Genios de la Astronomia: Kepler

El hombre que desentrañó los secretos del sistema solar


Para los europeos del siglo XVI, los cometas eran un fenómeno portentoso. Tanto es así, que cuando se hizo visible uno que había anunciado el astrónomo danés Tycho Brahe, Katharina Kepler sacó de la cama a su pequeño de seis años, Johannes, para que lo viera. Más de dos décadas después, cuando falleció Brahe, el matemático imperial del Sacro Imperio Romano, ¿a quién nombró el emperador Rodolfo II para que tomara el cargo? Al mismo Johannes, ya de 29 años, quien se mantuvo de por vida en ese puesto.

Kepler no solo se destacó en matemáticas, sino también en óptica y astronomía. Era pequeño de estatura, pero poseía un intelecto pasmoso, además de una firmeza de carácter que le permitió soportar la discriminación de que fue objeto por no convertirse al catolicismo, aun bajo enormes presiones.


Genio de las matemáticas
Su nacimiento tuvo lugar en 1571 en Weil der Stadt, un pequeño pueblo situado en los límites de la Selva Negra alemana. Pese a ser de familia pobre, tuvo acceso a una buena educación gracias al apoyo económico de ciertos nobles de la región. Como aspiraba a convertirse en ministro luterano, cursó estudios de Teología en la Universidad de Tubinga. No obstante, su genio matemático se hizo patente, y al fallecer un profesor de Matemáticas de la Escuela Luterana de Graz (Austria), pasó a ocupar la plaza. Durante su estancia en esa ciudad publicó su primera gran obra, El misterio cosmográfico.


El astrónomo Tycho Brahe llevaba largos años anotando minuciosamente sus observaciones planetarias. Cuando leyó El misterio cosmográfico, quedó tan impresionado con la percepción matemática y astronómica de Kepler, que lo invitó a unírsele en Benatky, localidad próxima a Praga que actualmente forma parte de la República Checa. Al verse obligado a abandonar Graz debido a la intolerancia religiosa, Kepler aceptó la invitación. Y como se mencionó antes, al fallecer Brahe, él fue su sucesor; la corte imperial había perdido un observador meticuloso, pero había ganado un matemático genial.


Revolución en el campo de la óptica
A fin de aprovechar al máximo las observaciones planetarias de Brahe, Kepler necesitaba comprender mejor la refracción de la luz. ¿Cómo se refracta la luz reflejada de un planeta al penetrar en la atmósfera terrestre? Sus explicaciones aparecieron en su Suplemento a Vitelio, en el que se expone la parte óptica de la astronomía, libro en el que amplió el trabajo del científico medieval Vitelio y que constituyó una revolución en la óptica: era el primer erudito que explicaba el funcionamiento del ojo.

Kepler, sin embargo, no tenía la óptica como su principal cometido, sino la astronomía. Para los astrónomos de la antigüedad, el cielo era una esfera hueca con las estrellas pegadas por dentro como si fueran diamantes relucientes. Tolomeo consideraba que la Tierra era el centro del universo, en tanto que Copérnico afirmaba que todos los planetas giraban en torno a un Sol estático. La propuesta de Brahe, en cambio, era que los otros cuerpos giraban en torno al Sol, pero que este, a su vez, orbitaba alrededor de la Tierra. Además, puesto que en relación con nuestro mundo los demás planetas son cuerpos celestes, se consideraban perfectos y, por tanto, el único movimiento que se pensaba adecuado para ellos era un círculo perfecto a una velocidad constante. Ese era el ambiente en el que Kepler emprendió su carrera como matemático imperial.

Los inicios de la astronomía moderna
Equipado con las tablas de las observaciones planetarias de Brahe, Kepler estudió los movimientos cósmicos y llegó a sus propias conclusiones. A su genio matemático lo acompañaban una firme resolución y una curiosidad insaciable.

Atestiguan su portentosa capacidad de trabajo los 7.200 cálculos complejos que realizó cuando estudió las tablas sobre Marte.

