Ciencia               

IMAGEN ÓPTICA  | PERIODISMO CON VISIÓN

 


GALILEO
EL HOMBRE QUE ABRIÓ LOS OJOS A LA HUMANIDAD


Por: Guillermo Rubén Ávalos Ceja


En el número de Imagen Óptica correspondiente al segundo bimestre del año 2001, Moisés Santillán Zerón abordó este apasionante tema en un artículo al que tituló: Galileo Galilei en perspectiva, artículo que había sido originalmente escrito para la revista Investigación hoy, del Instituto Politécnico Nacional. Iniciaba su trabajo desde una perspectiva contextual, haciendo un análisis del entorno histórico y del entorno filosófico, para concluir con algunas contribuciones científicas de este gran pensador. Ahora, después de casi cinco años, retomamos el tema de la vida y obra del hombre considerado “el padre de la ciencia” con la intención de incluirlo en esta pasarela de personajes que han marcado el desarrollo de la óptica, la cual dio inicio hace dos números de nuestra revista Imagen Óptica con Leonardo Da Vinci. En el número anterior incluímos a Isaac Newton y ahora es el turno de este talento originario de Pisa.
La intención principal de este texto es realizar una breve aproximación a las aportaciones de Galileo al mundo de la óptica. Esperamos poder despertar en el lector la curiosidad para intentar profundizar en los temas aquí reseñados.
Debemos decir que hemos retomado algunos de los datos presentados por Santillán Zerón, los cuales complementamos con elementos de las obras que sugiere en las referencias bibliográficas de su artículo, así como con algunas otras fuentes que se citan donde corresponden.

 

Galileo Galilei, el reconocido pensador italiano: filósofo, matemático y físico, es considerado actualmente un talento de las dimensiones de Isaac Newton o de Alberto Einstein. Fue también un astrónomo protagonista de la llamada revolución científica. Entre sus logros se cuentan el perfeccionamiento del telescopio y una gran variedad de observaciones astronómicas. Hay quienes lo consideran el padre de la física moderna.
Nacido en Pisa el 15 de febrero de 1564, llegó a ser uno de los protagonistas de esa época gloriosa conocida como Renacimiento
Estudió griego, latín y lógica en el monasterio Benedictino de Santa María di Vallombrosa, donde pretendía convertirse en monje, idea que abandonó por órdenes de su padre, Vincenzo Galilei de Florencia.

Posteriormente ingresó a la Universidad de Pisa, donde obtuvo conocimientos de medicina y matemáticas. La primera de estas disciplinas la tomó para complacer a su padre, quien quería ver a su hijo convertido en médico; la segunda por gusto propio, ya que se sentía muy atraído por esa ciencia. Sin embargo, al egresar de la universidad, a la edad de 21 años, lo hizo sin haber obtenido el grado ni de una ni de otra, lo cual no le impidió ganarse la vida durante algunos años dando clases particulares de matemáticas.
Este oficio de profesor, ya llevado de una manera formal, le permitió posteriormente convertirse en presidente del departamento de matemáticas en la Universidad de Padua, de la República de Venecia, donde daba conferencias sobre geometría y astronomía.
Bajo la protección de la familia Médicis, en Florencia, desarrolló investigaciones que le permitieron escribir De motu (en movimiento). En ella afirma que lo establecido por Aristóteles acerca de que la velocidad con la que cae un cuerpo es proporcional a su peso es errónea. Se dice que su propuesta era demasiado revolucionaria para exponerla sin una explicación adecuada, lo que logró hasta diez años después.
De hecho, Galileo fue un pionero de los experimentos cuantitativos con resultados analizados matemáticamente. No existía tradición alguna de métodos similares en el pensamiento europeo en aquel tiempo. Del mismo modo, abrió brecha en cuanto a la actitud de rechazar la aceptación sin objeciones de la opinión de las autoridades (como la Iglesia) o de otros pensadores —incluyendo a gigantes de la talla de Aristóteles —, en materia de ciencia y en la separación de ciencia, filosofía y religión. Debido a este tipo de posiciones se le ha llegado a llamar el padre de la ciencia.
En 1595 desarrolla su teoría de las mareas, donde afirmaba que el flujo y reflujo de éstas se debía a los movimientos diarios y anuales de la Tierra, lo cual constituía un error.
Posteriormente logró producir un compás geométrico para usos militares. Su espíritu de emprendedor lo lleva a contratar a un fabricante de instrumentos de tiempo completo para producir su invento masivamente; publica también un manual con las instrucciones de uso y da clases para enseñar a otros la utilización del aparato.
Durante el año 1602 realiza experimentos acerca de incrementos del tiempo con un péndulo. Se sabe que compartió sus hallazgos con Santorio, un doctor que utilizaba un péndulo para medir el pulso de sus pacientes.
Sin embargo, fue en el área de la astronomía en la que Galileo destacó de una manera más trascendental. En marzo de 1610 publicó una descripción completa de las lunas de Júpiter en la obra Sidereus Nuncius (El mensajero sideral, aunque Galileo le dio la acepción de gaceta sideral).


