Estructura del universo: evolución de los modelos cosmológicos desde Aristóteles hasta Copérnico

1. Estructura del universo

Modelo actual del universo

Es el resultado de observaciones y estudios llevados a cabo por multitud de personas a lo largo de miles de años, en un continuo afán de dar respuesta a las preguntas que se iban planteando. La historia de los distintos modelos del universo es un claro ejemplo de una de las características principales de la ciencia: los conocimientos científicos son provisionales, no dogmáticos, es decir, las teorías y modelos solo son válidos mientras explican las observaciones, y cuando dejan de explicarlas se elabora una teoría o modelo que sustituya al anterior. Esto es lo que se conoce como provisionalidad.

Nota: un modelo es una representación mental de lo que ocurre en la naturaleza que debe cumplir dos condiciones:

1. Explicar las propiedades o hechos observados.
2. Predecir nuevas propiedades o hechos.

Modelos

En las primeras civilizaciones predomina lo mítico y religioso sobre el razonamiento. Las primeras preguntas fueron:

• 1.ª pregunta: ¿tiene la Tierra fin?
  • Posible respuesta 1: la Tierra es infinita. Respuesta incómoda: puesto que el concepto de infinito siempre ha sido algo desagradable para la mente del hombre.
  • Posible respuesta 2: la Tierra debe tener una extensión finita y debe estar rodeada de océanos.
• 2.ª pregunta: ¿qué es lo que impide que el agua de los océanos se caiga y desaparezca?
  • Posible respuesta 3: el cielo debe ser una cúpula o bóveda que encierre la Tierra.

Quedó así definido el modelo del universo-caja: la Tierra es una superficie plana o rodeada de océanos y cubierta por una cúpula invisible. Las estrellas fijas (astros que emiten luz) están situadas sobre la cúpula invisible, que gira alrededor de un punto fijo en el cielo.

Nuevas preguntas:

• ¿Qué sostiene este universo? ¿4 tortugas gigantes?
• Si la Tierra es plana, ¿cómo se explica la visión de las velas de los barcos en el horizonte?
• Si la Tierra es plana, ¿cómo se explica la proyección circular de la sombra de la Tierra en los eclipses de Luna?
• ¿Cómo se explican los movimientos de los planetas (astros errantes), los cuales no se comportaban como las estrellas fijas, sino de forma aparentemente errática?

Las respuestas a algunas de las anteriores preguntas solo eran posibles abandonando el modelo anterior y construyendo un nuevo modelo que explicase los hechos observados.

Modelos del universo racionales

A. Modelo geocéntrico (Aristóteles)

El nuevo modelo, que comenzó a elaborarse hacia el año 450 a. C. y cuyo principal defensor fue Aristóteles, se denominó modelo geocéntrico:

1. La Tierra es esférica y permanece fija e inmóvil en el centro del universo.
2. Las estrellas fijas, el Sol y los planetas se encuentran situados sobre un conjunto de esferas concéntricas invisibles que rodean a la Tierra y se mueven a su alrededor con velocidad constante, describiendo órbitas circulares (movimiento circular uniforme).

Medida de las dimensiones de la Tierra: Eratóstenes midió el radio de la Tierra en el año 230 a. C. (geo: tierra; geometría: medición de la tierra).

B. Modelo geocéntrico (Ptolomeo)

Como el modelo de Aristóteles no explicaba el movimiento de los planetas, Ptolomeo elaboró otro:

1. La Tierra es esférica y permanece fija e inmóvil en el centro del universo.
2. El Sol, la Luna y los planetas visibles desde la Tierra se desplazan cada uno en su propia esfera transparente, describiendo movimientos circulares alrededor de la Tierra y, además, los planetas describen pequeños círculos llamados epiciclos, cuyo centro se mueve en una órbita circular llamada deferente alrededor de la Tierra. Es decir, los planetas describen espirales en torno a la Tierra.

C. Modelo heliocéntrico (Copérnico)

Copérnico descubrió que el modelo de Ptolomeo podía simplificarse si se consideraba al Sol como centro del universo, en lugar de la Tierra. Nació así el modelo heliocéntrico:

1. El Sol es el centro del universo.
2. La Tierra, además de girar sobre sí misma, se mueve junto con el resto de los planetas alrededor del Sol, describiendo órbitas circulares.

Posteriormente, Kepler y Galileo dieron nuevos avances que completaron esta revolución en la comprensión del universo.