio Ptolomeo cuya obra más importante, la Sintaxis Matemática constituye un tratado sistemático sobre todas las observaciones de la astronomía griega realizadas hasta entonces.

Algunos astrónomos griegos, como Hiparlo; se habían dado cuenta de que los planetas parecían describir extraños bucles e su recorrido anual y habían observado que su velocidad y su brillo no eran constantes ni regulares, sino que variaban. Ptolomeo logró solucionar este rompecabezas con un sistema satisfactorio, aunque algo intricado: los planetas se movían en un círculo denominado epiciclo cuyo centro se iba desplazando al mismo tiempo que describía también un círculo alrededor de la Tierra llamado deferente.

3. La revolución científica:

El sistema ptolemaico constituyó un momento álgido en la historia de la ciencia por su gran capacidad para predecir fenómenos. Durante la Edad Media tales logros fueron olvidándose. Fueron los árabes quienes mantuvieron vivo el pensamiento griego, que pudo volver a resurgir en Occidente en el S. XIII.

La aparición de la obra de Aristóteles en el panorama intelectual europeo fue un catalizador para que se volviera a replantear esas antiguas cuestiones. De ese modo se origino la revolución científica, protagonizada por científicos como Copérnico, Tycho Brahe, Kepler, Galileo y Newton.

3.1. Nicolás Copérnico: El mismo año de su muerte, Nicolás Copérnico publicó La revolución de las orbes terrestres, un libro verdaderamente revolucionario que se puede considerar como el punto de partida de la ciencia moderna. El cambio decisivo fue situar el sol en el centro del cosmos en detrimento de una Tierra que pasaba a ser un planeta más que giraba alrededor del Sol. Copérnico atribuyó a la Tierra tres movimientos diferentes:

• Rotación diaria: el cosmos no tenía que dar una vuelta completa diaria alrededor de un planeta minúsculo como la Tierra.

• Traslación: el Sol pasaba a ser el astro inmóvil alrededor del cual el resto de planetas (incluida la Tierra) daban vueltas mediante este movimiento.

• Giro del eje de rotación de la Tierra: este movimiento justificaba la precesión de los equinoccios.

Si la Tierra daba vueltas diariamente a esa velocidad, acabaría por estallar en pedazos. Los movimientos de rotación y traslación entraban a su vez en contradicción con creencias muy arraigadas de su época.

3.2. Giordano Bruno: Aunque no era un científico en sentido estricto, Giordano Bruno fue un gran visionario. Fue el primer pensador que afirmó que el universo era infinito. Había infinitos soles y planetas habitados, aunque solo veíamos soles debido a su mayor tamaño y a las inmensas distancias que nos separaban. Fue condenado a morir en la hoguera porque su pensamiento contravenía la doctrina de la Iglesia.

3.3. Tycho Brahe: desempeño un papel destacado gracias a las numerosas observaciones de incalculables valor científico que fue acumulado a lo largo de los años.

• Una supernova, con lo cual pudo refutar la idea de que el cielo estrellado era inmutable.

• Un cometa, del que pudo observar su órbita y calcular su distancia de la Tierra mediante el paralaje. Esto le permitió saber que los cometas no podían ser fenómenos sublunares debidos a una llama de grasa seca, tal y como afirmaba Aristóteles. Al observar la órbita del cometa, también se fijó en que tenía que atravesar las supuestas esferas cristalinas, por lo que estas no podían existir.

3.4. Johannes Kepler: heredó los datos experimentales de su maestro Tycho Brahe y, a partir de ellos, consiguió superar sus propios prejuicios y los de su época en relación con los movimientos de los planetas. Comprobó que era imposible que las órbitas de los planetas fueran perfectamente circulares y su velocidad uniforme, por lo que, después de experimentar con diferentes figuras, llego a la conclusión de que la elipse era la figura geométrica que más se adecuaba al movimientote los planetas.

3.5. Galileo Galilei: es una de las figuras clave para comprender el desarrollo de la física y de la astronomía. En astronomía, su aportación fundamental fue la introducción del telescopio para observar y estudiar el cielo.

Las observaciones con el telescopio fueron cruciales para superar definitivamente el aristotelismo vigente. Se pudieron ofrecer datos incuestionables como, que había muchas más estrellas de las que se podía ver a simple vista, que el universo no estaba construido a la medida del ser humana: sus dimensiones eran desmesuradas en comparación con nuestro planeta.

Entre sus observaciones pudo apreciar manchas solares y cráteres y montañas en la Luna, lo que supuso el golpe definitivo a la creencia de que el mundo supralunar era perfecto e inmutable: un astro como el sol tenía imperfecciones y la Luna no era perfectamente esférica, pues poseía unos relieves parecidos a los terrestres.

