From Heaven to Earth. Astronomy in the Seventeenth and Eighteenth Centuries and its Epistemological Outcome.The growth of astronomy in the seventeenth and eighteenth centuries was the culmination of a mathematization process of planetary motions. In the transition from the eighteenth to the nineteenth centuries, it was to become a model applied to terrestrial phenomena (light, electricity, magnetism, etc.) with vital consequences for all science thereafter

Ana Rioja Nieto

Rioja Nieto, Ana

Hemeroteca Cientifica Catalana

Nassio Bayarri. La casa del pare còsmic, 2009. Acrílic i cartró sobre taula, 195 x 225 cm. 62 Núm. 64 MÈTODEmonogràfi cla mirada de galileuActualment és perfectament natural pensar que les disci-plines que s’estudien en una Facultat de Físiques precisen de la matemàtica com a eina indispensable. No obstant això, la matematització dels fenòmens físics (moviments celestes, caiguda de greus, llum, calor, electricitat, mag-netisme, etc.) ha constituït un procés lent i gradual, que va començar a Grècia, amb la geometrització dels movi-ments dels astres. Concretament en l’Acadèmia de Plató es va elaborar el primer model pla-netari de caràcter geomètric, degut a un deixeble d’aquest filòsof, Èu-dox de Cnidos (s. IV aC). A aquest model va seguir una altra manera de geometritzar el cel que, al segle II dC, va ser sistematitzada i perfecci-onada per l’alexandrí Claudi Ptole-meu. En tots dos casos, d’acord amb principis platònics molt consolidats, es partia del supòsit segons el qual tots els moviments celestes són uni-formes, circulars i regulars, i tenen lloc al voltant de la Terra, és a dir, són geocèntrics. Aquest plantejament va ser heretat per l’Edat Mitjana (a partir de la recuperació del saber grec a final del segle XII) i continuava vigent en la primera meitat del segle XVI, època en la qual Nicolau Copèrnic (1473-1543) va intro-duir una reforma que, en principi, podia semblar menor: les òrbites planetàries circulars tenien com a centre no la Terra, sinó el Sol, de manera que el model era heliocèn-tric. Però la resta del plantejament heretat (circularitat i uniformitat de les òrbites) es mantenia.Mig segle després, ja en el segle XVII, Johannes Kepler (1571-1630) es comptava entre els escassos autors que, junt amb contemporanis seus com ara Galileu Galilei (1564-1642) o René Descartes (1596-1650), acceptava la reforma heliocèntrica de Copèrnic, si bé al principi enca-ra compartia idèntics pressupòsits sobre la mencionada circularitat i uniformitat de les òrbites celestes. Es com-prèn així el caràcter radicalment innovador de la formu-lació de les famoses tres lleis dels moviments planetaris de Kepler, molt en especial la primera (en què se substitu-ïen les òrbites circulars per òrbites elíptiques) i la segona (en què es re-emplaçaven les velocitats angulars uniformes per les velocitats areo-lars uniformes, la qual cosa de fet significava negar la uniformitat dels moviments planetaris). Amb aques-tes lleis es tancava un capítol de la història de l’astronomia que s’havia iniciat en l’Acadèmia platònica, alhora que en començava un altre que culminaria en Newton dècades després. Però sempre mantenint-se la idea que el cel podia i havia de ser geometritzat.■  DELS MOVIMENTS PLANETARIS A LES CAUSES: LA GRAVITACIÓ UNIVERSALL’astronomia geomètrica, des de Plató i Èudox fins a Ke-pler, va ser de caràcter estrictament cinemàtic, de manera que consistia en una pura descripció del desplaçament espaciotemporal dels cossos celestes sense cap tipus de referència a la causa que el produeix. Això no vol dir pas que el tema no haguera estat plantejat, sinó que l’explica-ció dominant durant segles no va ser donada pels astrò-monogràfi cla mirada de galileu Núm. 64 MÈTODE 63DEL CEL A LA TERRAL’ASTRONOMIA DELS SEGLES XVII I XVIII I LES SEUES CONSEQÜÈNCIES EPISTEMOLÒGIQUESAna Rioja Nieto«LA MATEMATITZACIÓ DELS FENÒMENS FÍSICS HA CONSTITUÏT UN PROCÉS LENT I GRADUAL, QUE VA COMENÇAR A GRÈCIA, AMB LA GEOMETRITZACIÓ DELS MOVIMENTS DELS ASTRES»From Heaven to Earth. Astronomy in the Seventeenth and Eighteenth Centuries and its Epistemological Outcome. The growth of astronomy in the seventeenth and eighteenth centuries was the culmination of a mathematization process of planetary motions. In the transition from the eighteenth to the nineteenth centuries, it was