Su encuentro con el telescopio

En el año de 1609 llegó a Galileo la noticia de la creación de lentes telescópicos en Holanda mediante los cuales se podían ver objetos distantes. Inmediatamente se dio a la tarea de crear su propia versión y al cabo de un mes ya tenía listo un telescopio de tres poderes. Poco después presenta un telescopio de ocho poderes al senado de Venecia, lo que le vale para recibir como premio la permanencia en la Universidad de Padua, desde donde comienza sus observaciones de la luna.
 

Página de la obra en la que Nicolás Copérnico, astrónomo polaco, exponía su teoría sobre el cosmos heliocéntrico.

Sabemos que la idea de que Galileo inventó el telescopio es inexacta, pero lo que es cierto es que fue uno de los primeros hombres en usarlo para observar el cielo. Como hemos dicho, tras el análisis de algunos teles-copios inventados en los Países Bajos, Galileo fabricó su propia versión que mejoró hasta llegar a un telescopio de 8 aumentos (8x), el cual tras varios intentos logró convertir en un aparato con poder de 20x.
Se dice que a inicios de 1610 pudo apreciar tres brillantes estrellas cerca de Jupiter y que seis días después descubrió una cuarta estrella; al poco tiempo concluye que son satélites de Jupiter (Europa, Ío, Calisto y Ganímedes). Sostuvo que las lunas giraban alrededor de Jupiter pero observó que desaparecían cíclicamente, lo que él atribuyó al paso de esos cuerpos por detrás de Júpiter. Durante el año siguiente (1611) un grupo de matemáticos jesuítas del Collegio Romano certifica estos descubrimientos de Galileo, a los que se habían sumado el planeta Saturno y las manchas del sol.
Estudió la Luna y Venus y a partir de las observaciones de éste último creyó tener la evidencia para confirmar las teorías de Copérnico. Después de observar varias veces el planeta pudo percibir leves cambios en su apariencia luminosa y a partir de eso concluyó que Venus, al igual que la Luna, presentaba diferentes fases; que experimentaba períodos equivalentes a los de luna llena, luna nueva y todas las fases intermedias.
Galileo dedujo que esto era prueba de que la Tierra giraba, junto con el resto de los planetas, alrededor del Sol. El modelo heliocéntrico del Sistema Solar desarrollado por Copérnico predecía que todas las fases de Venus serían visibles. Las observaciones que hizo Galileo de las fases de Venus probaban que éste orbitaba en torno al Sol, lo que fortalecía la teoría del modelo heliocéntrico.