Galileo asentó los cimientos de la ciencia física y, más concretamente, de la cinemática. Sus mayores logros fueron:

• Establecer el principio de inercia, según el cual un cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento uniforme a no ser que actúe alguna fuerza que le obligue a cambiar su estado. Por este motivo, un cuerpo lanzado perpendicularmente hacia arriba vuelve a caer en el mismo punto desde donde se lanzó a pesar del movimiento de la Tierra.

• Sus experimentos sobre la caída de los graves permitieron a Galileo demostrar que todos los cuerpos son atraídos por la misma fuerza, sin que influya la masa del cuerpo.

3.6. Isaac Newton: esta considerado como el científico más grande de todos los tiempos. Newton retomo el problema y, a partir del os estudios de Kepler y Galileo, le dio un nuevo enfoque y una nueva solución. Concibió que todo cambio en la naturaleza era regular y continúo, desarrollo un potente instrumento de cálculo que determina la velocidad o aceleración de un cuerpo en un instante cualquiera del tiempo: el cálculo infinitesimal. Sus otros dos grandes logros fueron las tres leyes de l movimiento de los cuerpos y la ley de la gravedad:

• Galileo había demostrado que el reposo y el movimiento uniformemente no necesitaba ser explicados. Por lo tanto, al análisis tenía que centrarse en la aceleración. Newton afirmó que todo cambio de velocidad era el efecto de la intervención de una fuerza. Cualquier cambio se producirá como efecto de una fuerza y la aceleración será justamente la manifestación de una fuerza. Por ultimo, Newton demostró que cuando se ejerce una fuerza sobre un cuerpo este reacciona con una fuerza igual pero de signo contrario.

• El segundo gran triunfo de Newton fue determinar que todos los cuerpos se ven afectados por la fuerza de gravedad. Esta fuerza determina el movimiento de un planeta o la caída de una manzana: es una ley universal, aplicada en todo el universo y que no permite hacer distinciones entre el mundo sublunar o el supralunar.

4. La cosmovisión actual:

El proyecto de investigación de la naturaleza iniciado con la revolución científica cosechó numerosos éxitos, por lo que era posible conocer toda la realidad sirviéndose únicamente de principios simples. Se investigaron y se elaboraron leyes de otros fenómenos, como la electricidad y el magnetismo, se llego a pensar que no quedaba ningún fenómeno pro explicar. Dos nuevas ramas de la física iban a revolucionar nuestro conocimiento de lo más pequeño, del microcosmos, y de lo más grande, del macrocosmos.

4.1. La teoría de la relatividad: Albert Einstein consiguió remover los fundamentos de la física gracias a dos trabajos que permitieron poner las bases para la cosmología actual: la Teoría de la relatividad especial y la Teoría de la relatividad general.

- Teoría de la relatividad especial:

El principio de la relatividad de Galileo, si queremos hallar la velocidad respecto del suelo de una persona que corre a una velocidad constante por el interior del vagón de un tren que también se mueve a velocidad constante, tendremos que sumar las velocidades del tren y de la persona. Este principio de la suma de velocidades es valido para cualesquiera que sena las velocidades en cuestión, pero un hecho experimental vino a contradecir esta teoría: la velocidad de la luz es la misma independiente de la velocidad a la que se mueve la fuente. Esto suponía que el principio de la relatividad de Galileo no era válido cuando se estudian cuerpos a una velocidad próxima a la luz.

Si la luz era una constante, entonces no podían serlo al mismo tiempo el espacio, el tiempo o la masa. El flujo del tiempo no podían considerarse más como un valor absoluto igual para todos los objetos; cada individuo lleva consigo su propia medida del tiempo. Y lo mismo ocurrís con la masa y la longitud de un cuerpo; esos datos no son absolutos, sino que dependen de la velocidad. Einstein consiguió deducir fue la famosa correspondencia entre masa y energía (E=mc2). El espacio y el tiempo, a partir de este momento, ya no podrán ser estudios de forma separada e independiente. Son términos correlativos, por lo que es obligado hablar del continuo espacio-temporal.

- Teoría de la relatividad general:

Newton había constatado que dos partículas se atraen con una fuerza proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de su distancia. Cuanto mayor sea la distancia, menor será la fuerza de atracción. Para Einstein esto era una incongruencia porque había demostrado que ninguna interacción puede propagarse a una velocidad mayor que la de la luz.

Einstein explicó la gravedad afirmando que la masa curva el espacio donde se encuentra, y esta curvatura provoca que un cuerpo como la Tierra esté sometido a la influencia de un cuerpo mayor como el Sol. Aunque el planeta se mueve en línea recta, el espacio por el que se mueve está curvado. La fuerza de la gravedad hay que considerarla como un efecto de esa curvatura espacial.