Y fue Marte el que captó primero su atención. Un meticuloso estudio de las tablas reveló que dicho planeta sí describía una órbita en torno al Sol, pero no circular. La única figura que concordaba con sus observaciones era la de una elipse, con el Sol en uno de sus focos. Entonces Kepler comprendió que la clave para desentrañar los secretos del cielo no era Marte, sino la Tierra. Como señala el profesor Max Caspar, "el ingenio de Kepler lo llevó a un enfoque genial" en el que dio un uso revolucionario a las tablas: dejó de usarlas para investigar Marte y se ubicó imaginariamente sobre él para observar más bien la Tierra. Fue así que dedujo que la velocidad de esta variaba en proporción inversa a la distancia que la separaba del Sol.

Kepler comprendió que el astro rey no solo era el centro del sistema solar, sino que también era como un imán que rotaba sobre su propio eje y que ejercía una fuerza que afectaba al movimiento de los planetas.

El profesor Caspar escribe: "Este fue el gran concepto nuevo que lo guió a partir de entonces en sus investigaciones y que lo condujo a descubrir sus leyes". Para Kepler, todos los planetas eran cuerpos físicos gobernados armoniosamente por un conjunto uniforme de leyes: lo que había aprendido de Marte y la Tierra debería ser cierto del resto de los planetas, por lo que concluyó que todos describían una órbita elíptica en torno al Sol a una velocidad que variaba según lo alejados que estuvieran de él.

Las leyes de Kepler sobre el movimiento planetario

En 1609, Kepler publicó su Nueva astronomía, reconocida como el primer tratado de la astronomía moderna y uno de los trabajos más importantes jamás escritos sobre esa materia. Esta obra maestra contenía sus dos primeras leyes sobre el movimiento planetario. La tercera apareció en el libro Sobre la armonía del mundo, publicado en 1619, mientras Kepler vivía en Linz (Austria). Estas son las leyes que describen el movimiento básico de los planetas: la forma de sus órbitas alrededor del Sol, la velocidad de desplazamiento y la relación entre la distancia del planeta al Sol y el tiempo que le toma completar un período orbital.

¿Cuál fue la reacción de sus contemporáneos? Los demás astrónomos no captaron la trascendencia de sus leyes; algunos incluso se aterraron invadidos por la incredulidad. Pero quizás no se les pueda culpar del todo, en vista de que los trabajos de Kepler estaban oscurecidos por una redacción en latín casi tan impenetrable como las nubes del planeta Venus. No obstante, el tiempo le dio la razón: setenta años más tarde, Isaac Newton se valió de su obra para elaborar sus propias leyes del movimiento y la gravitación universal. En la actualidad se reconoce a Kepler como uno de los más grandes científicos de la historia, aquel que sacó la astronomía de la época medieval y la introdujo en la era moderna.

Europa enfrascada en guerras religiosas

La guerra de los Treinta Años estalló el mismo mes en que Kepler formuló su tercera ley. El asesinato y el saqueo en nombre de la religión diezmaron Europa durante aquel período (1618-1648), y Alemania perdió un tercio de su población. La caza de brujas se volvió algo cotidiano. La madre de Kepler fue acusada de hechicería, escapando por poco de la ejecución. Si, según parece, antes de la guerra el astrónomo percibía sus honorarios de forma muy irregular, durante ella difícilmente recibió paga alguna.

Kepler, que era luterano, fue víctima de persecución y prejuicio por motivos religiosos a lo largo de su vida. Tuvo que salir de Graz —con las consiguientes pérdidas y aflicciones— porque rehusó convertirse al catolicismo. En Benatky volvió a enfrentarse a varios intentos de persuasión para que se convirtiera, pero se le hacía imposible aceptar el culto a imágenes y santos, prácticas que consideraba obra del maligno. En Linz, tras una diferencia con otros luteranos que creían que Dios era omnipresente, fue excluido de la Cena del Señor .

Puesto que estaba convencido de que la armonía planetaria debería manifestarse entre los seres humanos, la intolerancia religiosa le parecía abominable. Por tanto, se adhirió a sus creencias y aceptó sufrir por ello. Al respecto, la obra Johannes Kepler, por Ernst Zinner, reproduce el siguiente fragmento del astrónomo: "Padecer al lado de muchos hermanos por causa de la religión y para la gloria de Cristo, soportando perjuicio y vergüenza, dejando la casa, los campos, los amigos y el hogar, es algo que jamás pensé que fuera tan agradable".