Manchas en el Sol
En 1912 apuntó su telescopio hacia el sol y descubrió otra cosa que contradecía la perfección pregonada por la iglesia en la conformación del cielo: manchas en el sol.
Se convertía en el primer hombre europeo en observar estos puntos. Ya siglos antes los chinos habían hecho esa observación, pero Galileo fue el primero en estudiar sus movimientos mediante el telescopio. Dibujó cuidadosamente sus observaciones y las publicó. Obviamente hubo quienes rechazaron estas imágenes diciendo que lo observado podrían ser planetas desconocidos cruzando frente al Sol. Sin embargo Galilei tuvo la capacidad para probar que los puntos estaban en el sol
Argumentó que los puntos cambian de apariencia y que frecuentemente parecen originarse dentro del disco solar y esfumarse ahí mismo al cabo de cierto tiempo. Esto permite descartar que se trate de planetas, afirmó: seguramente están en el Sol.
Señaló que un punto tardó 14 días en cruzar de un lado al otro del Sol y que su paso no era uniforme, o sea que su movimiento parecía mucho más lento cerca de la orilla del Sol que en el centro. Galileo interpretó esto como el efecto de una contracción, o sea, cuando el objeto viaja a través de la esfera, en un momento dado está viajando hacia el observador, por lo cual el movimiento aparenta ser más lento; sin embargo, cuando está cerca de la orilla este efecto se reduce y aparenta una mayor velocidad. Esta contracción aparente sólo es posible si el punto está muy cerca de la superficie. Un planeta en órbita alrededor del Sol no produciría ese efecto, esto es, no aparentaría cambiar su velocidad. Para entender mejor esto presentamos un diagrama similar al que presentó Galileo para su explicación.
Hizo también importantes observaciones de la Luna. Aristóteles había determinado siglos antes que Galileo que la Luna se encontraba situada en los cielos, sobre la esfera sub-lunar, por lo que tenía que ser perfecta, sin embargo Galileo pudo contradecir esta teoría: “La superficie de la Luna no es lisa, pareja ni perfectamente esférica, es. por el contrario, dispareja, áspera y llena de depresiones y protuberancias. Es como la superficie de la Tierra misma, marcada aquí y allá con cadenas de montañas y profundos valles”. Galileo pudo incluso medir la altura de las montañas lunares basándose en la longitud de las sombras y utilizando cálculos geométricos.



Entre las observaciones de Galileo se cuenta también la Vía Láctea. A través de su telescopio las estrellas seguían apareciendo de un tamaño diminuto, como puntos de luz. El científico sugirió que esto se debía a la enorme distancia que las separaba de la Tierra. Al dirigir su telescopio hacia la banda de la Vía Láctea vio que ésta se componía de estrellas no vistas hasta ese entonces, que estaba formada por una multitud de estrellas agrupadas tan densamente que parecían nubes lechosas observadas desde la Tierra.
Galileo observó el planeta Saturno en 1610. Notó que presentaba dos apéndices o “manijas”, uno a cada lado, que aparecían y desaparecían en ciertos lapso de tiempo. “He observado que el planeta más alto es un cuerpo triple. Quiero decir que para mi enorme asombro Saturno aparece ante mí no como una estrella sencilla, sino como tres estrellas juntas que casi se tocan entre sí.” Tuvieron que pasar varios años para que en 1656 el científico holandés Christiaan Huygens describiera correctamente esos apéndices como los anillos de Saturno.


Dibujo de las manchas del Sol realizado por Galileo.