- Consecuencias cosmológicas:

Una de las consecuencias que se deducían de la relatividad era que el universo tenía que estar expandiéndose, pero la creencia en un universo fijo era tan firme en la época que incluso Einstein se negó a tomar en consideración esta conclusión. Edmund Hubble realizó unas observaciones decisivas para que esta idea tomara cuerpo: en 1924 descubrió que había otras galaxias más allá de la Vía Láctea y posteriormente comprobó que se estaban alejando entre sí. Si se alejaba, esto significaba que la materia del universo tenía que haber estado concentrada en un punto, por lo que los físicos Alpher, Gamow y Herman propusieron en 1948 el modelo del Big Bang.

4.2. La física cuántica: Desde el S. XIX empezaron a tomar ideas referentes a la naturaleza corpuscular de la materia, por lo que se recuperó la teoría atómica adaptada a los nuevos descubrimientos. Pero hasta el S. XX no se logró demostrar que los átomos no eran partículas sólidas e indivisibles, sino que estaban compuestas por protones, neutrones y electrones. Esta dispersión ha podido ordenarse en familias y en la actualidad parece establecido que la realidad se compone básicamente de quarks y leptones.

Pero todos estos descubrimientos exigían una nueva forma de entender la física, porque las teorías de Newton fracasaban. Investigadores como Werner Heisenberg o Edwin Schrödinger hicieron contribuciones esenciales para la nueva física, cuyas conclusiones podrían ser las siguientes:

• La materia y la energía manifiestan características de ondas y de partículas a la vez. La radiación electromagnética, que hasta entonces se había considerado como una onda, en algunos casos tenía un comportamiento corpuscular. Un electrón, que se consideraba como un corpúsculo, en algunos casos debía ser considerado como una onda. Ya no había alternativa entre onda y corpúsculo.

• El principio de indeterminación de Heisenberg establece que no podemos conocer con exactitud y al mismo tiempo la velocidad y la posición de una partícula. Nuestro conocimiento de la realidad tiene un límite, por lo que cuanta mayor exactitud obtengamos estableciendo la velocidad, con menos seguridad podremos establecer su posición. Algunos físicos consideran que la realidad no es más que una ilusión del observador.

5. La superación de la ciencia moderna:

Muchos físicos teóricos intentan encontrar una teoría capaz de unificar la relatividad y la física cuántica, lo que permitiría explicar mediante una única teoría tanto los fenómenos microscópicos como los macroscópicos. Para entender por qué el modelo de explicación científica actual está en crisis, es necesario volver atrás, a la revolución científica, donde encontramos las raíces del modelo explicativo vigente.

5.1. Del teologismo al mecanismo: El teleologismo considera que, de la misma manera que las acciones humanas responden a iniciativas, decisiones y proyectos, los fenómenos naturales responden a una finalidad. La explicación aristotélica de los movimientos es un modelo de este tipo de explicación: las piedras caen porque desean alcanzar su lugar natural, y el fuego se enrosca hacia el cielo por la misma razón. El teologismo no excluye la causalidad, pero considera que la cadena de causas y efectos no se sucede al azar, sino que está guiada por un fin determinado. El razonamiento teleologista acaba considerando que el universo entero tiene una razón de ser, que está pensando conforme a un plan original en el que el ser humano ocupa en lugar central.

El mecanicismo, por el contrario, considera que la naturaleza no es más que una compleja máquina, se demuestra con la analogía del reloj. Las manecillas de un reloj poseen un movimiento regular y constante. El mecanicismo considera que la naturaleza funciona del mismo modo que el reloj; en ella no hay nada sobrenatural, nada que no sea posible explicar recurriendo a las causas materiales.

La explicación teleológica se utilizó desde Grecia hasta los inicios de la revolución científica, cuando dejó de utilizarse para explicar los fenómenos naturales; no así los procesos biológicos, en los que había una resistencia a aceptar los principios del mecanismo. La idea de una materia inerte que, solo guiada por causas mecánicas, da lugar a todos los fenómenos naturales es problemática cuando intentamos aplicarla a los seres vivos. Parece que la materia posee principios activos que permiten que se organice de forma muy compleja.

5.2. La matematización de la realidad: La revolución científica no solo implicó que se buscaran explicaciones mecanicistas, sino también que se buscaran fórmulas matemáticas que describieran los sucesos que estaban ocurriendo. La ley de la gravedad de Newton fue uno de los triunfos más claros y evidentes de la nueva física. El problema con esta teoría es que no es capaz de explicar cuáles son los procesos físicos por los que dos cuerpos se atraen con una determinada fuerza. La ley nos permite medir numéricamente la fuerza de atracción, pero no dice nada sobre las causas físicas que provocaban realmente esa atracción. Ello suponía una violación del principio explicativo imperante en la época, es decir, del mecanicismo. Esta ley no era explicativa, pero lograba predecir fenómenos con una extraordinaria exactitud, por lo que aunque se critico a Newton por establecer una << acción a distancia >>.