to become a model applied to terrestrial phenomena (light, electricity, magnetism, etc.) with vital consequences for all science thereafter.noms i geòmetres sinó pels físics, és a dir, pels estudiosos de la physis, hereus de la influent física qualitativa aristo-tèlica. I d’acord amb la tradició aristotèlica, vigent encara en la primera meitat del segle XVII, el Sol no representava cap paper mecànic, de manera que aquest astre era font de llum i de calor, però no de moviment. La causa del moviment dels planetes no hi tenia res a veure.Kepler, però, per primera vegada es pregunta el 1619 si no pot ser que els planetes romanguen en repòs a menys que s’hi exercesca una acció motriu, si potser aquesta acció no procedeix del Sol i si no es debilitarà amb la distància, ja que els planetes es desplacen tant més len-tament com més allunyats es troben de l’esmentat astre. Amb això Kepler obre un camí a la dinàmica celeste (estudi del moviment a partir de les forces responsables d’aquest), que culminarà en Newton. Tothom coneix la gran llei de la dinàmica de Newton (1642-1727), la llei de gravitació universal formulada el 1687 segons la qual la força de la gravetat és directament proporcional al producte de les masses i inversament proporcional al quadrat de la seua distància. Però més enllà de la formulació de la llei, qüestió fo-namental és la de la naturalesa de la força: per prime-ra vegada s’afirma que la causa del desplaçament dels planetes en la seua òrbita és la mateixa que la que fa caure als cossos sobre la Terra. Durant segles s’havien pres com a fets totalment independents. No obstant això, amb Newton la sorpresa serà que la gravetat, tradicio-nalment considerada com a fenomen exclusivament ter-restre, s’aplica també als fenòmens celestes. En efecte, ara resulta que si en el cel es compleixen les tres lleis de Kepler i si en la Terra regeix la llei de caiguda dels greus (llei del moviment uniformement accelerat) publicada per Galileu el 1638, és degut al fet que sobre tots els cossos, tant celestes com terrestres, actua la força de la gravetat. La gravitació és universal. Ara bé, la mecànica newtoniana havia d’afrontar un problema conceptual no menyspreable. Newton havia de-finit la gravetat en termes de «força d’atracció que opera a distància». Així, per exemple, el Sol atrau la Terra (i re-cíprocament) sense que entre el Sol i la Terra hi haja res més que l’espai buit. I la qüestió és com pot un cos actuar allí on no hi és, com és possible predicar l’atracció entre cossos inerts, i com pot propagar-se aquesta suposada atracció sense un mitjà material transmissor.  El mateix Newton no va deixar de considerar que s’enfrontava a un problema greu. El concepte de força d’atracció a distància estava molt lluny de ser satisfacto-ri, però en canvi la llei ho era per complet, ja que perme-tia predir amb una exactitud fins llavors desconeguda tot de fenòmens mecànics en el cel, en la Terra i en el mar (marees). Després de molt diverses vicissituds, Newton va acabar resignant-se a no resoldre el problema concep-tual, però no sense esgrimir amb passió el mèrit si ha-guera trobat el més important: la relació matemàtica que regeix la relació entre els moviments, ja siguen celestes © Galleria degli Ufﬁ zi, Firenze© MÈTODE 64 Núm. 64 MÈTODEA dalt, esquema inclós en el De Revolutionibus de Nicolàs Copèr-nic, on l’astrònom desenvolupa el seu sistema heliocèntic. A la dreta: Anònim. Nicolàs Copèrnic, segona meitat del segle XVI. Oli sobre tela, 40 x 67 cm.monogràfi cla mirada de galileuo terrestres, i les causes que els produeixen (la força de gravitació). En la troballa d’aquesta relació residia tot el projecte teòric que va batejar com a mecànica racional, en la qual allò formal, la precisió, els aspectes quantitatius, la predictivitat i l’eficàcia s’anaven decan-tant com a valors superiors d’explicació.