Revolución copernicana (libro)

La revolución copernicana: La astronomía planetaria en el desarrollo del pensamiento occidental es un libro escrito por Thomas S. Kuhn y publicado en 1957 por Harvard University Press.

Thomas S. Kuhn es el autor de la trascendental Estructura de las Revoluciones Científicas (1962), un libro que es pionero en una novedosa visión filosófica/sociológica sobre la ciencia y sus practicantes. En él, Kuhn introduce el concepto de cambio de paradigma, un repentino cambio de perspectiva de los miembros de una comunidad científica que se produce durante un cambio revolucionario en su campo. Describe a los científicos que trabajan durante periodos de ciencia no revolucionaria («normal») como solucionadores de un tipo de rompecabezas que no se diferencia de los rompecabezas o crucigramas. El lector que espere encontrar en la Revolución Copernicana algunos contornos de la renombrada filosofía de Kuhn se sentirá decepcionado. Los términos «paradigma» y «ciencia normal» no aparecen en él; el libro es más una obra histórica que filosófica.

La Revolución Copernicana, el primer libro de Kuhn, es uno de los más vendidos de la historia de la ciencia. En 2003 la edición de Harvard University Press iba por la 24ª tirada, y esto excluye la edición de Vintage Book. Fue una de las primeras publicaciones de Kuhn en historia de la ciencia; anteriormente había publicado seis trabajos en este campo, sobre la química del siglo XVII y sobre el ciclo de Carnot. El libro tuvo su origen en los apuntes para un curso de ciencia en Harvard basado en un enfoque histórico. El curso no trataba tanto de la ciencia en sí, sino más bien de una comprensión de la ciencia dirigida a estudiantes ajenos a las ciencias. Este origen del libro es importante para entender el carácter del mismo.

Con la «revolución copernicana» Kuhn se refiere al período de la historia de la ciencia que se conoce más comúnmente como «la revolución científica». El período está claramente definido: comienza con la publicación de la obra de Copérnico De Revolutionibus Orbium Coelestium en 1543 y se cierra con la aparición de los Philosophiae Naturalis Principia Mathematica de Newton en 1687. La segunda mitad de La revolución copernicana de Kuhn cubre el período de un siglo y medio después de la muerte de Copérnico, mientras que la primera mitad del libro trata más de dos mil años de desarrollo de la cosmología precopernicana.

El presente artículo de Citizendium resume la Revolución Copernicana y al hacerlo cuenta la historia de una de las cadenas de acontecimientos más fascinantes de la historia de la ciencia vista a través de los ojos de Thomas Kuhn.

Contenido

Como se ha dicho, Kuhn dedica la primera mitad de su libro a la visión precopernicana de la humanidad sobre el universo. Su exposición comienza con los egipcios, pasa por la Antigüedad, pasando por la Edad Oscura y la posterior Edad Media hasta llegar a Copérnico. Kuhn describe el lento despertar de la civilización occidental al reconocimiento de un cosmos que parecía consistir en el Sol, la Luna, los planetas, las estrellas en una esfera circundante y, por supuesto, la Tierra en el centro de todo.

Cuando Kuhn en el capítulo 5 discute el propio trabajo de Copérnico, es notable que se refiera al descubrimiento de este último: el Sol, no la Tierra, es el centro geométrico del Universo-como la «innovación» de Copérnico y no como su «revolución». Se puede argumentar que esto resta importancia a la contribución histórica de Copérnico a la astronomía, pero es coherente, ya que Kuhn prefiere llamar «revolución copernicana» a todo el período de 145 años que comienza en 1543. No obstante, el libro trata la innovación de Copérnico -el paso de un universo geocéntrico a uno heliocéntrico- como un punto crucial y fundamental en el desarrollo de la cosmología y la astronomía. Según Kuhn, la revolución copernicana no sólo fue una revolución en la astronomía, sino que también supuso una revolución en la ciencia y la filosofía, y Kuhn relata cómo la solución de un astrónomo a un problema aparentemente técnico alteró fundamentalmente la actitud de los hombres ante los problemas básicos de la vida cotidiana. La revolución copernicana, en el sentido que Kuhn le da al término, implica, en primer lugar, una reforma de los conceptos fundamentales de la astronomía; en segundo lugar, una alteración radical de otras ciencias, necesaria por el movimiento de la Tierra; y, en tercer lugar, un efecto aún más amplio sobre la filosofía, la religión y los valores, resultante de dejar de ver la Tierra como el único centro de la creación de Dios.

