Unidad 4 – Página 123
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Resumen de Aristóteles a Newton

San Agustín , de acuerdo con el Génesis, estimó como fecha de la creación del Universo , unos 5.000 años a. de C. Los arqueólogos han establecido para el inicio de la actual civilización , el final del periodo de la última glaciación, 10.000 a.de C.. bastante próxima a la estimación de san Agustín.

Las primeras concepciones del Universo se basaron en modelo Geocentrista. Este modelo fue desarrollado por Aristóteles y Ptolomeo. La Tierra estaba estática en el centro del Universo y todo giraba según círculos perfecto alrededor del La Tierra. Modelo aceptado por la iglesia cristiana sin dificultad; y también por la sociedad científica desde el s IV a.de C. hasta el s. XVI

En los modelo Heliocéntricos, la Tierra ya no es el centro; sino que los planetas giran alrededor de las estrellas según órbitas elípticas. Este modelo fue formulado inicialmente por Copérnico ( 1543) y posteriormente desarrollado por Kepler y Galileo. Después, llegó Isaac Newton en 1684 y después de observar la trayectoria del los cometas y planetas con su telescopio de reflexión, escribió su obra maestra Philosophiae Naturalis Principia Matemáticadonde formuló su ley de la Gravitación Universal y su Mecánica Newtoniana.

Antes del siglo XX, nadie sugirió que el Universo se estuviera expandiendo o contrayendo. Los modelo consideraban que el Universo, o bien había existido desde siempre en un estado inmóvil; o bien había sido creado en el estado que hoy vemos más o menos, en un tiempo pasado finito.

Preguntas

¿Cómo interpretar el misterio de todo lo que vemos en el cielo? ¿ De dónde vienen los cometas? ¿ Existe realmente la gravedad? ¿ Qué es realmente la fuerza de gravedad? ¿Por qué se atraen los cuerpos? ¿Cómo se ejerce esta fuerza si ambos cuerpos no se tocan? ¿Cómo se propaga la gravedad y a qué velocidad? ¿Por qué las órbitas de los planetas son elípticas en lugar de circulares ?

Antecedentes: Teorías Geocéntricas

Aristóteles (384-322 a.C.) filósofo y científico griego que está considerado como uno de los pensadores más destacados de la antigua filosofía griega. En su obra Metafísica (340 a.de C.) , postula la existencia de un Universo finito, donde no existe el vacío, formado por una serie de esferas concéntricas.

La Tierra es una gran esfera, se encuentra en el centro del Universo y está en reposo. Considera que el Universo es geocéntrico y geoestático y los planetas siguen órbitas circulares y uniformes.

Aristóteles estaba convencido, por razones místicas, de que la Tierra era el centro del Universo y que el movimiento circular era el más perfecto.

Aristóteles considera que los planetas se movía por esferas, constituidas por una sustancia purísima y transparente, que rodeaban a la Tierra. Las esferas celestes son partes de la maquinaria física que mantenía en movimiento los cuerpos celestes. Los cuerpos celestes permanecían engarzados como diamantes a todos los cuerpos celestes visibles. Aristóteles pensó que una “fuerza divina” que transmitía sus movimientos a todas las esferas desde la más externa, o esfera de las estrellas fijas, a la más interna, o esfera de la Luna.

El modelo de Aristóteles fue ampliado por Ptlomeo en el siglo II de C. Hasta llegar a un modelo cosmológico completo. La Tierra permanecía en el centro rodeada de 8 esferas que trasportaban a la Luna, el Sol, las estrellas y los cinco planetas conocidos entonces, Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno.

Los planetas se movía en las esferas más pequeñas. La esfera más externa, trasportaba a los denominadas estrella fijas, Las cuales permanecían en la misma posición relativa. Ptolomeo y sus discípulos, nunca describieron lo que había detrás del círculo más externo.

El modelo de Ptolomeo fue aceptado por la Iglesia Cristiana como un modelo cosmológico coherente con las Escrituras. Además dejaba suficiente espacio fuera de la capa más externa para el cielo y el infierno.

En la Edad Media la gente leyó a Aristóteles y se preguntaba, por qué los objetos se mueven alrededor de la Tierra. La respuesta era que los objetos anhelaban moverse junto a la Tierra. Por qué los objetos se paran después de ponerlos en movimiento. Se paran porque se cansan de moverse. Estos eran los pensamientos de Aristóteles , que estuvieron vigentes durante 2.000 años hasta el inicio de la física moderna que empezó con Isaac Newton y Galileo.

Cuando los antiguos miraban al cielo ¿qué pensaban? El cielo estaba lleno de misterio y de preguntas.

La historia de la civilización es la historia de nuestros mitos. Antes de Newton y Galileo, estuvimos hundidos en el misterio de la supersticiones del Universo. La gente creía en diferentes tipos espíritus y de demonios. ¿cómo se movían los planetas? Era un misterios.

Teorías Heliocéntricas

En 1514, un cura polaco, Nicolás Copérnico , por miedo a la iglesia, circulo su modelo anónimamente. Su idea es que el Sol esta estacionario en el centro y la tierra y los planetas se movían alrededor del Sol en órbitas circulares.

