Carrito

En muchos de los cursos de astronomía que imparto me preguntáis cuál es mi astrónomo favorito. Y lo siento, pero la respuesta no es fácil. Es como preguntarle a un niño “¿eres más de papá o de mamá?” Aunque si he de confesar quien está en mi Top 5 de astrónomos favoritos, no puedo olvidarme de Johannes Kepler. Pillad gafas de sol que se avecinan datos deslumbrantes.

Un poco de contexto

Este alemán nacido en 1.571 en Weil der Stadt me tiene enamorado. Por su empecinamiento, por su pensamiento lateral y, en mi opinión, por ser el padre de la nueva astronomía. (Ahora es cuando Copérnico se levanta en plan zombie, me timbra en la puerta con semblante ultrajado y yo le recibo con un ejemplar de Astronomia Nova en la mano :).

Bromas aparte, Kepler es universalmente conocido por sus “tres leyes del movimiento planetario“. Las Leyes de Kepler, como se les conoce habitualmente, fueron nombradas como tales por Joseph de Lalande en el siglo XVIII.

Su padre, Heinrich Kepler, fue un soldado que abandonó a su familia. Su madre, Katharina Guldenmann, era la hija del alcalde de Eltingen, un pueblo cercano a Weil der Stadt (conocido por ser la puerta a la Selva Negra).

Los estudios de Kepler

A los 18 años Kepler ingresa en la Universidad de Tübingen y es educado bajo un riguroso sistema curricular establecido por la reforma Protestante instaurada 50 años antes. En Tübingen fue instruido por Michael Mästlin (os recomiendo ampliar información sobre él) fiel defensor por aquel entonces del modelo Copernicano. Y, por lo tanto, Kepler, fue instruido en dicho modelo.

Kepler tenía planeado hacer carrera en teología pero, cuando quedó libre una plaza en matemáticas en el seminario de Graz, en 1594, sus profesores le recomendaron como el más capacitado para el puesto. Y todos le agradecemos que escogiese mates antes que “reli”.

Fue en Graz, donde Kepler desarrolló sus primeras teorías en astronomía, que publicó en Mysterium Cosmographicum en el año 1596. En esta publicación pone de manifiesto un sistema planetario genial, donde mezclaba el modelo copernicano y la geometría regular. Este modelo particular anida un cubo dentro de una esfera, una pirámide dentro de una esfera y así sucesivamente, intercalando esferas y poliedros regulares. Un ejemplo gráfico vale más que mil palabras:

Modelo expuesto en el Museo Técnico de Viena, Austria.

Kepler, fascinado con el sistema Copernicano, intentó aunar matemática y heliocentrismo en este modelo. Representando la escala de las dimensiones mostradas por Copérnico en su modelo heliocéntrico. Aunque hoy sabemos que este modelo no es correcto, suponía un verdadero cambio en la mentalidad de la época.

Kepler y su relación con Tycho Brahe

Gracias a la fama de su primera obra, Kepler, mantuvo correspondencia con el que, por aquel entonces, era el más afamado astrónomo europeo: Tycho Brahe. Estas cartas versaban, sobre todo, acerca de los modelos heliocéntrico y geocéntrico, y sobre cómo ambos no llegaban a predecir con exactitud la posición de los planetas. Esta era la principal preocupación de Kepler y de muchos otros matemáticos y astrónomos de la época.

Cabe destacar que Tycho Brahe era un firme defensor de la idea aristotélica del universo. El universo supralunar (todo aquello que está más allá de la Luna), ideal y perfecto, invariable al paso del tiempo; el universo sublunar, caótico y sujeto a cambios. Ay, Tycho, Tycho, vaya baño de realidad te dió SN 1572.

supernova-sn1572-tycho
Supernova SN1572

Que por si no lo sabéis, fue una supernova ocurrida en 1572, observada por Tycho Brahe en lo que él consideraba el univeso supralunar, perfecto… invariable… Pero, si es invariable ¿por qué hay una estrella nueva que antes no había? Pobre Tycho… ¡Pero eso es otra historia! Sigamos.

