CAMPO DE ESTUDIO E IMPORTANCIA DE LA
ATRONOMÍA
*ASTRONOMIA EN EL SIGLO XVIII:
Tras la época de Newton,
la astronomía se ramificó en diversas direcciones. Con la ley de
la gravitación universal, el viejo problema del
movimiento planetario se volvió a estudiar como mecanica celeste. El
perfeccionamiento del
telescopio permitió la exploración de las superficies de los
planetas, el descubrimiento de muchas estrellas débiles y la
medición de distancias estelares.
El sistema de medición mas adecuado era el de triangulación o
paralaje, que consiste en realizar dos observaciones del mismo objeto en lugares diferentes y a
la misma hora. El objeto observado parecera desplazarse con respecto al
fondo estrellado de acuerdo a su distancia. Al calcular el angulo de
desplazamiento y conociendo la distancia que separa los dos puntos de
observación se puede encontrar la distancia al objeto.
La realización del paralaje requirió la utilización de
sistemas de medida de tiempo precisas, así como de medición
exacta de las distancias geograficas, esto solo se logró cuando
las necesidades principalmente navieras llevaron al desarrollo de
cronómetros mas exactos y de la ciencia de la cartografía.
En 1718 el astrónomo inglés Edmund Halley (que ya había
calculado la órbita elóptica de 'su' cometa, en 1682),
descubrió que tres de las estrellas mas brillantes - Sirio,
Proción y Arturo - no se hallaban en la posición registrada por
los astrónomos griegos. Halley llegó a la conclusión de
que las estrellas no se hallaban fijas enel firmamento, sino que se
movían de una forma independiente. El movimiento es muy lento y tan
imperceptible que, hasta que pudo usarse el telescopio, parecían
encontrarse fijas.
En 1785, Herschel sugirió que las estrellas se hallaban dispuestas de
forma lenticular en el firmamento. Si contemplamos la Vía Lactea,
vemos un enorme número de estrellas; pero cuando miramos el cielo en
angulos rectos a esta rueda, divisamos relativamente menor número
de ellas. Herschel dedujo de ello que los cuerpos celestes formaban un sistema
achatado, con el eje longitudinal en dirección a la Vía
Lactea. Hoy sabemos que, dentro de ciertos límites, esta idea es correcta,
y llamamos a nuestro sistema estelar Galaxia, otro término utilizado
para designar la Vía Lactea (galaxia, en griego, significa
«leche»).
Herschel intentó valorar el tamaño de la Galaxia. El recuento de
muestras de estrellas en diferentes puntos de la Vía Lactea
permitió a Herschel estimar que debían de existir unos 100
millones de estrellas en toda la Galaxia. Y por los valores de su brillo
decidió que el diametro de la Galaxia era de unas 850 veces la
distancia a la brillante estrella Sirio, mientras que su espesor
correspondía a 155 veces aquella distancia.
Por su parte, el matematico y astrónomo francés Joseph
Louis Lagrange dirige la comisión para el establecimiento de un nuevo
sistema de pesos y medidas, el Sistema métrico decimal). En 1788 publica
'Mecanica analítica', que servira de base para
futuras investigaciones astronómicas. Entre susinvestigaciones en
astronomía también destacan los calculos de la
libración de la Luna y los movimientos de los planetas.
También durante este siglo, Charles Messier publica el valioso
catalogo de objetos celestes con aspecto nebuloso que recopiló
desde 1758 hasta 1784. Kant atribuye en 1755 la génesis del sistema solar a un
proceso mecanico. Lagrange estudia en 1788 el conocido problema de los
tres cuerpos y algunos casos especiales con solución. Laplace publica en
1799 su Mecanica Celeste y descubre la invariabilidad del eje mayor de las órbitas
planetarias.
*ATRONOMÍA DE LA EDAD CONTEMPORANEA
La astronomía de la edad contemporanea comprende del siglo XVIII
hasta nuestro tiempo.durante ese tiempo hubo muchos grandes avances en la
astronomía desde nuevas teorías heliocéntricas hasta el
descubrimiento de nuevas, galaxias, planetas, estrellas, y hasta métodos
de como viajar al mismo espacio. Gracias a estos avances el hombre a podido
investigar a mas a fondo el universo incluso se llego a la luna todo esto
gracias a los científicos que mencionare acontinuacion y de muchos mas
que no apareceran.
*Nicolas Copérnico: Copérnico esta considerado como el fundador de la astronomía moderna,
proporcionando las bases que permitieron a Newton
culminar la revolución astronómica, al pasar de un
cosmos geocéntrico a un
universo heliocéntrico y cambiando irreversiblemente la
visión del
cosmos que había prevalecido hasta entonces.
Así, lo que se conoce como Revolución
Copernicana es su formulación de la teoría
heliocéntrica,según la cual, la Tierra y los otros
planetas giran alrededor del Sol.
*Tycho Brahe: Brahe, al igual que muchos astrónomos de la época,
parece haber aceptado los principios de la astrología, creyendo que el
movimiento de los planetas influía sobre sucesos terrestres,
aunque no los determinaba. Aun así, Brahe expresó
su escepticismo sobre la multiplicidad de sistemas
astrológicos y prefería un trabajo astronómico asentado en
las matematicas. Sin embargo, dos de sus trabajos iniciales, ahora
perdidos, versaban sobre la astrología. Tycho también
trabajó en la predicción del tiempo, realizó interpretaciones
astrológicas de la supernova de 1572 y delcometa de 1577, y
escribió cartas astrales para sus patrones, Federico II y Rodolfo II. En
la filosofía natural de Tycho Brahe la astrología y
la alquimia eran partes fundamentales.
*Galileo Galilei: Galileo comienza por demostrar muchos teoremas sobre el centro de gravedad de
ciertos sólidos dentro de Theoremata circa centrum gravitatis
solidum y emprende en 1586 la reconstitución de
la balanza
hidrostatica de Arquímedes o bilancetta. Al
mismo tiempo, continúa con sus estudios sobre las oscilaciones del péndulo
pesante e inventa el pulsómetro. Este aparato permite ayudar a
medir el pulso y suministra una escala de tiempo, que no existía
aún en la época. También comienza sus estudios sobre la
caída de los cuerpos.
En 1606, Galileo construye su primer termoscopio, primer aparato de
la historia que permite comparar de manera objetiva el nivel de calor y de
frío. Esemismo año, Galileo y dos de sus amigos caen enfermos el mismo día de una
misma enfermedad infecciosa. Sólo sobrevive Galileo, que
permanecera lisiado de reumatismo por el resto de sus días.