Capítulo 1: El antiguo universo de dos esferas

El primer capítulo explica las cosmologías primitivas de los egipcios y babilonios. Trata buena parte de la teoría astronómica, como el movimiento aparente del Sol visto desde la Tierra; introduce conceptos como la eclíptica, el solsticio de invierno/verano y el equinoccio vernal/autonómico. Cuando la antigua cultura griega entra en escena, se introduce el modelo cosmológico más antiguo -o más bien un marco para una cosmología, ya que los planetas todavía deben situarse dentro de él-, el «Universo de dos esferas» (término acuñado por Kuhn). Consiste en una diminuta Tierra esférica y estacionaria en el centro geométrico de la gran esfera giratoria (con frecuencia de 24 horas) de las estrellas (el Firmamento). Kuhn sostiene que la idea de que la astronomía puede suministrar un modelo cosmológico es una de las novedades más significativas y características que heredamos de la antigua civilización griega.

Capítulo 2: El problema de los planetas

Para los griegos y sus sucesores el Sol y la Luna eran dos de los siete planetas. Kuhn describe una imagen rudimentaria del universo que se mantuvo vigente en los libros elementales de astronomía y cosmología hasta principios del siglo XVII, mucho después de la muerte de Copérnico. La Tierra está en el centro de la esfera estelar que delimita el universo. De fuera a dentro están las órbitas de Saturno, Júpiter, Marte, Sol, Venus, Mercurio y la Luna. En el capítulo 2 se detalla cómo, en un modelo más refinado, el movimiento retrógrado de los planetas se explica mediante epiciclos, pequeños círculos que giran uniformemente en torno a un punto de la circunferencia de un segundo círculo de rotación uniforme, el deferente. Esta cosmología helenística culminó en el Almagesto de Ptolomeo (ca. 150 d.C.), un libro que trata una complicada teoría diseñada para predecir las ocurrencias de los planetas en el cielo. En palabras de Kuhn, el Almagesto de Ptolomeo fue «el primer tratado matemático sistemático que ofrece una relación completa, detallada y cuantitativa de todos los movimientos celestes». En general, los movimientos planetarios del Almagesto se componen de epiciclos con centros en deferentes, pero Ptolomeo también introdujo las equantes. Un ecuante es un punto con respecto al cual la rotación del deferente es uniforme, pero el ecuante está desplazado del centro del deferente, de modo que la rotación del deferente vista desde su centro no es uniforme. La aversión de Copérnico a las ecuantes y al movimiento no uniforme introducido por ellas fue una de sus principales motivaciones para buscar un modelo planetario mejor.

Capítulo 3: El universo de dos esferas en el pensamiento aristotélico

Este capítulo da cuenta de la cosmología y la cosmovisión aristotélica. Según Aristóteles (384-322 a.C.) y sus sucesores, el universo es finito y está limitado por la esfera de las estrellas y su interior está lleno principalmente de éter. Aristóteles creía que la propia noción de vacío es absurda, el espacio y la materia están inextricablemente unidos y, por tanto, el universo debe estar lleno de materia. Los planetas se mueven por cáscaras esféricas homocéntricas compuestas de éter. (Más tarde se pensó que la envoltura era lo suficientemente gruesa como para contener el deferente del planeta y sus epiciclos). La parte inferior de la cáscara más interna -la de la Luna- divide el universo en dos regiones totalmente dispares, llenas de diferentes tipos de materia y sujetas a diferentes leyes naturales. La región terrestre, sublunar, en la que vive el hombre, está llena de elementos: fuego, aire, agua y tierra. Es la región de la variedad, el cambio, el nacimiento, la muerte, la generación y la corrupción. El movimiento de la envoltura lunar empuja continuamente los cuatro elementos y, por lo tanto, nunca pueden ser observados en su forma pura. La región celeste, la luna y más allá, en cambio, es eterna e inmutable; consiste únicamente en el elemento puro, transparente, ingrávido e incorruptible éter.

