Cosmología Aristotélica: Una Visión Orgánica del Cosmos

La cosmovisión de Aristóteles abarca la totalidad de los seres naturales, considerándolos dentro de un organismo: la physis, que posee el principio de su propio cambio y que cada uno de sus seres naturales posee. Aristóteles considera que la finalidad no es solo inmanente, es decir, que el propio cosmos tiene su propio principio, sino que la finalidad última de todo lo existente reside en Dios, causa primera y final de todo lo creado.

El cosmos aristotélico se divide en dos zonas principales, con la Tierra inmóvil en su centro:

Zona Sublunar

Esta zona comprende todo lo que está por debajo de la Luna. Todos los seres de esta región están formados por los cuatro elementos: agua, aire, tierra y fuego, constituidos por materia y forma. Estos elementos poseen sus propias cualidades y su movimiento es espontáneo, tendiendo hacia su lugar natural:

• La tierra, bajo el agua.
• El agua, encima de la tierra.
• El aire, sobre el agua.
• El fuego, sobre el aire.

Zona Supralunar

Esta zona incluye los astros que están por encima de la Luna, incluida esta. Se compone de esferas y astros, que son sustancias incorruptibles y eternas. Tienen un movimiento circular y giran en torno a la Tierra. Están compuestos de éter, un elemento incorruptible.

La Cosmovisión Mecanicista: Del Heliocentrismo a la Gravitación Universal

El cosmos, según Copérnico y Galileo, sigue siendo esférico. Sin embargo, el sistema solar se concibe como elíptico para Kepler y Newton. La naturaleza se percibe como regular y ordenada, escrita en caracteres matemáticos. El universo, creado por Dios, es finito en el tiempo como todo lo creado, pero su espacio es ilimitado.

La Edad Moderna marca la aparición de un nuevo paradigma: la naturaleza es considerada como una inmensa máquina regida por leyes sencillas e inmutables. Esta nueva forma de observar la naturaleza incorpora la experimentación y el uso de las matemáticas, además de la observación y la razón. La naturaleza está, de hecho, escrita en caracteres matemáticos. Este enfoque es determinista, no dejando espacio para la libertad humana, y el mecanicismo se extiende a toda la realidad.

Nicolás Copérnico: El Sol como Centro

Copérnico propone que el Sol (inmóvil) es el centro del universo. Describe un triple movimiento de la Tierra:

• Rotación sobre su propio eje.
• Traslación alrededor del Sol.
• Oscilación cónica y anual de su propio eje.

Galileo Galilei: Pionero de la Observación Astronómica

Galileo realizó observaciones cruciales con el telescopio:

• Observó los cráteres de la Luna.
• Descubrió los anillos de Saturno.
• Observó las fases de Venus, similares a las de la Luna.
• Comprobó que alrededor de Júpiter giraban cuatro satélites.

Su obra maestra fue Diálogos sobre los dos máximos sistemas del mundo. La defensa de su obra provocó su condena por parte de la Iglesia, resultando en prisión de por vida.

Isaac Newton: La Ley de la Gravitación Universal

Newton planteó que los planetas giran alrededor del Sol atraídos por una fuerza llamada gravedad. Pudo dar explicación a las leyes del movimiento de Kepler. Todo cuerpo físico que posee una masa genera un campo gravitacional, es decir, ejerce una atracción sobre los cuerpos celestes que están a su alrededor. El universo newtoniano era estático y de un tamaño invariable.

Las características del universo newtoniano son:

• Es infinito y eterno.
• Está conformado por la interacción de tres elementos imprescindibles e infinitos, independientes del observador: espacio absoluto, tiempo absoluto y la materia.

La Teoría de la Relatividad: Un Universo Flexible

La Teoría de la Relatividad de Albert Einstein revolucionó nuestra comprensión del espacio, el tiempo y la gravedad.

Relatividad Especial

La Relatividad Especial describe el movimiento de los cuerpos en ausencia de campos gravitatorios. Se basa en dos postulados fundamentales:

• El principio de la relatividad: Las leyes de la física son las mismas para todos los observadores en movimiento uniforme.
• La velocidad de la luz en el vacío es constante para todos los observadores, independientemente del movimiento de la fuente o del observador, y es la máxima velocidad que se puede alcanzar.

De estos postulados se concluye que la longitud disminuye con la velocidad (contracción de la longitud) y el tiempo se ralentiza con la velocidad (dilatación del tiempo). El espacio y el tiempo dependen del sistema de referencia y de la velocidad. Esto implica una multiplicidad de tiempos y espacios en paralelo, y la posibilidad de más de tres dimensiones. Además, la masa y la energía mantienen una relación de equivalencia: la masa se puede convertir en energía y viceversa (E=mc²).

Relatividad General y la Curvatura del Espacio-Tiempo

La Relatividad General generaliza el principio de la relatividad e incorpora la gravedad, buscando resolver la incompatibilidad existente entre la mecánica de Newton y el electromagnetismo.

Einstein imaginó el espacio-tiempo como una finísima tela que se dobla al colocar un objeto sobre ella. Para Newton, la gravedad era el hecho de que todos los cuerpos se atraen entre sí, como la Tierra nos atrae a nosotros o el Sol atrae a la Tierra y al resto de los planetas.

La curvatura del espacio-tiempo implica que el espacio se curva cuando un cuerpo tiene masa, y también el tiempo. Un objeto con masa deforma el tiempo, haciendo que este transcurra más lento. Cuanto mayor masa tiene un cuerpo, mayor es la deformación que produce en el tiempo. Por ejemplo, si estuviéramos en un agujero negro, el tiempo se detendría completamente; y si estuviéramos en el Sol, el tiempo transcurriría mucho más lento que en la Tierra. El tiempo y la longitud varían de un sistema de referencia a otro.

Las Transformaciones de Lorentz y la Complejidad del Universo

Las transformaciones de Lorentz y la teoría de la relatividad revelan la complejidad del universo:

• El tiempo fluye más rápidamente para un observador en un sistema de referencia en reposo que para un observador en un sistema de referencia en movimiento con velocidad constante.
• Las distancias en un sistema de referencia en movimiento parecen contraerse cuando son vistas por un observador en un sistema de referencia en reposo.
• La luz siempre viaja a la misma velocidad, la mayor velocidad posible, en cualquier sistema de referencia.