En los dos años que siguen, el sabio estudia las estructuras de
los imanes. Todavía se pueden contemplar sus trabajos en el museo
de historia de Florencia.
En mayo de 1609, Galileo recibe de París una carta del
francés Jacques Badovere, uno de sus antiguos alumnos, quien le
confirma un rumor insistente: la existencia de un telescopio que permite ver
los objetos lejanos. Fabricado en Holanda, este telescopio
habría permitido ya ver estrellas invisibles a simple vista. Con esta
única descripción, Galileo, que ya no da cursos a Cosme II
de Médicis, construye su primer telescopio. Al contrario que el
telescopio holandés, éste no deforma los objetos y los aumenta 6
veces, o sea el doble que su oponente. También es el único de la
época que consigue obtener una imagen derecha gracias a la
utilización de una lente divergente en el ocular. Este invento marca un
giro en la vida de Galileo.
El 21 de agosto, apenas terminado su segundo telescopio (aumenta ocho o
nueve veces), lo presenta al Senado de Venecia. La demostración
tiene lugar en la cima del Campanile de la plaza de San Marco.
Los espectadores quedan entusiasmados: ante sus ojos, Murano, situado a 2
km y medio, parece estar a 300 m solamente.
Galileo ofrece su instrumento y lega los derechos a la República de
Venecia, muy interesada por las aplicaciones militares del objeto. Enrecompensa, es confirmado de
por vida en su puesto de Padua y
sus emolumentos se duplican. Se libera por fin de las dificultades financieras.
Sin embargo, contrario a sus alegaciones, no dominaba la teoría
óptica y los instrumentos fabricados por él son de calidad muy
variable. Algunos telescopios son practicamente inutilizables (al menos
en observación astronómica). En abril de 1610,
en Bolonia, por ejemplo, la demostración del
telescopio es desastrosa, como
así lo informa Martin Horky en una carta a Kepler.
Galileo reconoció en marzo de 1610 que, entre mas de 60
telescopios que había construido, solamente algunos eran adecuados.
Numerosos testimonios, incluido el de Kepler, confirman la mediocridad de
los primeros instrumentos.
Durante el otoño, Galileo continuó desarrollando su telescopio.
En noviembre, fabrica un instrumento que aumenta veinte veces. Emplea tiempo
para volver su telescopio hacia el cielo. Rapidamente, observando las
fases de la Luna, descubre que este astro no es perfecto como lo quería la teoría
aristotélica. La física aristotélica, que poseía
autoridad en esa época, distinguía dos mundos:
* El mundo «sublunar», que comprende la Tierra y todo lo que se
encuentra entre la Tierra y la Luna; en este mundo todo es imperfecto y
cambiante;
* El mundo «supralunar», que comienza en la Luna y se extiende
mas alla. En esta zona, no existen mas que formas
geométricas perfectas (esferas) y movimientos regulares inmutables
(circulares).
Galileo, por su parte, observó una zona transitoria entrela sombra y la
luz, el terminador, que no era para nada regular, lo que por consiguiente
invalidaba la teoría aristotélica y afirma la existencia de
montañas en la Luna. Galileo incluso estima su altura en 7000 metros,
mas que la montaña mas alta conocida en la época.
Hay que decir que los medios técnicos de la época no
permitían conocer la altitud de las montañas terrestres sin
fantasías. Cuando Galileo publica su Sidereus Nuncius piensa
que las montañas lunares son mas elevadas que las de la Tierra,
si bien en realidad son equivalentes.
El 7 de enero de 1610, Galileo hace un descubrimiento capital:
remarca 3 estrellas pequeñas en la periferia
de Júpiter. Después de varias noches de
observación, descubre que son cuatro y que giran alrededor del planeta. Se
trata de los satélites de Júpiter llamados
hoy satélites
galileanos: Calixto, Europa, Ganimedes. A fin de protegerse de
la necesidad y sin duda deseoso de retornar a Florencia, Galileo llamara
a estos satélites por algún tiempo los «astros
mediciens» I, II, III y IV, en honor de Cosme II de
Médicis, su antiguo alumno y gran duque de Toscana. Galileo no ha
dudado entre Cósmica sidera y Medicea sidera. El juego de
palabras entre cósmica y Cosme es evidentemente voluntario y es
sólo después de la primera impresión que retiene la
segunda denominación (el nombre actual de estos satélites se debe
sin embargo al astrónomo Simon Marius, quien los bautizó de
esta manera a sugerencia de Johannes Kepler, si bien durante dos siglos se
empleó la nomenclatura de Galileo).El 4 de marzo de 1610,
Galileo publica en Florencia sus descubrimientos dentro de El
mensajero de las estrellas (Sidereus Nuncius), resultado de sus primeras
observaciones estelares.
Para él, Júpiter y sus satélites son un modelo del Sistema Solar.
Gracias a ellos, piensa poder demostrar que las órbitas de cristal
de Aristóteles no existen y que todos los cuerpos celestes no
giran alrededor de la Tierra. Es un golpe muy duro a los
aristotélicos. Él corrige también a ciertos copernicanos
que pretenden que todos los cuerpos celestes giran alrededor del Sol.
El 10 de abril, muestra estos astros a la corte de Toscana. Es un triunfo.
El mismo mes, da tres cursos sobre el tema en Padua. Siempre en abril, Johannes
Kepler ofrece su apoyo a Galileo. El astrónomo aleman no
confirmara verdaderamente este descubrimiento — pero con
entusiasmo — hasta septiembre, gracias a una lente ofrecida por Galileo
en persona.
El 25 de julio de 1610, Galileo orienta
su telescopio hacia Saturno y descubre su extraña
apariencia. Seran necesarios 50 años e instrumentos mas
poderosos para que Christiaan Huygenscomprenda la naturaleza de los anillos
de Saturno.
El mes siguiente, Galileo encuentra una manera de observar el Sol en
el telescopio y descubre las manchas solares. Les da una
explicación satisfactoria.
En septiembre de 1610, prosiguiendo con sus observaciones, descubre las
fases de Venus. Para él, es una nueva prueba de la verdad del sistema copernicano,
pues es facil de interpretar este fenómeno gracias a
lahipótesis heliocéntrica, puesto que es mucho mas
difícil de hacerlo basandose en la
hipótesis geocéntrica.
Fue invitado el 29 de marzo de 1611 por
el cardenal Maffeo Barberini (futuro Urbano VIII) a
presentar sus descubrimientos al Colegio pontifical de Roma y en la
joven Academia de los Linces. Galileo permanecera dentro de la
capital pontifical un mes completo, durante el cual recibe todos los honores.
La Academia de los Linces le reserva un recibimiento entusiasta y le admite como su sexto miembro.