Capítulo 4: Refundición de la tradición: De Aristóteles a los Copérnicos

El capítulo 4 describe el periodo entre Ptolomeo y Copérnico. Al principio de este período, Europa Occidental perdió la mayor parte del conocimiento antiguo con la caída (476) del Imperio Romano de Occidente. Los califatos islámicos y, en menor medida, el imperio bizantino se convirtieron en los guardianes y conservadores de estos conocimientos. Durante la Edad Media (que duró hasta el año 1000 aproximadamente) se olvidó incluso el hecho de que la Tierra es esférica. A principios del siglo IV, Lactancio ridiculizó el concepto de la Tierra esférica. A mediados del siglo VI, Kosmas, un monje alejandrino, derivó una cosmología cristiana de la Biblia. Su universo tenía la forma del tabernáculo que el Señor mandó construir a Moisés. Sin embargo, como subraya Kuhn, estas cosmologías nunca se convirtieron en doctrina oficial de la Iglesia.

En los siglos XI y XII se redescubrieron algunos de los antiguos conocimientos, al principio a través del Califato de Córdoba en España. Durante este período se importaron tablas astronómicas de Toledo (el centro de aprendizaje del Califato de Córdoba) y se tradujeron del árabe al latín el Almagesto de Ptolomeo y la mayoría de los escritos astronómicos y físicos de Aristóteles. Fue entonces cuando nació el asombro europeo por la «sabiduría antigua» y por «El Filósofo» (Aristóteles). Inicialmente, la Iglesia católica consideró pagana la ciencia antigua redescubierta, pero escolásticos como Santo Tomás de Aquino (1225-1274) lograron conciliar el conocimiento aristotélico con la doctrina cristiana y su combinación se convirtió en la visión cristiana del mundo que todo lo abarca.

En este clima intelectual no habría habido lugar para que un Copérnico planteara un modelo heliocéntrico. Sin embargo, como se comenta en la segunda mitad del capítulo, más adelante, en la Edad Media, se expresaron algunas críticas contra la cosmovisión de Aristóteles. En la escuela nominalista parisina, Nicole Oresme (m. 1382) abrió algunas brechas en el tejido del pensamiento aristotélico. Pero, independientemente de las hipotéticas objeciones que estos críticos escolásticos pudieran plantear a la cosmología aristotélica, en relación con la posición central y la inmovilidad de la tierra, la movilidad y la dimensión finita de la esfera estelar, la mayoría de las veces encontraron muy buenas razones para refutar sus propias objeciones y concluir que Aristóteles tenía razón después de todo.

Las exploraciones y los viajes del Renacimiento (la primera recalada de Colón en América se produjo cuando Copérnico tenía 19 años) plantearon nuevos interrogantes y dieron ejemplo a más innovaciones. Las antiguas técnicas de cálculo astronómico resultaron ser falibles, como pusieron de manifiesto los errores acumulados del Calendario Juliano. Se descubrió lo equivocado que estaba Ptolomeo como geógrafo. Comparado con el revuelo político asociado a las reformas religiosas de Lutero y Calvino, una innovación en astronomía parecía un acontecimiento insignificante. Todo esto dio más libertad de pensamiento y preparó un clima intelectual que permitió la innovación de Copérnico.

También influyeron aspectos más intelectuales del Renacimiento. El humanismo, el movimiento ilustrado dominante de la época, era dogmáticamente antiaristotélico, y su crítica facilitó que los científicos rompieran con las raíces de Aristóteles. Además, la perspectiva neoplatónica de los humanistas, con su gusto estético por las matemáticas puras, creó la atmósfera que inculcó a Copérnico su aversión por el movimiento no uniforme de los planetas que Tolomeo había introducido mediante el uso de ecuantes.