■  ASTRONOMIA MECÀNICA I ASTRONOMIA OBSERVACIONAL El segle XVIII va conèixer un gran desenvolupament, tant de l’astronomia mecànica com de l’astronomia de posició. La primera era considera-da com una gran part de la deno-minada matemàtica mixta, i la seua funció consistia a realitzar els càlculs astronòmics del Siste-ma Solar. En definitiva es tractava d’abordar qüestions matematico-mecàniques, però amb la impor-tant novetat de traduir la mecànica newtoniana, del llenguatge geo-mètric en què havia estat escrita a la seua versió analíti-ca (de les figures geomètriques a les equacions). Els seus actors principals van ser matemàtics francesos, o almenys francòfons, com ara d’Alembert, Euler, La-grange o Laplace. Com a resultat es va obtenir un conei-xement extraordinàriament rigorós i precís del Sistema Solar, gràcies al qual era possible predir el comporta-ment de planetes, satèl·lits i cometes.Simultàniament, als grans observatoris astronòmics fundats en el segle XVII, com el de París i sobretot el de Greenwich, es realitzava una activitat pacient i fonamen-tal d’observació del cel mitjançant telescopi, fruit de la qual va ser l’elaboració d’excel·-lents mapes estel·lars fonamentals, per exemple, per a la navegació. Però a més l’observació telescòpi-ca dels cossos celestes, inaugurada per Galileu el 1609, va introduir importants novetats pel que fa als pobladors del Sistema Solar. Des de l’antiguitat grega i fins a la mencionada data, el nombre Anònim. Johannes Kepler, 1610. Oli sobre llenç, 35,5 x 44,5 cm. El 1619 Kepler es planteja per primera vegada si els planetes es despla-cen a causa d’una força comú i si aquesta procedeix del Sol, ja que observa que els planetes es desplacen més lentament quant més allunyats estan de l’astre.Giusto Suttermans. Galileu Galilei, c. 1640-1650. Oli sobre llenç, 59,4 x 80,5 cm. La introducció del telescopi per a l’observació astronò-mica per part de Galileu el 1610 va signiﬁ car una ampliació de l’uni-vers conegut ﬁ ns aleshores. En ampliar la grandària dels objectes, Galileu va veure per primera vegada satèl·lits d’altres planetes. Núm. 64 MÈTODE 65monogràfi cla mirada de galileu«DURANT EL SEGLE XVIII ELS TEMES AVUI ESTUDIATS SOTA EL RÈTOL DE FÍSICA EREN DESCONEGUTS O S’ABORDAVEN DE MANERA PURAMENT DESCRIPTIVA»© Sternwarte Kremsmünster© Col·lecció particularde planetes havia romàs fix (Mer-curi, Venus, Mart, Júpiter i Saturn, als quals, amb la reforma coperni-cana, es va unir la Terra). Abans d’aquesta reforma la Lluna no era un satèl·lit de la Terra sinó un cos celeste que, com tots els altres (in-clòs el Sol, que no era concebut en absolut com un estel), girava al voltant d’una Terra immòbil situa-da al centre del món. Amb Copèr-nic, tot va passar a desplaçar-se entorn del Sol, excepte la Lluna, que ho feia al voltant de la Terra. Per tant, quan a començament del segle XVII Galileu va orientar el seu rudimentari telescopi cap al cel, es tenia coneixement de sis planetes i un sol satèl-lit (de fet, a ull nu no s’aconsegueix veure’n més). No obstant això, gràcies a l’ampliació de la grandària dels objectes, Galileu va poder albirar per primera vegada satèl·lits d’altres planetes, en concret quatre de Júpiter.A partir de llavors la llista no va fer sinó augmentar. El 1675 Christiaan Huygens (1629-1695) va observar el primer satèl·lit de Saturn, al qual van seguir-ne quatre més gràcies a Giovanni D. Cassini (1625-1712) entre 1671 i 1684. Un segle més tard William Herschel (1738-1822), proveït amb grans i potents telescopis molt dife-rents del galileà, donava a conèixer dos satèl·lits més d’aquest planeta. Però el més extraordinari és que va afegir un nou planeta a una llista ina-movible durant segles. Es tracta d’Urà, localitzat per Herschel el 13 de març de 1781 (i al principi confós amb un come-ta). El 1787 va descobrir així mateix dos satèl·lits d’aquest planeta.En conjunt pot afirmar-se que la combinació de càlcul i observació va fer de l’astronomia la disciplina més presti-giosa de finals del segle XVIII. No és gens estrany que es tractara d’aconseguir en la Terra un èxit semblant a l’obtingut en l’estudi del cel.■  EL PROGRAMA LAPLACIÀ O LA VISIÓ ASTRONÒMICA DE LA NATURALESA  El gran matemàtic i astrònom Pierre Simon Laplace (1749-1827) és qui de manera més explícita va apostar pel que podríem denominar una «visió astronòmica de la naturalesa», és a dir, per l’aplicació del mètode de l’astronomia en la cerca de qualsevol llei de la natu-ralesa. En la transició del segle XVIII al XIX, com que la mecànica celeste era la ciència matematitzada de la naturalesa per excel·lència, del que es tracta-va era de bastir un pont metodo-lògic entre els fenòmens celestes i els terrestres, intentant una de-cidida matematització dels fenò-mens relatius a la llum, la calor, l’electricitat, el