Desde ese momento, el lince de la academia adornara
el frontispicio de todas las publicaciones de Galileo.
El 24 de abril de 1611, el Colegio Romano, compuesto
de jesuitas de los cuales Christopher Clavius es el miembro
mas eminente, confirma al cardenal Belarmino que las
observaciones de Galileo son exactas. No obstante, los sabios se guardan bien
de confirmar o de denegar las conclusiones hechas por el florentino.
Según Bertrand Russell, el conflicto entre Galileo y la
Iglesia Católica fue un conflicto entre el Razonamiento
inductivo y el Razonamiento deductivo. La inducción basada en
la observación de la realidad, propia del método científico
que Galileo usó por primera vez, ofreciendo pruebas experimentales de
sus afirmaciones, y publicando los resultados para que pudiesen ser repetidas,
frente a la deducción, a partir en última instancia de argumentos
basados en la autoridad, bien de filósofos como Aristóteles o
de las Sagradas escrituras. Así, en relación a su defensa de
la Teoría heliocéntrica, Galileo siempre se basó
endatos extraídos de observaciones experimentales que demostraban la
validez de sus argumentos. En resumen, y a pesar de que, en ocasiones, se
sostiene que Galileo no demostró el movimiento de la Tierra, las pruebas
de caracter experimental, publicadas por él mismo de su
argumentación son las siguientes:
* Montañas en la Luna. Fue el primer descubrimiento de Galileo con ayuda
del
telescopio, publicado en el Sidereus Nuncius en 1609. Con él
refuta la tesis aristotélica de que los cielos son perfectos, y en
particular la Luna una esfera lisa e inmutable. Frente a eso, Galileo presenta
numerosos dibujos de sus observaciones, e incluso estimaciones de la altura de
montañas, si bien errados por realizar estimaciones incorrectas de la
distancia de la Luna.
* Nuevas estrellas. Fue el segundo descubrimiento de Galileo, también
publicado en el Sidereus Nuncius. Observó que el número de
estrellas visibles con el telescopio se duplicaba. Ademas, no
aumentaban de tamaño, cosa que sí ocurría con los
planetas, el Sol y la Luna. Esta imposibilidad de aumentar el tamaño era
una prueba de la hipótesis de Copérnico sobre la
existencia de un enorme hueco entre Saturno y las estrellas fijas. Esta prueba
refutaba el mejor argumento a favor de la Teoría
geocéntrica, que es que, de ser cierta la teoría copernicana,
debería observarse la paralaje, o diferencia de posiciones de las
estrellas dependiendo de lugar de la Tierra en su órbita. Así,
debido a la enorme lejanía de las mismas en relación al
tamaño de la órbita no era posibleapreciar dicha
paralaje.
* Satélites de [Júpiter]. Probablemente el descubrimiento
mas famoso de Galileo. Lo realizó el 7 de enero de 1610, y
provocó una conmoción en toda Europa. Cristóbal
Clavio, astrónomo del Colegio Romano de los jesuitas, afirmó:
“Todo el sistema de los cielos ha quedado destruido y debe
arreglarse”. Era una importante prueba de que no todos los cuerpos
celestes giraban en torno a La Tierra, pues ahí había cuatro
planetas (en la concepción de planetas que entonces se concebía,
que incluía la Luna y el Sol) que lo hacían en torno a
Júpiter.
* Manchas solares (primera prueba). Otro descubrimiento que refutaba la
perfección de los cielos fue la observación de manchas en el Sol
que tuvo lugar a finales de 1610 en Roma, si bien demoró su
publicación hasta 1612. El jesuitaCristopher Shcneider, bajo
el pseudónimo de Padre Apelles, se atribuye su descubrimiento
e inicia una agria polémica argumentando que son planetoides que
estan entre el Sol y la Tierra. Por el contrario, Galileo demuestra, con
la ayuda de la teoría matematica de los versenos que
estan en la superficie del
Sol. Ademas, hace otro importante descubrimiento al mostrar que el Sol
esta en rotación, lo que sugiere que también la Tierra
podría estarlo.
* Las fases de Venus. Esta prueba es un magnífico ejemplo de
aplicación del
método científico, que Galileo usó por primera vez. La
observación la hizo en 1610, aunque demoró su publicación
hasta El Ensayador, aparecido en 1623, si bien para asegurar su autoría
hizo circularun criptograma, anunciandolo de forma cifrada.
Observó las fases, junto a una variación de tamaño, que
son sólo compatibles con el hecho de que Venus gire alrededor del Sol,
ya que presenta su menor tamaño cuando se encuentra en fase llena y el
mayor, cuando se encuentra en la nueva; es decir, cuando esta entre el
Sol y la Tierra. Esta prueba refuta completamente el sistema de Ptolomeo, que
se volvió insostenible. A los jesuitas del Colegio Romano sólo
les quedaba la opción de aceptar el sistema copernicano o buscar otra
alternativa, lo que hicieron refugiandose en el sistema de Tycho
Brahe, dandole una aceptación que hasta entonces nunca
había tenido.
* Argumento de las mareas. Presentada en la cuarta jornada
del Dialogos sobre los dos maximos sistemas del mundo. Es un
argumento brillante y propio del
genio de Galileo, sin embargo, es el único de los que presenta que
estaba equivocado. Según Galileo, la rotación de la
Tierra, al moverse ésta en su traslación alrededor del Sol hace
que los puntos situados en la superficie Tierra sufran aceleraciones y
deceleraciones cada 12 horas, que serían las causantes de las mareas. En
esencia, el argumento es correcto, y esta fuerza existe en realidad, si bien su
intensidad es muchísimo menor que la que Galileo calcula, y no es la
causa de las mareas. El error proviene del
desconocimiento de datos importantes como
la distancia al Sol y la velocidad de la Tierra. Si bien estaba equivocado,
Galileo desacreditó completamente la teoría del origen lunar de
estas fuerzas por faltade explicación de su naturaleza, y del problema de
explicación de la marea alta cuando la Luna esta en sentido
contrario, pues alega que la fuerza sería atractiva y repulsiva a la
vez. Sería necesario esperar hasta Newton
para resolver este problema, no sólo explicando el origen de la fuerza,
sino también el calculo diferencial para explicar el doble
abultamiento. Pero, aún equivocada, situada en su contexto, la tesis de
Galileo presentaba menos problemas y era mas plausible en su
explicación de las mareas.