Capítulo 5: La innovación de Copérnico

Como es sabido, la innovación de Copérnico, descrita en detalle en el capítulo 5, consta de dos pasos. En primer lugar, se supone que la Tierra, todavía en el centro de la esfera estelar, realiza una rotación diurna (24 horas) alrededor de su eje. Esto explica la aparente rotación diurna del Sol y de las estrellas. Una vez dado el paso de una Tierra en movimiento, el siguiente paso, la órbita de la Tierra alrededor del Sol, es conceptualmente más fácil. Kuhn explica que estos dos pasos (ver el artículo eclíptica para los diagramas) no son muy consecuentes para la comprensión del movimiento aparente diario y anual del Sol. El segundo paso, sin embargo, la sustitución de un sistema geocéntrico por uno heliocéntrico, tiene consecuencias de gran alcance para la comprensión del movimiento de los planetas. Especialmente el movimiento retrógrado de los planetas se convierte en un fenómeno más elegantemente explicado -y por lo tanto mucho más fácil de entender-. Curiosamente, Kuhn señala que Copérnico conocía el modelo de Aristarco (ca. 310-230 a.C.), que también suponía que la Tierra orbita alrededor del Sol. (Hay que mencionar entre paréntesis que Copérnico introdujo un tercer movimiento. Supuso que la dirección del eje de la Tierra cambia durante su órbita anual, mientras que en realidad forma un ángulo constante con la eclíptica invariable. Por lo tanto, Copérnico tuvo que introducir un movimiento anual cónico adicional para dar al eje de la Tierra su dirección constante en el espacio.)

Copérnico se adhirió tan estrechamente como pudo a las ideas clásicas de Ptolomeo. Seguía basando su teoría en un universo finito delimitado por la esfera de las estrellas y también creía que el movimiento de los planetas debía estar compuesto por círculos perfectos y que los movimientos eran uniformes. Consideró su eliminación de las equantes (que inducen movimientos no uniformes) como una de sus contribuciones más importantes a la astronomía matemática. Debido a su adhesión a Ptolomeo, Kuhn afirma que el De Revolutionibus no es un texto revolucionario, sino más bien revolucionario. El propósito de Copérnico no era dar al mundo una nueva cosmología, sino resolver los defectos técnicos que percibía en la astronomía ptolemaica. Según Kuhn, la obra de Copérnico consiste en una astronomía planetaria técnica bastante limitada, no en cosmología o filosofía.

Desde la obra de Kepler (hacia 1610) se sabe que las órbitas planetarias son elípticas y no circulares y, por tanto, no es de extrañar que el sencillo modelo de Copérnico basado en órbitas circulares sólo sea cualitativamente correcto. Para obtener resultados cuantitativos Copérnico se vio obligado a introducir epiciclos, aunque menos de los que había aplicado Ptolomeo. Aun así, las predicciones de Copérnico sobre las posiciones planetarias fueron tan precisas como las de Ptolomeo, no mejores.

Capítulo 6: La asimilación de la astronomía copernicana

Los astrónomos profesionales fueron los primeros en aceptar el sistema heliocéntrico. Algunos de ellos lo aceptaron como un modelo computacional y guardaron silencio sobre su realidad. Por ejemplo, Erasmus Reinhold (1511-1553) publicó en 1551 un nuevo conjunto completo de tablas astronómicas (las tablas prutenses, llamadas así por el duque de Prusia) que fueron calculadas con los métodos de Copérnico. Pero Reinhold no se pronunció a favor del movimiento de la Tierra. Georg Joachim Rheticus (1514-1576) publicó una defensa del sistema en 1540, incluso antes de que apareciera el De Revolutionibus. También Michael Maestlin (1550-1631) estaba de acuerdo en que la Tierra giraba alrededor del Sol.