El modelo Tychónico representa a los planetas orbitando el sol pero todos ellos orbitan alrededor de la Tierra.

Modelo Tychónico. El punto central es la Tierra, a su alrededor orbita la Luna y, alrededor de ambos orbita el Sol. Alrededor del Sol orbitan el resto de planetas

En la siguiente animación se observan perfectamente los movimientos descritos por Tycho Brahe.

Esta relación postal entre ambos hace que Brahe decida invitar a Kepler a Praga para unirse a su equipo de matemáticos. Su principal tarea fue calcular la órbita de Marte, a partir de las observaciones que había hecho el propio Brahe.

Ya en 1601, días después de la muerte de Brahe (que da para otro artículo), Kepler es nombrado Matemático del Imperio (suena en mi cabeza The Imperial March), y por lo tanto, sucesor de Brahe.

Las tres Leyes de Kepler

En 1609 publica Astronomia Nova, una obra única para la época y que trataba no solo sobre sus trabajos astronómicos, sino sobre la historia de sus descubrimientos científicos. En esta obra se enuncian dos de sus tres leyes para los movimientos planetarios.

Ergo ellipsis est Planetæ iter.

Traducción: Por lo tanto los planetas discurren por una elipse.

p285 Astronomia nova

La segunda ley no aparece en la edición de 1609 tal y como la conocemos hoy, sino de dos maneras diferentes, lo que, los escolásticos han dado por llamar “la ley de la distancia” y la “ley del área”:

Caput XXXII. Virtutem quam Planetam movet in circulum attenuari cum discessu a fonte.

Traducción: Capítulo 32. La fuerza que mueve al planeta en círculo se atenúa con la distancia de la fuente.

p.165 Astronomia Nova

¿Lo oléis? Si amigos astroaficionados, yo también lo huelo. La ley del cuadrado inverso subyace en esas palabras. ¡Kepler eres un genio! Cabe aclarar que no fue él el que enunció la ley del cuadrado inverso, pero algo se olía el muchacho.

La “ley del área” no le quedó demasiado bien explicada en la edición de 1609 y mi latín no está tan fresco como para traducirlo. Así pues, os dejo a continuación la revisión que hizo él mismo en 1621 en su Epitome Astronomiae Copernicanae:

Dictum quidem est in superioribus, divisa orbita in particulas minutissimas æquales: accrescete iis moras planetæ per eas, in proportione intervallorum inter eas & Solem.

Traducción: Se ha dicho anteriormente que, si la órbita de un planeta es dividida en trozos más pequeños de igual tamaño, el tiempo que pasa el planeta en ellos se incrementa con el radio de la distancia entre ellos y el Sol.

p668. Epitome Astronomiae Copernicanae

O sea, que el planeta tarda más tiempo en moverse a lo largo de su órbita si está mas lejos del Sol… (Kepler regalándonos pistas de la variación de la velocidad angular) por lo que, una línea que uniere el Sol y un planeta barrerá iguales áreas en un mismo periodo de tiempo independientemente de los puntos de origen que escojamos a lo largo de la órbita.

La primera ley ya le daba un sopapo a cualquiera de los modelos occidentales, que se basaban en movimientos planetarios circulares. Pero es que la segunda ley encima les decía “la órbita de los planetas no sólo no es un círculo perfecto, sino que encima su velocidad de traslación no es constante”.

Pensad, tan solo un segundo, en el trabajo mental que supusieron los cálculos que tuvo que hacer. Procesar todas las observaciones que había hecho Brahe sobre Marte y darles forma de ecuaciones.

Harmonices Mundi

Y para terminar, en su libro Harmonices Mundi (una verdadera maravilla, donde relaciona las armonías musicales con el Cosmos), enunció su tercera ley:

El cuadrado del periodo orbital es proporcional al cubo del semieje mayor de su órbita.

cap 5 Harmonices Mundi

O sea que, cuanto más lejos está el planeta del Sol, más tarda en trasladarse alrededor de este.