* Manchas solares (Segunda prueba). Nuevamente, en su gran obra, el
dialogo sobre los sistemas del
mundo, Galileo retoma el argumento de las manchas solares,
convirtiéndolo en un poderoso argumento contra el sistema de Tycho
Brahe, el único refugio que quedaba a los geocentristas. Galileo
presenta la observación de que el eje de rotación del Sol
esta inclinado, lo que hace que la rotación de las manchas
solares presente una variación estacional, un “bamboleo” en
el giro de las mismas. Si bien los movimientos de las manchas se pueden
atribuir al Sol o a la Tierra, pues geométricamente esto es equivalente,
resulta que no es así físicamente, pues es necesario tener en
cuenta las fuerzas que los producen. Si es la Tierra la que se mueve, Galileo
indica que basta una explicación con movimientos inerciales: la
Tierra en traslación, y el Sol en rotación. Por el contrario, si
sólo se mueve el Sol, es necesario que éste esté
realizando dos movimientos distintos a la vez, en torno también a dos
ejes distintos,generados por motores sin ninguna plausabilidad física.
Este argumento vuelve a ser una nueva prueba, junto a las fases de Venus, de
caracter positivo y experimental que muestra el movimiento de la Tierra
*Johannes Kepler:
Primera ley de Kepler:
* Los planetas tienen movimientos elípticos alrededor del Sol, estando
éste situado en uno de los 2 focos que contiene la elipse.
Después de ese importante salto, en donde por primera vez los hechos se anteponían
a los deseos y los prejuicios sobre la naturaleza del mundo. Kepler se dedicó
simplemente a observar los datos y sacar conclusiones ya sin ninguna idea
preconcebida. Pasó a comprobar la velocidad del planeta a través de las
órbitas llegando a la segunda ley:
* Las areas barridas por los radios de los planetas, son proporcionales
al tiempo empleado por estos en recorrer el perímetro de dichas
areas.
Durante mucho tiempo, Kepler solo pudo confirmar estas dos leyes en el resto de
planetas. Aun así fue un logro espectacular, pero faltaba relacionar las
trayectorias de los planetas entre sí. Tras varios años,
descubrió la tercera e importantísima ley del movimiento
planetario:
* El cuadrado de los períodos de la orbita de los planetas es
proporcional al cubo de la distancia promedio al Sol.
Esta ley, llamada también ley armónica, junto con las otras
leyes permitía ya unificar, predecir y comprender todos los movimientos
de los astros. Marcando un hito en la historia de la ciencia, Kepler fue el
último astrólogo y se convirtió en el primer
astrónomo,desechando la fe y las creencias y explicando los
fenómenos por la mera observación.
El 17 de octubre de 1604 Kepler observó
una supernova en nuestra propia Galaxia, la Vía
Lactea, a la que mas tarde se le llamaría la estrella
de Kepler. La estrella había sido observada por otros astrónomos
europeos el día 9 como Brunowski en Praga (quién
escribió a
Kepler), Altobelli en Verona y Clavius en Roma y
Capra y Marius en Padua.
Kepler inspirado por el trabajo de Tycho Braherealizó un estudio
detallado de su aparición. Su obra De Stella nova in pede
Serpentarii ('La nueva estrella en el pie de Ophiuchus') proporcionaba
evidencias de que el Universo no era estatico y sí sometido
a importantes cambios. La estrella pudo ser observada a simple vista durante 18
meses después de su aparición. La supernova se
encuentra a tan solo 13000 años luz de nosotros. Ninguna
supernova posterior ha sido observada en tiempos históricos dentro
de nuestra propia galaxia. Dada la evolución del brillo de la estrella hoy en día
se sospecha que se trata de una supernova de tipo I.
*Isaac Newton: Entre 1670 y 1672 trabajó
intensamente en problemas relacionados con la óptica y la naturaleza de
la luz. Newton demostró que la luz
blanca estaba formada por una banda de colores (rojo,naranja, amarillo, verde, cian, azul y violeta)
que podían separarse por medio de un prisma. Como
consecuencia de estos trabajos concluyó que cualquier telescopio
refractor sufriría de un tipo de aberración conocida en la
actualidad como aberración
cromatica que consisteen la dispersión de la luz en
diferentes colores al atravesar una lente. Para evitar este problema
inventó un telescopio reflector (conocido como telescopio newtoniano).
Sus experimentos sobre la naturaleza de la luz le llevaron a formular su
teoría general sobre la misma que, según él, esta
formada por corpúsculos y se propaga en línea recta y
no por medio deondas. El libro en que expuso esta teoría fue severamente
criticado por la mayor parte de sus contemporaneos, entre
ellos Hooke (1638-1703) y Huygens, quienes sostenían
ideas diferentes defendiendo una naturaleza ondulatoria. Estas críticas
provocaron su recelo por las publicaciones, por lo que se retiró a la soledad de su estudio en Cambridge.
En 1704 Newton escribió su obra
mas importante sobre óptica, Opticks, en la que
exponía sus teorías anteriores y la naturaleza corpuscular de la
luz, así como un estudio detallado sobre
fenómenos como
la refracción, la reflexión y la dispersión de la luz.
Aunque sus ideas acerca de la naturaleza corpuscular de la luz pronto fueron
desacreditadas en favor de la teoría ondulatoria, los científicos
actuales han llegado a la conclusión (gracias a los trabajos de Max
Planck y Albert Einstein) de que la luz tiene una naturaleza dual: es
onda y corpúsculo al mismo tiempo. Esta es la base en la cual se apoya
toda la mecanica cuantica.
LA LEY DE GRAVITACION UNIVERSAL
La ley de la gravitación universal descubierta por Newton se escribe
,
donde F es la fuerza, G es una constante que determina la
intensidad de la fuerza yque sería medida años mas tarde
por Henry Cavendish en su célebre experimento de la
balanza de torsión, m1 ym2 son las masas de dos cuerpos
que se atraen entre sí y r es la distancia entre ambos
cuerpos, siendo el vector unitario que indica la dirección
del movimiento (si bien existe cierta polémica acerca de que Cavendish
hubiera medido realmente G, pues algunos estudiosos afirman que simplemente
midió la masa terrestre).
La ley de gravitación universal nació en 1685 como culminación
de una serie de estudios y trabajos iniciados mucho antes. En 1679 Robert
Hooke introdujo a Newton
en el problema de analizar una trayectoria curva. Cuando Hooke se
convirtió en secretario de la Royal Society quiso entablar una correspondencia
filosófica con Newton.
En su primera carta planteó dos cuestiones que interesarían
profundamente a Newton.
Hasta entonces científicos y filósofos como Descartes y Huygens analizaban
el movimiento curvilíneo con la fuerza centrífuga. Hooke,
sin embargo, proponía 'componer los movimientos celestes de los
planetas a partir de un movimiento rectilíneo a lo largo de
la tangente y un movimiento atractivo, hacia el cuerpo central.'