Desgraciadamente, los argumentos expuestos por Copérnico no convencieron a su iglesia. Martín Lutero le tachó de hereje, y la Iglesia católica puso el libro de Copérnico en el Index Librorum Prohibitorum, llegando a condenar a uno de sus defensores, Giordano Bruno, a ser quemado en la hoguera.

Cien años más tarde, el alemán Johannes Kepler y el italiano Galileo Galilei, apoyaron públicamente la teoría copernicana. Galileo fue acusado de hereje , afortunadamente para él, confesó su herejía el 23 de junio de 1633, de rodillas ante sus juzgadores, siendo por sentencia obligado a la retractación pública, para poder salvar su vida.

En 1609, Galileo acabo definitivamente con la teoría de Aristóteles/Ptolomeo. Galileo inventó un telescopio y empezó a observar las trayectorias de los planetas. Se dio cuenta que Júpiter estaba acompañado en su órbita por varios pequeños satélites o lunas que giraban a su alrededor. Esto demostraba que no todo tenía que girar alrededor de la Tierra, como Aristóteles y Ptolomeo habían supuesto. Al mismo tiempo Kepler , había modificado la teoría de Copérnico y sugería que los planteas no seguían órbitas perfectamente circulares sino elípticas. Por fin las observaciones se ajustaban predicciones de los modelos.

La Manzana de Newton

Halley en 1066 – Presagio de la derrota y muerte del Rey Harold de Inglaterra frente a Guillermo el Bastardor

El 14 de octubre de 1066 pasó un cometa ( el Halley ) cerca de la colina de Senlac, a 11 km de Hasting, al sur de Londres. El cometa cubrió el cielo en el campo de batalla de Hasting. El cometa asustó a las tropas del rey Harold el Sajón , el último rey anglosajón de Inglaterra. Entonces un joven duque normando, Guillermo el Bastardo, avanzó y derrotó al rey Harold, creando la actual monarquía británica.

En 1683, el mismo cometa Halley volvió a pasar encima de los cielos de Londres. Ahora la pregunta era, ¿se va a morir el rey de Inglaterra? ¿de dónde vino ese cometa? ¿ por qué tenemos mensajeros que viene del cielo?.

Entonces Isaac Newton se interesó por los cometas.

Cuando tenía 23 años, Isaac Newton descubrió la fuerza de la gravedad. Cuenta la Historia , que estando un día Isaac andando por su casa de Wilsthorpe, vio caer una manzana al suelo. Luego miro al cielo, vio la luna y se preguntó si la manzana cae ¿ la luna también cae?. Y su respuesta fue, Sí, también cae. Esta respuesta terminó con miles de años de especulaciones acerca del misterio del movimiento de los planetas.

La luna también está en caída libre , igual que la manzana. Pero la luna no toca la Tierra, porque la Tierra es redonda y la Luna da vueltas alrededor de la Tierra. La Luna está ligada a la Tierra por la fuerza de la gravedad. El problema que tuvo Newton era que en 1600 el nivel de las matemáticas no eran suficiente para describir el movimiento de la Luna alrededor de la Tierra y describir mediante una ecuación el movimiento de caída libre de la luna hacia la Tierra. Entonces Isaac Newton creo el cálculo de la velocidad, tal como hoy nos lo enseñan en el colegio. Gracias a esto, Newton descifró el movimiento de la Luna.

Newton había deducido que si él entendía el movimiento de la Luna, también entendería el movimiento de los demás planetas del sistema solar. Isaac Newton al descubrir el telescopio de reflexión, ya podía también seguir la trayectoria de famosos cometa que había terminado con los anglosajones en Inglaterra.

Un adinerado inglés, Edmund Halley decidió ir a Cambridge para hablar con el ilustre científico Isaac Newton. Halley preguntó qué opinaba del cometa que tanto había fascinado a los ingleses durante tantos años. La respuesta de Isaac fue sencilla. Este cometa sigue una trayectoria de una elipse perfecta porque se está moviendo atraído por una fuerza inversa al cuadrado de la distancia. He seguido al cometa todos los días con mi telescopio y sigue perfectamente la trayectoria predicha por mis ecuaciones matemáticas. Entonces Halley le dijo qué por qué no publicaba tan extraordinario trabajo. Halley se dio cuenta que Newton había descubierto el secreto de las estrellas y el secreto del cielo. Hasta entonces, nadie había entendido de dónde venían los cometas. Newton le contestó, que eso costaba dinero y que él , pues no lo tenía.

La respuesta de Halley fue que él pagaría la publicación de tan extraordinario descubrimiento en todas las lenguas: y así nació “Pincipia”. Newton había desentrañado la primera de las fuerzas del Universo: la Gravedad

En 1687 Isaac Newton publicó su Philosophiae Naturalis Principia Matemática. Posiblemente este sea una de las publicación más importantes jamás publicadas por el Hombre. En este libro se describen matemáticamente, por primera vez, las trayectorias en el tiempo y en el espacio de los objetos del Universo. Con este libro, Newton inicia la física del Universo, presenta los modelo matemáticos necesarios para analizar estos movimientos astrales. Ya era posible calcular las fuerzas que gobiernas el movimiento de los planetas y de cualquier otro objeto, balas, piedras, cohetes … cualquier cosa que pueda moverse.