Y estas leyes, o más correctamente, el estudio de las Leyes de Kepler, fue lo que le llevó a Sir Isaac Newton a formular su ley de gravitación universal en 1685.

Los trabajos de Kepler no terminaron con Harmonices Mundi, creó varios calendarios con la mayor precisión de la época, estudió la óptica… Porque por cierto, todas las investigaciones de Kepler sobre el movimiento de los planetas los hizo antes de la aparición del telescopio.

Reflexiones finales

Para concluir, me gustaría hacer notar la dualidad que debió vivir Kepler. Por un lado experimentó los coletazos de la edad media (a su madre la juzgaron por brujería nada menos), una época de oscurantismo y misticismo. Por otro, lado fue un visionario que supo no sólo aceptar las ideas de Copérnico contraviniendo la norma de la época, sino que además le dio un nuevo enfoque llegando revolucionar la cosmología de la época.

Personalmente admiro a Kepler porque lo considero el padre de la Astronomía Moderna, sin desmerecer en absoluto a Copérnico. Porque si Copérnico fue el que plantó la semilla de la Revolución, Kepler la regó y abonó.

El De Revolutionibus Orbium Caelestium de Copérnico, fue gafado a corto plazo debido al Ad lectorem de hypothesibus huius operis, prefacio escrito por el editor y predicador luterano Andreas Osiander que decía así:

(…) es el deber de un astrónomo componer la historia de los movimientos celestes a través de un estudio cuidadoso y experto. Debe concebir y divisar las causas de estos movimientos o hipótesis acerca de estos. Ya que no puede de ninguna forma atenerse a las causas verdaderas, adoptará cualesquiera que sean las suposiciones que le permitan calcular estos movimientos correctamente (…). El presente autor se ha dedicado a ambos deberes con excelencia. Estas hipótesis no necesitan ser verdaderas ni probables. Al contrario, si junto a las observaciones proveen un cálculo consistente, eso es ya por sí suficiente (…). Porque este arte, que quede claro, ignora completa y absolutamente las causas de lo aparente. Y si algunas causas son divisadas por la imaginación, como de hecho muchas son, no significa que sean adelantadas para convencer a nadie de que son verdad, sino meramente para proveer una base confiable a los cálculos. De igual modo, dado que diferentes hipótesis son a veces ofrecidas para una misma [causa] (…) el astrónomo elegirá como primera aquella hipótesis que sea más fácil de aprehender. El filósofo buscará tal vez, en cambio, la apariencia de verdad. Pero ninguno va a entender o a declarar nada con certeza, al menos que le haya sido divinamente revelado (…). Que nadie espere nada cierto de la astronomía, porque esta no puede concebirlo, y que se evite aceptar como verdad, ideas concebidas para otro propósito y así no acabar su estudio más tonto de lo que era cuando comenzó.

De Revolutionibus Orbium Caelestium Prefacio de Andreas Osiander

¿Os dais cuenta de lo que hizo Osiander en el prefacio? Se podría resumir en: “mira, este libro está muy bien como entretenimiento, pero ten claro que todo es fantasía y la tierra es plana” (lo de la tierra plana es de mi cosecha, pero sirva para enfatizar cuan equivocado estaba Osiander y el daño que hace no valorar siquiera las ideas innovadoras, por muy extravagantes que puedan resultar).

Kepler fue capaz, con su imaginación, razonamiento y fundamentación matemática, de desterrar las dudas que había sobre la obra de Copérnico. Abriendo de par en par ventanas y puertas para ventilar los últimos “tufillos” de la Edad Media y dar paso a la Astronomia Nova.

Un saludo y buenos cielos.

Mario F. López

Mario F. López

Más de 15 años de afición por la astronomía lo han convertido en todo un océano de conocimiento, una biblia de la astronomía. Puedes preguntar lo que quieras, Mario seguro que lo sabe. Además, es el encargado de los contenidos educativos y online.

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