Sugiere que la fuerza centrípeta hacia el Solvaría en
razón inversa al cuadrado de las distancias. Newton contesta que él nunca
había oído hablar de esta hipótesis.
En otra carta de Hooke, escribe: “Nos queda ahora por conocer las
propiedades de una línea curva tomandole a todas las
distancias en proporción cuadratica inversa.” En otras
palabras, Hooke deseaba sabercual es la curva resultante de un objeto al
que se le imprime una fuerza inversa al cuadrado de la distancia. Hooke termina
esa carta diciendo: “No dudo que usted, con su excelente método,
encontrara facilmente cual ha de ser esta curva.”
En 1684 Newton
informó a su amigo Edmund Halley de que había resuelto
el problema de la fuerza inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.
Newton
redactó estos calculos en el tratado De Motu y los
desarrolló ampliamente en el libro Philosophiae naturalis principia
mathematica. Aunque muchos astrónomos no utilizaban las leyes de
Kepler, Newton
intuyó su gran importancia y las engrandeció
demostrandolas a partir de su ley de la gravitación
universal.
Sin embargo, la gravitación universal es mucho mas que una fuerza
dirigida hacia el Sol. Es también un efecto de los planetas sobre
el Sol y sobre todos los objetos del Universo. Newton intuyó facilmente a
partir de su tercera ley de ladinamica que si un objeto atrae a un
segundo objeto, este segundo también atrae al primero con la misma
fuerza. Newton
se percató de que el movimiento de los cuerpos celestes no podía
ser regular. Afirmó: “los planetas ni se mueven exactamente en
elipses, ni giran dos veces según la misma órbita”. Para
Newton, ferviente religioso, la estabilidad de las órbitas de los
planetas implicaba reajustes continuos sobre sus trayectorias impuestas por el
poder divino.
Las tres leyes de la Dinamica o Leyes de Newton, en las que se explica
el movimiento de los cuerpos así como sus efectos y causas.Éstas
son:
* La primera ley de Newton o ley de la inercia
'Todo cuerpo permanecera en su estado de reposo o movimiento
uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado por fuerzas externas a
cambiar su estado'
En esta ley, Newton afirma que un cuerpo sobre el que no actúan fuerzas
externas (o las que actúan se anulan entre sí) permanecera
en reposo o moviéndose a velocidad constante.
Esta idea, que ya había sido enunciada por Descartes y Galileo,
suponía romper con la física aristotélica,
según la cual un cuerpo sólo se mantenía en movimiento
mientras actuara una fuerza sobre él.
* La segunda ley de Newton o ley de la
interacción y la fuerza
'El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz externa y
ocurre según la línea
recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime'
Esta ley explica las condiciones necesarias para modificar el estado de
movimiento o reposo de un cuerpo. Según Newton estas modificaciones
sólo tienen lugar si se produce una interacción entre dos
cuerpos, entrando o no en contacto (por ejemplo, la gravedad actúa sin
que haya contacto físico). Según la segunda ley, las
interacciones producen variaciones en el momento lineal, a razón de
Siendo la fuerza, el diferencial del
momento lineal, dt el diferencial del tiempo.
La segunda ley puede resumirse en la fórmula
siendo la fuerza (medida en newtons) que hay que aplicar sobre un
cuerpo de masa m para provocar una aceleración .
* La tercera ley de Newton o ley de acción-reacción
'Con toda acción ocurre siempre unareacción igual y
contraria; las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas
en sentidos opuestos'
Esta ley se refleja constantemente en la naturaleza: la sensación de
dolor que se siente al golpear una mesa, puesto que la mesa ejerce una fuerza
sobre ti con la misma intensidad; el impulso que consigue un nadador al ejercer
una fuerza sobre el borde de la piscina, siendo la fuerza que le impulsa la
reacción a la fuerza que él ha ejercido previamente.
*Edmund Haley: La teoría de la gravitación de Newton le
impulsó a calcular por primera vez la órbita de un cometa, el de
1682, anunciando que era el mismo que había sido visto en 1531 y 1607, y
anunciando que volvería a pasar en 1758. En su honor se dio al cometa su
nombre y que hoy día se le conoce como 1P/Halley.
De 1698 a 1700 recorrió las costas de Africa austral y de
América, ocupado en la teoría del magnetismo terrestre en el
barco 'Paramore' , un 'pink' ( barco de plan
holandes y de formas redondas y àmplias , bien adaptado a mares
peligrosos ). El fruto mas importante de estas dos expediciones fue la
primera carta de la variación de la declinación magnética
, con las curvas isogonas . Al regreso de esta expedición se
comprobó que Halley bebía ron y blasfemaba como un consumado marino. Durante la misma
pensó en la posibilidad de hacer una estimación de la edad de la
Tierra por medio del calculo de la concentración de sal en los
mares, suponiendo que la deposición de todos los ríos terrestres
había sido constante a lo largo del tiempo;mas tarde llevó
a cabo este experimento obteniendo una edad superior a la indicada en
la Biblia.
En 1712, sin el permiso del Astrónomo Real John Flamsteed,
publicó un mapa estelar con el material obtenido por éste;
mas tarde (1725) aparecería una edición autorizada (en
tres volúmenes) que contaba con la posición exacta de 3.000
estrellas determinadas desde el recientemente inaugurado Observatorio de
Greenwich.
En 1693 y 1716 publicó en 'Philosophical
Transactions' su método para la determinación de la
paralaje del Sol por medio de
los transitos de Venus. En 1718 llamó la
atención sobre el movimiento propio de varias estrellas fijas,
reflexionó sobre la posibilidad de medir las distancias estelares por
medio del paralaje estelar y calculó aproximadamente la
distancia existente entre el Sol y Sirio, que estimó en 120.000
veces la distancia Tierra-Sol. Estos calculos animaron al
astrónomo irlandés Samuel Molineux a intentar medir
(en 1725) el paralaje de Gamma Draconis: después de varios meses
fracasó en la medición del paralaje de la estrella pero por el
contrario su ayudante, James Bradley, descubrió
la aberración de la luz.
*George Ellery Hale: Como
estudiante del MIT inventó el espectroheliógrafo,
con el que realizó sus descubrimientos acerca de los vértices
solares y los campos magnéticos de las manchas solares.
Contribuyó a fundar varios observatorios, incluyendo
el Observatorio Yerkes y el Observatorio Mount
Wilson. En Mount Wilson
contrató y apoyó a Harlow Shapley y Edwin
Hubble e incrementó los fondos,la planificación, la
organización de las instituciones, sociedades y revistas
astronómicas. También desempeñó un importante papel
en la transformación del Instituto
Tecnológico de California (Caltech) en una universidad líder
en investigación.