En 1627 publicó las Tablas rudolfinas, a las que se refirió como su obra máxima en astronomía. A diferencia de las anteriores, esta recibió una gran acogida y no tardó en convertirse en referencia obligada de astrónomos y navegantes. Finalmente, en noviembre de 1630, falleció en Ratisbona (Alemania). Uno de sus colegas dijo que no dejaba de asombrarse al encontrar en Johannes Kepler "tan bien fundado saber y tan enorme caudal de los secretos más profundos del conocimiento". Ciertamente, un merecido tributo al hombre que desentrañó los secretos del sistema solar.


Se reconoce a Kepler como uno de los más grandes científicos de la historia, aquel que sacó la astronomía de la época medieval y la introdujo en la era moderna


Convencido de que la armonía planetaria debería manifestarse entre los seres humanos, la intolerancia religiosa le parecía abominable


Johannes Kepler se labró con sus hallazgos la reputación de astrónomo brillante. Hay que admitir, no obstante, que su pensamiento se vio influido por las ideas religiosas de su tiempo, razón por la cual escribió extensamente sobre astrología, a pesar de haber rechazado "gran parte de lo que se afirmaba sobre la influencia de las estrellas".

Fue, además, un firme creyente en la Trinidad de la cristiandad. "Uno de los conceptos a los que más apegado se sintió —la Trinidad cristiana representada por una esfera geométrica y, por ende, por la creación visible— era literalmente una reflexión sobre este misterio divino (Dios Padre era el centro, Cristo el Hijo la circunferencia, y el Espíritu Santo el espacio intermedio)." (Encyclopædia Britannica.)

En marcado contraste con Kepler, sir Isaac Newton rechazó la doctrina de la Trinidad, principalmente porque no le encontró ningún apoyo bíblico al examinar las afirmaciones de los credos y los concilios religiosos. De hecho, creía firmemente en la soberanía suprema de Jehová Dios y que Jesucristo era inferior a su Padre, como lo muestran las Santas Escrituras (1 Corintios 15:28).


Las leyes de Kepler


Las leyes enunciadas por Kepler sobre el movimiento de los planetas siguen considerándose el punto de partida de la astronomía moderna. Pueden resumirse como sigue:

1 Los planetas describen órbitas elípticas en torno al Sol, que es uno de los focos de la elipse

← Sol ←
↓ ↑
↓ ↑
Planeta ● ↑
→ → →


2 Cuanto más cerca esté un planeta del Sol, con más rapidez se desplazará. Sin importar a qué distancia se halle de este astro, una línea imaginaria que vaya del centro del Sol al centro del planeta barrerá áreas iguales en intervalos de tiempo iguales
El planeta se mueve más rápido El planeta se mueve más despacio


A ● B
↓ ↑
↓ Sol A
↓
↓
● B

A
→
→
● B

Por tanto, si el tiempo que le toma al planeta viajar del punto A al punto B es el mismo en cada caso, entonces las áreas sombreadas son iguales


3 El tiempo que le toma a un planeta completar una órbita alrededor del Sol se conoce como período orbital. El cuadrado de los períodos de dos planetas dados será proporcional al cubo del promedio de sus distancias al Sol


Distancia del Período Período2 Distancia3
Planeta planeta al Sol en años
Mercurio 0,387 0,241 0,058 0,058
Venus 0,723 0,615 0,378 0,378
Tierra 1 1 1 1
Marte 1,524 1,881 3,538 3,540
Júpiter 5,203 11,862 140,707 140,851
Saturno 9,539 29,458 867,774 867,977
↑ ↑
Nótese que estas dos cifras son iguales o casi iguales para todos los planetas. La diferencia aumenta cuanto más lejos esté el planeta del Sol. Más tarde, Isaac Newton refinó la ley de Kepler en su ley de la gravitación universal y aportó las correcciones necesarias al incluir la masa del respectivo planeta y del Sol.



Distancia relativa comparada con la de la Tierra. Por ejemplo, la distancia de Marte al Sol es 1,524 veces la de la Tierra.

Cortesia http://www.watchtower.org/