El episodio de la controversia entre Galileo y la iglesia católica se agravó en 1614, cuando un fraile dominico, llamado Tommaso Caccini, denunció en un sermón como herejes a Galileo y a todos aquellos que estuvieran de acuerdo con el punto de vista de Copérnico, acerca de que la Tierra es la que se mueve alrededor del sol y no a la inversa. Poco tiempo después, un monje superior a Caccini envió una disculpa por escrito a Galileo. Al cabo de unos días Caccini fue depuesto por la inquisición.
Durante el primer mes de 1616 Galilei envía un escrito al Cardenal Alessandro Orsini en el que argumenta que su teoría de las mareas prueba el movimiento de la Tierra y la posición central del sol. Entonces el Papa Paulo V ordena al Cardenal Roberto Bellarmine (por cierto llamado el mazo de los herejes) que advierta a Galileo que no debe defender la teoría de Copérnico.
En 1619 muere su esposa y en 1620 muere su madre. En 1624 el Papa Urbano VIII lo autoriza a incluir la teoría de Copérnico en sus escritos con la condición de que sólo le otorgue la categoría de hipótesis.
En 1632 el Papa ordena la suspensión de la distribución del libro conocido como el Diálogo (Diálogo sobre los dos grandes sistemas del mundo) y nombra una comisión para examinarlo. Pronto Galileo es citado por la inquisición para trasladarse de Florencia a Roma. Es sometido a un interrogatorio formal en 1633 después de haber sido detenido varias semanas en el edificio de la inquisición. Galileo acepta declararse culpable para recibir una sentencia menos rigurosa; acepta modificar sus opiniones acerca de las ideas de Copérnico en su siguiente obra.
Las historias que han llegado hasta nosotros dicen que, tras un largo y agotador interrogatorio, aunque inusualmente benévolo debido a la fama de Galileo, el 22 de junio de 1633, de rodillas ante el temido Tribunal “admitió su error”:
Yo, Galileo Galilei, abandono la falsa opinión de que el Sol es el centro (del Universo) y está inmóvil. Abjuro, maldigo y detesto los dichos errores.
Negaba de esta manera algo de lo cual estaba totalmente convencido: que el Sol era el centro del Universo y que la Tierra giraba en torno a su eje y alrededor del Sol. Al respecto ha surgido una versión difícilmente comprobable: se asegura, sin tener elementos de prueba, que Galileo alcanzó a mascullar entre dientes la famosa frase: eppur si muove, y sin embargo, se mueve. Algunos atribuyen la cita a la imaginación de un escritor italiano, Giuseppe Baretti, un siglo después de la muerte de Galileo.
Pese a esto, el Papa ordena el arresto domiciliario indefinido de Galileo Galilei, es por esto que regresa a su casa en Arcetri, cerca de Florencia donde pasó el resto de sus días prisionero.
En 1637 publicó su obra Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze (Discurso y demostración matemática en torno a dos nuevas ciencias). Ésta y el Diálogo son sus obras más importantes. Precisamente, respecto a esta última citaremos lo que escribe Mariano Artigas en el sitio churchforum.org: “...Galileo pensaba que disponía de un argumento nuevo que demostraba el movimiento de la Tierra: el argumento de las mareas. Según Galileo, las mareas sólo se podrían explicar suponiendo el movimiento de la Tierra (y no aceptaba, como si sonara a astrología, que se debieran a la influencia de la Luna). Incluso quería titular su obra de ese modo, como un tratado sobre las mareas, pero el Papa supo que pretendía utilizar ese título y, como sonaba a demasiado realista (como en efecto lo era), aconsejó poner otro título que no sonara a una prueba del movimiento de la Tierra (desde luego, como sabemos, el argumento de las mareas estaba equivocado). Galileo cambió el título del libro, que se vino a llamar Dialogo en torno a los dos grandes sistemas del mundo, el tolemaico y el copernicano. Un título muy acertado debido, en parte, a la ingerencia de un Papa que no quería que se tratara el movimiento de la Tierra como algo real: pero, sin duda, ésa era la intención principal de Galileo en su obra. Galileo estaba dispuesto a conceder todo lo que fuera necesario, con tal de publicar una obra donde se recogieran los argumentos en contra de la posición tradicional y en favor del copernicanismo.”
En el mismo año 1637, como una paradoja del destino, el hombre que abrió los ojos a la humanidad en muchos sentidos pierde la vista. Aun así, en el año de 1641, a los 77 años de edad, concibe un reloj controlado mediante un péndulo.
Finalmente, el 8 de enero de 1642, muere Galileo Galilei en su prisión domiciliaria de Arcetri, el mismo año en el que nacería Isaac Newton.
 

Página de 1610 que muestra un dibujo realizado por el propio Galileo en el que representa sus observaciones  acerca de las irregularidades de la superficie lunar.