Albert Einstein: El primero de sus artículos de 1905 se
titulaba Un punto de vista heurístico sobre la producción y
transformación de luz. En él Einstein proponía la idea de
'quanto' de luz (ahora llamados fotones) y mostraba cómo
se podía utilizar este concepto para explicar el efecto
fotoeléctrico.
La teoría de los cuantos de luz fue un fuerte indicio de
la dualidad onda-corpúsculo y de que los sistemas
físicos pueden mostrar tanto propiedades ondulatorias como corpusculares. Este artículo
constituyó uno de los pilares basicos de lamecanica
cuantica. Una explicación completa del efecto fotoeléctrico solamente
pudo ser elaborada cuando la teoría cuantica estuvo mas
avanzada. Por este trabajo, y por sus contribuciones a la física
teórica, Einstein recibió el Premio Nobel de
Física de 1921.
El segundo artículo, titulado Sobre el movimiento requerido por la
teoría cinética molecular del
calor de pequeñas partículas suspendidas en un líquido
estacionario, cubría sus estudios sobre el movimiento browniano.
El artículo explicaba el fenómeno haciendo uso de las
estadísticas del
movimiento térmico de los atomos individuales que forman un
fluido. El movimiento browniano había desconcertado a la comunidad
científica desde su descubrimiento unas décadas atras. La
explicación deEinstein proporcionaba una evidencia experimental
incontestable sobre la existencia real de los atomos. El artículo
también aportaba un fuerte impulso a la mecanica
estadística y a la teoría cinética de los
fluidos, dos campos que en aquella época permanecían
controvertidos.
Antes de este trabajo los atomos se consideraban un concepto
útil en física y química, pero la
mayoría de los científicos no se ponían de acuerdo sobre
su existencia real. El artículo de Einstein sobre el movimiento
atómico entregaba a los experimentalistas un método sencillo para
contar atomos mirando a través de
un microscopio ordinario.
Wilhelm Ostwald, uno de los líderes de la escuela antiatómica,
comunicó a Arnold Sommerfeld que había sido
transformado en un creyente en los atomos por la explicación de
Einstein del movimiento browniano.
El tercer artículo de Einstein de ese año se titulaba Zur
Elektrodynamik bewegter Körper ('Sobre la electrodinamica
de cuerpos en movimiento'). En este artículo Einstein
introducía la teoría de la relatividad especial estudiando el
movimiento de los cuerpos y el electromagnetismo en ausencia de la
fuerza deinteracción gravitatoria.
La relatividad especial resolvía los problemas abiertos por
el experimento de Michelson y Morley en el que se había
demostrado que las ondas electromagnéticas que forman la luz se
movían en ausencia de un medio. La velocidad de la luz es, por lo tanto,
constante y no relativa al movimiento. Ya en 1894 George
Fitzgerald había estudiado esta cuestión demostrando que
elexperimento de Michelson y Morley podía ser explicado si los cuerpos
se contraen en la dirección de su movimiento. De hecho, algunas de las
ecuaciones fundamentales del
artículo de Einstein habían sido introducidas anteriormente
(1903) por Hendrik Lorentz, físico holandés, dando forma
matematica a la conjetura de Fitzgerald.
Esta famosa publicación esta cuestionada como
trabajo original de Einstein, debido a que en ella omitió citar toda
referencia a las ideas o conceptos desarrollados por estos autores así como los trabajos
de Poincaré. En realidad Einstein desarrollaba su teoría de
una manera totalmente diferente a estos autores deduciendo hechos
experimentales a partir de principios fundamentales y no dando una
explicación fenomenológica a observaciones desconcertantes. El
mérito de Einstein estaba por lo tanto en explicar lo sucedido en el
experimento de Michelson y Morley como
consecuencia final de una teoría completa y elegante basada en
principios fundamentales y no como
una explicación ad-hoc o fenomenológica de un
fenómeno observado.
Su razonamiento se basó en dos axiomas simples: En el primero
reformuló el principio de simultaneidad, introducido
por Galileo siglos antes, por el que las leyes de la física
deben ser invariantes para todos los observadores que se mueven a velocidades
constantes entre ellos, y el segundo, que la velocidad de la luz es constante
para cualquier observador. Este segundo axioma, revolucionario, va mas
alla de las consecuencias previstas por Lorentz o Poincaré que
simplementerelataban un mecanismo para explicar el acortamiento de uno de los
brazos del
experimento de Michelson y Morley. Este postulado implica que si un destello de
luz se lanza al cruzarse dos observadores en movimiento relativo, ambos
veran alejarse la luz produciendo un círculo perfecto con cada
uno de ellos en el centro. Si a ambos lados de los observadores se pusiera un
detector, ninguno de los observadores se pondría de acuerdo en
qué detector se activó primero (se pierden los conceptos de
tiempo absoluto y simultaneidad)
La teoría recibió el nombre de 'teoría especial de la
relatividad' o 'teoría restringida de la relatividad'
para distinguirla de la teoría de la relatividad general, que fue
introducida por Einstein en 1915 y en la que se consideran los efectos de la
gravedad y la aceleración.
El cuarto artículo de aquel año se titulaba Ist die
Trägheit eines Körpers von seinem Energieinhalt abhängig y
mostraba una deducción de la ecuación de la relatividad que
relaciona masa y energía. En este artículo se exponía que
'la variación de masa de un objeto que emite una
energía L, es:
donde V era la notación de la velocidad de la luz usada por
Einstein en 1905.
Esta ecuación implica que la energía E de un cuerpo en
reposo es igual a su masa m multiplicada por la velocidad
de la luz al cuadrado:
Muestra cómo una partícula con masa posee un tipo de
energía, 'energía en reposo', distinta de las
clasicas energía cinética y energía potencial. La
relación masa–energía se utiliza comúnmente para
explicar cómo se produce laenergía nuclear; midiendo la masa de
núcleos atómicos y dividiendo por el número atómico
se puede calcular la energía de enlace atrapada en los núcleos
atómicos. Paralelamente, la cantidad de energía producida en la
fisión de un núcleo atómico se calcula como la diferencia de masa entre el
núcleo inicial y los productos de su desintegración, multiplicada
por la velocidad de la luz al cuadrado.