5.3. El determinismo y la superación de la ciencia moderna: Una ley matemática permite predecir, solo con que introduzcamos ciertos valores iniciales, cualquier estado pasado, presente o futuro. Si consideramos que toda la realidad está regida por leyes matemáticas, tendremos que concluir que es posible pronosticar el estado futuro del universo, así como su origen. Uno de los inconvenientes de esta concepción es que no puede explicar cómo aparece el ser humano en el universo, pues nos vemos el la paradoja de admitir que nuestra libertad es fruto del determinismo. El tiempo no sería otra cosa que una ilusión, una percepción humana que surge en nuestra conciencia.

• La materia es en sí misma inerte y se ve forzada por agentes externos a actuar. El estudio de los procesos irreversibles llevado a cabo por personalidades como el premio Nóbel de Química ya Prigogine obliga a plantear una nueva noción de ciencia en la que el determinismo y la certidumbre no serán el criterio central.

• El cálculo infinitesimal se asienta sobre el supuesto de que realidad es continua, lo que obliga a considerar solo casos ideales, desde suponer que los cuerpos son puntos adimensionales con masa hasta pretender que describen trayectorias perfectas y sin turbaciones. Con los trabajos del matemático René TOM, ha empezados a tomar cuerpo una nueva teoría matemática llamada Teoría de las catástrofes, que se centra en el estudio de todos aquellos casos que la teoría clásica había descartado, de los comportamientos irregulares, azarosos y aparentemente caóticos.

6. ¿Física o metafísica?:

La física y las ciencias en general se ocupan de comprender la realidad, pero ya hemos visto que la tradición científica a menudo se desentiende de la propia realidad para agarrarse a la predecibilidad de los fenómenos. Lo que constituye propiamente la práctica científica es, una búsqueda de teorías predecibles y experimentales, existen numerosas personas que no solo desean obtener predicciones correctas. La mayoría de físicos que han desarrollado la física cuántica se han interesado por esta cuestión. Einstein, tenía una concepción realista de la realidad y consideraba que le mundo tenía que ser totalmente inteligible y explicable con leyes racionales. Encontramos otros físicos como Eddington que consideraba que la realidad, tal y como la describe la física cuántica, es fruto del espíritu humano; y aún hay otros científicos, como Niels Bohr, a los que esta cuestión no les preocupa en absoluto.

Tal y como hemos visto, a numerosos físicos les preocupa esta cuestión, pero cuando se pretende dirimirla entramos en un terreno propiamente filosófico y metafísico, en el que el método científico no puede aplicarse. La ciencia moderna nació al retomar Galileo y Newton la antigua cuestión filosófica sobre el cambio y el movimiento que había preocupado a todos los filósofos griegos de la Antigüedad.

Pero la metafísica y la filosofía no solo se han ocupado y se ocupan de la cuestión del movimiento. La metafísica abarca un campo más amplio del que se ocupas el científico.

Actividades de autoevaluación:

- Se caracteriza por los fenómenos observados y reconocidos.

- El arjé son los elementos naturales como: el agua, el aire, el apeiron y los números. Los filósofos son: Tales de Mileto, Anaximandro, Anaxímenes y los pitagóricos.

- La doctrina de los cuatro elementos, explica los objetos que manifiesta la naturaleza. Y el atomismo, que la realidad esta compuesta por átomos.

- La geocéntrica, dice que el centro del universo es la Tierra y en la heliocéntrica, el sol es el centro del universo.

- El mundo supralunar es que el cosmos esta lleno de éter y se mueve con un movimiento preciso y regular, y el sublunar es lo contrario.

- El epiciclo dice que los planetas se mueven en un círculo y el deferente dice que los planetas siguen en círculo alrededor de la Tierra.

- Por que las teorías que daban los científicos no se adecuaban con su visión de la vida.

- Copérnico decía desde un principio que el sol era el centro del cosmos y Ptolomeo decía q no. Y se parecen en que los dos estudiaron los movimientos de la Tierra.

- Se oponen el geocentrismo y la defendieron: Nicolás Copérnico y Johann Kepler.

- Los pensadores se llaman científicos.

- Galileo descubre con telescopio manchas solares y cráteres en la luna por lo tanto el mundo supralunar no es perfecto. Por otro lado Tycho Brahe mediante sus observaciones acumulo evidencias en contra del sistema aristotélico.

- Al ser la velocidad de la luz constante tiene un valor absoluto sin embargo el espacio y el tiempo son relativos porque dependen del observador.

- Porque no decía las causas físicas que provocaban realmente esa atracción.

- La aportación de Hubble ha sido que había otra galaxia más allá de la Vía Láctea.