Sin embargo, los líderes religiosos -en la medida en que eran conscientes de ello- se opusieron al nuevo modelo, ya que lo veían en flagrante contradicción con las Escrituras. La Iglesia católica sólo tuvo pleno conocimiento de la doctrina de Copérnico después de que Galileo Galilei comenzara a propagarla en Italia a partir de 1610 y en 1616 fuera incluida en el Índice (lista de libros prohibidos por la Iglesia católica). Para el público en general era evidente que la Tierra no se movía, y durante casi un siglo después de Copérnico fue muy difícil convencer a alguien de que el resultado del movimiento de la Tierra no sería catastrófico.

Tycho Brahe (1546-1601), el mayor astrónomo a simple vista de la historia, no siguió a Copérnico, sino que desarrolló su propio sistema híbrido («Ticónico») que tenía a la Tierra en reposo en el centro de una esfera estelar en rotación y a los planetas orbitando alrededor del Sol. El Sol y la Luna orbitaban alrededor de la Tierra, como en el sistema ptolemaico. El colega más joven de Brahe, Johannes Kepler (1571-1630), fue educado como copernicano por su maestro Maestlin y se mantuvo así toda su vida. Kepler revisó el sistema de manera fundamental. Descartó todos los epiciclos y dejó que la Tierra y los demás planetas orbitaran alrededor del Sol estacionario en órbitas elípticas. Su obra las Tablas Rudolfinas (1627), derivada de su nueva teoría y basada en las magníficas observaciones de Brahe, fue superior a todas las tablas astronómicas en uso antes. Kepler había, como dice Kuhn, resuelto el problema de los planetas.

El copernicano más famoso de la historia, sin duda, es Galileo Galilei (1564-1642). Fue el primer astrónomo que utilizó el telescopio. Su trabajo, sin embargo, fue sobre todo una operación de maquillaje llevada a cabo después de que la victoria del modelo heliocéntrico estuviera claramente a la vista. Galileo observó en la superficie de la Luna valles y montañas y vio que el planeta Júpiter tiene satélites. Ambos hechos no demostraban nada sobre la validez del modelo copernicano, pero tenían un gran impacto psicológico, ya que demostraban que los cielos no son tan majestuosos como siempre se ha creído, sino que se asemejan a las regiones sublunares del cosmos. Galilei también descubrió las manchas solares y vio que el Firmamento albergaba muchas más estrellas de las que se veían a simple vista. Un apoyo definitivo a la teoría de Copérnico lo dio el descubrimiento de Galileo de las fases de Venus. Con el telescopio se puede ver que Venus es a veces «nuevo», como la Luna nueva, y a veces «lleno» como la Luna llena. Esto sólo puede ocurrir si Venus gira alrededor del Sol en una órbita que se encuentra dentro de la órbita de la Tierra, que fue una de las predicciones hechas por Copérnico y ahora demostrada convincentemente por Galileo.

Kuhn describe cómo en la segunda mitad del siglo XVII todos los astrónomos profesionales se adhirieron al modelo heliocéntrico, a pesar de la resistencia de la iglesia católica. El público en general tardó la mayor parte del siglo XVIII en convertirse a la nueva visión del mundo. Aunque, en 1873, un ex presidente de una escuela de magisterio estadounidense publicó una obra en la que condenaba a Copérnico, Newton y muchos otros distinguidos astrónomos por apartarse de la cosmología bíblica.

Capítulo 7: El nuevo universo

Antes de que la nueva visión del mundo pudiera ser ampliamente aceptada, había que responder a preguntas como: ¿Por qué los cuerpos pesados caen hacia la superficie de la Tierra que gira? ¿A qué distancia están las estrellas? ¿Qué mueve a los planetas ahora que las esferas aristotélicas ya no están ahí para impulsarlos? ¿Qué mantiene a los planetas en órbita? Muchas de estas preguntas encuentran respuesta en los Principia (1687) de Isaac Newton, que describen un cosmos infinito en el que los planetas y las estrellas se atraen con una fuerza proporcional a sus masas. La mayoría de las historias de la astronomía planetaria van, pues, de Kepler y Galileo directamente a Newton. Sin embargo, Kuhn da un rodeo a través del atomismo y la teoría de los vórtices de Descartes.