En noviembre de 1915 Einstein presentó una serie de
conferencias en la Academia de Ciencias de Prusia en las que
describió la teoría de la relatividad general. La última
de estas charlas concluyó con la presentación de la
ecuación que reemplaza a la ley de gravedad de Newton. En esta teoría todos los
observadores son considerados equivalentes y no únicamente aquellos que
se mueven con una velocidad uniforme. La gravedad no es ya una fuerza
o acción a distancia, como era en la
gravedad newtoniana, sino una consecuencia de la curvatura del espacio-tiempo. La teoría
proporcionaba las bases para el estudio de la cosmología y
permitía comprender las características esenciales
del Universo, muchas de las cuales no serían descubiertas sino con
posterioridad a la muerte de Einstein.
La relatividad general fue obtenida por Einstein a partir de razonamientos
matematicos, experimentos hipotéticos (Gedanken
experiment) y rigurosa deducción matematica sin contar
realmente con una base experimental. El principio fundamental de la
teoría era el denominado principio de equivalencia. A pesar de la
abstracción matematica de la teoría, lasecuaciones
permitían deducir fenómenos comprobables.
En 1919 Arthur Eddington fue capaz de medir, durante uneclipse,
la desviación de la luz de una estrella al pasar cerca del Sol, una
de las predicciones de la relatividad general. Cuando se hizo pública
esta confirmación la fama de Einstein se incrementó enormemente y
se consideró un paso revolucionario en la física. Desde
entonces la teoría se ha verificado en todos y cada uno de los
experimentos y verificaciones realizados hasta el momento.
A pesar de su popularidad, o quizas precisamente por ella, la
teoría contó con importantes detractores entre la comunidad
científica que no podían aceptar una física sin un Sistema
de referencia absoluto.
*Hermann Oberth: En 1922, su tesis doctoral sobre la ciencia espacial fue
rechazada por 'utópica'. Publicó privadamente su
trabajo de 92 paginas con el título Die Rakete zu den
Planetenräumen (Los cohetes hacia el espacio interplanetario).
En 1929 Oberth ampliaría este trabajo a un total de 429
paginas titulado Wege zur Raumschiffahrt (Modos del vuelo
espacial).
Oberth comentó mas tarde que tomó la opción de no
escribir otra tesis doctoral: 'Me abstuve de escribir otra, pensando: No
importa, demostraré que puedo ser un gran científico que usted,
incluso sin el título de Doctor.' Oberth criticó el sistema
de educación aleman, diciendo 'nuestro sistema educativo es como un automóvil
que tiene grandes luces traseras, iluminando brillantemente el pasado. Pero
para mirar las cosas delanteras son apenas distinguibles.'Formó
parte de un grupo de aficionados del
cohete, Verein für Raumschiffahrt (Sociedad del vuelo espacial),
que habían tomado su libro como
inspiración, y actuaba como
un mentor para los entusiastas que había creado.
En 1928 y 1929 Oberth trabajó en Berlín como
asistente científico en la primera película con escenas en el
espacio, Frau im Mond (La mujer en la Luna), dirigida por Fritz
Lang. La película tuvo un valor enorme al popularizar la idea de la
astronautica. Oberth perdió la visión en su ojo izquierdo
en un experimento para la película.
En el otoño de 1929, Oberth lanzó su primer cohete de combustible
líquido, llamado Kegeldüse. Fue ayudado para este experimento
por sus alumnos de la Universidad Técnica de Berlín; uno de
ellos era Wernher von Braun, el cual dirigiría mas adelante
el proyecto militar de desarrollar el cohete denominado oficialmente como A4, pero mas conocido como V-2. Aunque Oberth no
desempeñó un papel directo en ese proyecto, muchas de sus ideas e
inventos fueron incluidos en él.
En 1950 se trasladó a Italia donde, para la marina
italiana, terminó el trabajo que había comenzado en WASAG.
En 1953 regresó a Feucht para publicar su libro Menschen
im Weltraum (Hombres en el espacio), en el que describía sus ideas
para un telescopio reflector espacial, una estación espacial, una nave
espacial eléctrica y trajes espaciales. En esta década Oberth
expresó sus opiniones sobre los ovnis, apoyando la hipótesis
de los extraterrestres.[2]
Finalmente Oberth trabajó para su antiguo alumno von Braun,desarrollando
cohetes espaciales en Alabama.
Entre otras cosas, Oberth estuvo implicado en escribir un estudio, The
Development of Space Technology in the Next Ten Years (El desarrollo de la
tecnología espacial en los próximos diez años).
En 1958 regresó a Feucht, donde publicó sus ideas de un
vehículo de exploración lunar, una «catapulta lunar»,
y sobre helicópteros y aviones silenciosos.
*Werner Von Braun: Con el comienzo de la Segunda Guerra Mundial, el alto
mando aleman le encargó el diseño de un cohete cargado de
explosivos con el fin de atacar territorio enemigo. El equipo de ingenieros de
von Braun trabajaba en un laboratorio secreto en Peenemünde, en la
costa baltica, donde diseñó los modelos A3 y A4. Hitler,
entusiasmado por los éxitos obtenidos, ordenó la
producción masiva del
A4 con el nombre de 'Vergeltungswaffe 2' (arma de represalia
número 2) o simplemente V2, destinado a atacar Londres y el suelo
inglés. Para la producción de estas armas, von Braun
empleó trabajadores forzados prisoneros de campos de
concentración y en las factorías murieron mas trabajadores
esclavos, se estiman unos 20.000, que los que mataron las propias
bombas, Von Braun admitió haber visitado la planta
de Mittelwerk, por lo que era plenamente consciente de los hechos, muchos
trabajadores esclavos también murieron en un bombardeo posterior en
Peenemünde.
El cohete V2 fue el precursor de los cohetes espaciales utilizados
por Estados Unidos y la Unión Soviética.
En 1950, el equipo de von Braun se mudó al arsenal de Redstone, cercade Huntsville(Alabama),
donde construyeron para el ejército el misil
balístico Júpiter y los
cohetes Redstone usados por la NASA para los primeros
lanzamientos del programa Mercury. En 1960, su centro para el
desarrollo de cohetes fue transferido del ejército a la NASA y
allí se les encomendó la construcción de los gigantescos
cohetes Saturno, siendo el mas grande de ellos el que puso al
hombre en laLuna. Von Braun se convirtió en el director del Centro de
Vuelo Espacial Marshall de la NASA y el principal diseñador
del Saturno V,3 que durante los años
de 1969 y 1972 llevarían a los estadounidenses a la
Luna.
En la década de 1950, von Braun ya era conocido en los Estados Unidos y
actuaba como el
portavoz de la exploración espacial de ese país.
En 1952 ganó mas publicidad gracias a sus
artículos sobre temas espaciales publicados en Cullier, el
periódico semanal de gran importancia en aquellos días. Su nombre
también pasó a ser parte cotidiana a través de su
participación en tres programas de televisión de Disney dedicados
a la exploración espacial. La hazaña estadounidense de colocar a
un hombre en la Luna apagó a aquellos que aún atacaban a von
Braun por haber usado obreros esclavos durante el periodo nazi.