Además Newton postuló la ley de la Gravitación Universal: cada cuerpo en el Universo es atraído por cualquier otro cuerpo con una fuerza que es tanto mayor cuanto más masa tuvieran los cuerpos y cuanto más cerca estuvieran el uno del otro.

La gravedad es la causa de que la Luna se mueva en una órbita elíptica alrededor de la Tierra, y de que la Tierra y los planetas sigan caminos elípticos alrededor del Sol.

Incluso hoy en día, cuando lanzamos una sonda al espacio o un cohete para situar satélites alrededor de la Tierra, no usamos las ecuaciones de Einstein. Las ecuaciones de Einstein se usan cuando el objeto se mueve cerca de la velocidad de la luz o se encuentra cerca de un agujero negro. Hoy en día seguimos usando las ecuaciones gravitatorias de Newton. Son tan precisas, que cuando lanzamos una sonda a través de los anillos Marte, usamos exactamente las mismas ecuaciones que escribió Newton.

Principios de la Mecánica de Newton

Newton no solamente inició el cálculo de las trayectorias de los plantes, también inició la mecánica. Nuestras máquinas operan según los principios de la mecánica de Newton:

1) Un objeto en movimiento seguirá en movimiento para siempre a menos que una fuerza externa se lo impida. Aristóteles decía que un objeto en movimiento seguiría en movimiento hasta que se cansara.

2) La Fuerza es la masa por la aceleración. La máquinas de vapor, los motores de explosión interna, la bicicleta, cualquier máquina que utilizamos, se mueve según este principio.

2) Por cada acción hay una reacción igual y opuesta. En este principio de basa los cohetes, los aviones a reacción. Gracias a este descubrimiento el hombre creó cohetes para surcar los cielos

Consecuencias de la Mecánica de Newton

Cuando el Hombre descubrió la primera fuerza del Universo, la Gravedad, se inició la primera revolución industrial y con ellas otras revoluciones sociales y todo porque un joven de 23 años dijo, sí, la luna también cae , al igual que lo hace la manzana desde el árbol.

El origen del universo ha sido discutido según las distintas cosmologías primitivas. La tradición judeo-cristiana-musulmana, el Universo comenzó en un cierto tiempo pasado finito y no muy lejano. Había una Causa Primera para explicar la existencia del Universo. San Agustín , de acuerdo con el Génesis, estimó como fecha de la creación del Universo , unos 5.000 años a. de C. Los arqueólogos han establecido para el inicio de la actual civilización , el final del periodo de la última glaciación, 10.000 a.de C.. bastante próxima a la estimación de san Agustín.

Problemas de la Ley de la Gravitación Universal de Newton

La teoría de la gravedad de Newton, no explica por qué los objetos se atraen unos a los otros ni tampoco dice nada del origen de la energía que desarrolla esta fuerza de atracción entre dos cuerpos. ¿Por qué se atraen los cuerpos? ¿Cómo se ejerce esta fuerza si ambos cuerpos no se tocan?

Cómo se propaga la fuerza de la gravedad a través del vacío al infinito y a qué velocidad.

La órbita del planeta Mercurio, no es una elipse cerrada, tal y como predecía la teoría de Newton. Mercurio se desplaza a los largo de una elipse que va rotando en cada órbita, en un movimiento que se conoce como precesión. Para el caso de cuerpos de masa grande y cortas distancias , hay que aplicar la teoría de la relatividad. Hay que reconocer que la discrepancia es únicamente de 46 segundos de arco por siglo, el uso de la Relatividad General es necesario para cálculos de alta precisión.

Tampoco la ley de Newton predice adecuadamente la velocidad de rotación de las Galaxias. Esta observación nos ha llevado a formular la hipótesis de la existencia de la materia oscura. La Tercera ley de Kepler establece que los periodos de rotación de los cuerpos crecen con la distancia a la que se encuentran del cuerpo masivo.

¿Y qué dice la teoría de la relatividad sobre la fuerza de la gravedad?

Einstein afirmó que la fuerza gravedad no existe, es una ilusión nuestra. La materia de los cuerpos situados en el sistema espacio-tiempo provoca . que éste se deforme.

La aparente fuerza de atracción que ejerce la Tierra sobre los objetos, es en realidad una consecuencia del efecto de la geometría del espacio-tiempo. La Tierra deforma el espacio-tiempo de nuestro entorno, y es el espacio el que realmente nos empuja hacia el suelo. El espacio-tiempo nos “aplasta” hacia el centro de la Tierra ., que no existe realmente no existe la atracción gravitatoria.

Además, la teoría de la relatividad general, explica la fuerza de la gravedad mediante la existencia de los gravitones. El gravitón es una partícula asociada al campo gravitatorio que provoca dicha fuerza.

Resumen de Aristóteles a Newton. (s. f.). elorigendelhombre.com. Recuperado de https://goo.gl/0GziKI

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