magnetisme o el comportament dels fluids.En aquest programa sistemàtic d’investigació encapçalat per La-place van col·laborar homes de ci-ència de la talla de Poisson, Gay-Lussac, Ampère, Fou-rier, Coulomb o Lagrange. Ens trobem en les dècades anteriors a la constitució de la física entesa com a con-junt de disciplines (termodinàmica, electromagnetisme, teoria de gasos en el marc de la mecànica estadística, etc.). De fet, durant el segle XVIII, mentre que la mecànica  66 Núm. 64 MÈTODESir Godfrey Kneller. Sir Isaac Newton, 1702 (detall). Oli sobre llenç, 62,2 x 75,6 cm. A la dreta, portada de la primera edició dels Philo-sophiae Naturalis Principia Mathematica de Newton, on el físic desenvolupa la llei de gravitació.monogràfi cla mirada de galileu«EL 1619 KEPLER ES PREGUNTA PER PRIMERA VEGADA SI ÉS QUE ELS PLANETES NO ROMANEN EN REPÒS A MENYS QUE S’HI EXERCESCA UNA ACCIÓ MOTRIU»© Smithsonian Institution Libraries© National Portrait Gallery, Londones desenvolupava a l’empara de la matemàtica aplicada, els temes avui estudiats sota el rètol de física eren des-coneguts o s’abordaven de manera purament descriptiva (per descomptat aquest era el cas de la calor, l’electricitat o el magnetisme).En canvi, segons l’opinió de Laplace, respecte als cossos del Sistema Solar havia estat possible un plan-tejament sistemàtic, en el qual, partint d’observacions precises acumulades durant segles, en primer lloc es van formular lleis generals dels moviments planetaris i en segon lloc es va accedir al suprem i universal princi-pi de gravitació, fins finalment descendir des d’aquest principi a l’explicació de tots els fenòmens celestes (sempre dins dels límits del Sistema Solar). En definiti-va, el que havia permès la consideració del món celeste com a sistema era la llei de gravitació universal, i en general la mecànica racional newtoniana que havia es-tablert matemàticament les relacions entre moviments i forces. En això consistia el seu enorme potencial, a pesar dels problemes conceptuals anteriorment menci-onats.Així, després del procés de matematització dels fe-nòmens celestes, ara li tocava el torn als terrestres, en un ambiciós projecte les conseqüències del qual s’es-tenen a tota la física posterior. La precisió, el rigor, la capacitat de predicció, l’eficàcia que proporcionava l’ús d’un llenguatge formal matemàtic es van convertir en valors superiors d’explicació. Una axiologia que es farà present en el debat entre filòsofs i científics durant el romanticisme i en l’actualitat. En qualsevol cas, bé pot afirmar-se que des del cel es va iniciar una millor com-prensió de la Terra. I serà precisament des de la Terra quan en el segle XIX s’inicie una renovada conquista del cel, ja no sols planetari, sinó estel·lar. BIBLIOGRAFIALAPLACE, P. S., 2006. Exposición del Sistema del mundo. J. Ordóñez i A. Rioja (eds.). Crítica. Barcelona.NEWTON, I., 1987. Principios Matemáticos de la Filosofía Natural. 2 vols. E. Rada (ed.). Alianza Editorial. Madrid. NORTH, J. D., 2005. Historia Fontana de la astronomía y de la cosmología. F.C.E. Mèxic.RIOJA, A. i J. ORDÓÑEZ, 1999. Teorías del Universo. Vol. I: De los pitagóricos a Galileo. Síntesis. Madrid.RIOJA, A. i J. ORDOÑEZ, 1999. Teorías del Universo. Vol. II: De Galileo a New-ton. Síntesis. Madrid.RIOJA, A. i ORDÓÑEZ, J., 2006. Teorías del Universo. Vol. III: De Newton a Hubble. Síntesis. Madrid.Ana Rioja Nieto. Professora titular del Departament de Filosofi a I. Univer-sidad Complutense de Madrid. Núm. 64 MÈTODE 67monogràfi cla mirada de galileuWilliam Herschel va utilitzar grans i potents telescopis, com el de la imatge, ja molt diferents al de Galileu, que li van permetre aprofun-dir en l’estudi del sistema solar.El matemàtic i astrònom Pierre Laplace va apostar per utilitzar el mètode de l’astronomia en la recerca de qualsevol llei de la natura. Es podria dir que Laplace va inaugurar una «visió astronòmica de la natura».© Smithsonian Institution Libraries© MÈTODE

Del cel a la Terra.b L'astronomia dels segles XVII i XVIII i les seues conseqüències epistemològiques

http://revistes.iec.cat/index.php/Metode/article/download/64901/64773

Del cel a la Terra.b L'astronomia dels segles XVII i XVIII i les seues conseqüències epistemològiques

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Hemeroteca Cientifica Catalana