*APARATOS ASTRONOMICOS
TELESCOPIOS
*Refractor: Un telescopio refractor es un sistema óptico
centrado, que capta imagenes de objetos lejanos utilizando un sistema
de lentes convergentes en los que la luz se refracta. La
refracción de la luz en la lente del
objetivo hace que los rayos paralelos, procedentesde un objeto muy alejado (en
el infinito), converjan sobre un punto del plano focal. Esto permite
mostrar los objetos lejanos
Este tipo de telescopios son muy comunes en la astronomía para
aficionados y en algunos telescopios solares (para los cuales se usan filtros).
Sin embargo existen importantes dificultades técnicas que impiden
realizar telescopios refractores de gran tamaño y de gran apertura ya
que resulta difícil elaborar lentes útiles de gran
tamaño y suficientemente ligeras para el objetivo. Por otro lado hay
problemas de calidad de la imagen debido a pequeñas burbujas de aire
atrapadas en el cristal de la lente principal y ademas el material de la
lente resulta opaco a determinadas longitudes de onda por lo que se pierde
sensibilidad en algunas partes del
espectro lumínico. La mayoría de estos problemas se resuelven
utilizando un telescopio reflector.
El problema de la aberraciones cromaticas se corrige parcialmente con
lentes apocromaticas, aunque este tipo de telescopio tiene un elevado
precio.
mayores y mas brillantes.
*Reflector: Un telescopio reflector es un
telescopio óptico que utiliza espejos en lugar de lentes para
enfocar la luz y formar imagenes. No se sabe con certeza
cual es el primer telescopio reflector, pero la idea de la
utilización de espejos cóncavos y convexos colocados en
angulos indicados para observar grandes regiones a grandes distancias,
se le atribuye a Leonard Digges en su libroPantometría. El libro
póstumo fue completado y publicado por su hijo Thomas Digges en 1571.
En1636, Marin Mersenne, un religioso de la orden de los Mínimos,
ideó un telescopio reflector que consistía en un espejo
parabólico con un pequeño orificio frente a otro de menor
tamaño de modo que la luz se reflejase hacia el ojo a través del
orificio. En 1663 James Gregory tomó la idea de Mersenne y
perfeccionó el telescopio agregando un pequeño espejo secundario
cóncavo y elipsoidal que reflejase la luz procedente del
espejo primario al segundo plano focal de la
elipse, situado en el centro del
agujero de éste, y de ahí al ocular. Sir Isaac
Newton perfeccionó el telescopio reflector alrededor de 1670.
Los telescopios reflectores evitan el problema de laaberración
cromatica, una degradación notable de las imagenes en
los telescopios refractores de la época (posteriormente este
problema se resolvió utilizando lentes acromaticas). El reflector
clasico formado por dos espejos y un ocular se conoce como reflector Newtoniano.
El reflector Newtoniano se utiliza comúnmente en el mundo de
la astronomía amateur. Los observatorios profesionales utilizan un
diseño algo mas complejo con un foco Cassegrain. En el
año2001 existían al menos 49 reflectores con espejos
primarios con un diametro superior a 2 m. Los mas grandes
consisten de espejos primarios modulares y pueden tener aberturas de hasta 9-10
m. Los telescopios reflectores o Newtonianos utilizan 2 espejos, uno en el
extremo del tubo (espejo primario), que refleja la luz y la envía al
espejo secundario y este la envía al ocular.
*Radiotelescopio:Un radiotelescopio capta ondas de
radio emitidas por fuentes de radio, generalmente a través de
una gran antena parabólica (plato), o un conjunto de ellas, a
diferencia de un telescopioordinario, que produce imagenes en luz visible.
HIPOTESIS DEL ORIGEN DEL UNIVERSO
En la cosmología moderna, el origen del
universo es el instante en que apareció toda la materia y
la energía que tenemos actualmente en el universo como consecuencia de una
gran explosión. Esta postulación es abiertamente aceptada por la
ciencia en nuestros días y conlleva que el universo podría
haberse originado hace entre 13.500 y 15.000 millones de años, en un
instante definido. En la década de 1930, el astrónomo
estadounidense Edwin Hubble confirmó que el universo se estaba
expandiendo, fenómeno queAlbert Einstein con la teoría
de la relatividad general había predicho anteriormente.
Existen diversas teorías científicas acerca del origen del universo. Las
mas aceptadas son la del Big
Bang y la teoría Inflacionaria, que se complementan.
La teoría del Big Bang consiste en que el universo que antes
era una singularidad infinitamente densa, matematicamente
paradójica, en un momento dado explotó y libero una gran cantidad
de energía y materia separando todo hasta ahora.
El universo después del Big
Bang comenzó a enfriarse y a expandirse, este enfriamiento produjo
que tanta energía comenzara
a estabilizarse. Los protones y los neutrones se
“crearon'” y se estabilizaron cuando el universo tenía
unatemperatura de 100.000 millones de grados, aproximadamente una centésimade
segundo después del
inicio. Los electrones tenían una gran energía e
interactuaban con los neutrones, que inicialmente tenían la misma
proporción que los protones, pero debido a esos choques los neutrones se
convirtieron mas en protones que viceversa. La proporción
continuó bajando mientras el universo se seguía enfriando,
así cuando se tenía 30.000 millones de grados (una décima
de segundo) había 38 neutrones por cada 62 protones y 24 a 76 cuando
tenía 10.000 millones de grados (un segundo).
Lo primero en aparecer fue el núcleo del deuterio, casi a 14 segundos
después, cuando la temperatura de 3.000 millones de grados
permitía a los neutrones y protones permanecer juntos. Para
cuando estos núcleos podían ser estables, el universo
necesitó de algo mas de tres minutos, cuando esa bola
incandescente se había enfriado a unos 1.000 milones de grados.
Formalmente para que todo lo expuesto aquí pueda ser valido, los
científicos necesitan de una materia adicional a la conocida (o
mas propiamente vista) por el hombre. Varios calculos han
demostrado que toda la materia y la energía que
conocemos es muy poca en relación a la que debería existir para
que el Big Bang sea correcto. Por lo que se postuló la existencia
de una materia hipotética para llenar ese vacío, a la cual se la
llamo materia oscura ya que no interactúa con ninguna de las
fuerzas nucleares (fuerza débil y fuerte) y ni
elelectromagnetismo, sólo con la fuerza gravitacional. En el
grafico de la derecha se puede ver las proporciones calculadas.