Kuhn comienza el capítulo 7 haciendo ver que, una vez que la esfera estelar ha perdido su papel como motor principal de las esferas planetarias (los «cielos» de la cosmología aristotélica), el paso conceptual hacia un universo infinito sin límites no es muy grande. Kuhn cuenta que ya en 1576 el copernicano inglés Thomas Digges introdujo la idea de un universo infinito en una paráfrasis, por lo demás sencilla, del De Revolutionibus.

Asegurando que el copernicanismo y el atomismo parecen a primera vista doctrinas totalmente desvinculadas, Kuhn procede a explicar que los atomistas necesitaban un vacío infinito para que sus corpúsculos se movieran en él. Cuando se asume que el copernicanismo implica un universo infinito, las dos doctrinas no están tan desvinculadas como parece. El filósofo natural más influyente de la primera mitad del siglo XVII, Descartes, creía que todas las fuerzas se transmitían por colisiones con los corpúsculos. Fue él quien dio la primera declaración clara de la ley del movimiento inercial: un corpúsculo en movimiento seguirá moviéndose a la misma velocidad en línea recta a menos que colisione con otra partícula. Descartes creía que, mediante las colisiones, los corpúsculos se organizan en vastas circulaciones («vórtices»), y que estos vórtices transportan a los planetas alrededor del Sol. Descartes eliminó explícitamente de la filosofía natural la dicotomía entre leyes celestes y terrestres que había introducido Aristóteles dos mil años antes.

En 1666, muy influenciado por Descartes, Robert Hooke formuló una teoría para el movimiento planetario que se basaba en la inercia y en la equivalencia de las leyes celestes y terrestres. Un planeta en movimiento debería viajar uniformemente en línea recta, escribió, pero como sabemos que su órbita rodea al Sol, debe haber una fuerza de atracción operando entre el Sol y el planeta. Aunque pensaba que la intensidad de esta fuerza disminuiría al aumentar la distancia entre el Sol y el planeta, no sabía cómo generar una elipse de Kepler a partir de ella. Ese trabajo lo dejó para Newton. Newton demostró por la misma época que una partícula puntual describe una elipse cuando un cuerpo inmóvil la atrae con una fuerza inversamente proporcional a la distancia. El cuerpo pesado se encuentra en uno de los dos focos de la elipse. Sin embargo, la Tierra no es una partícula puntual. En 1685 Newton demostró que todos los corpúsculos terrestres pueden tratarse como si estuvieran situados en el centro de la Tierra. Por fin se explicaron las leyes de Kepler como la atracción innata entre los corpúsculos fundamentales que constituyen los planetas y las estrellas. Dos años más tarde aparecieron los Principios Matemáticos de la Filosofía Natural de Newton y se completó la revolución copernicana.

Notas

1. Salvo que «paradigma» aparece en el prefacio (p. ix) y en la p. 222, en ambos lugares en su significado convencional.
2. N. M. Swerdlow, An Essay on Thomas Kuhn’s First Scientific Revolution, The Copernican Revolution, Proceedings of the American Philosophical Society, vol 148, pp. 64-120 (2004)
3. Kuhn escribe Coelestium como Caelestium, que es la grafía latina más común. Sin embargo, los frontispicios originales dan Cœlestium.
4. Swerdlow loc. cit. no está de acuerdo con que el humanismo neoplatónico fuera pertinente para la motivación de Copérnico.
5. Kuhn se basa con respecto a la opinión de los líderes protestantes del siglo XVI, Lutero, Melanchthon y Calvino en la obra de A. D. White: A History of the Warfare of Science with Theology in Christendom, Appleton, Nueva York, (1896). O. Gingerich (2004), loc. cit., ha dado razones por las que la obra de White puede no ser completamente fiable en este punto.
6. Kuhn no menciona que el libro fue admitido cuatro años después pero con una lista de correcciones añadidas. Las correcciones pertenecían todas a la realidad, en contraposición a la conveniencia computacional, del modelo.