De Kepler a Einstein

La teoria heliocèntrica, la que sosté que el Sol és centre del nostre sistema planetari, anava guanyant terreny malgrat que Galileu, que la va defensar, va haver de renunciar-hi públicament per salvar la seva vida amenaçada per la foguera de la Inquisició. Gairebé paral·lela a la seva trajectòria ens trobem la de Johannes Kepler, nascut el 1571 a Weil der Stadt, Württemburg (Alemanya). Kepler, bàsicament un matemàtic, va ser contractat per l’observador i catalogador astronòmic Tycho Brahe perquè li interpretés les seves observacions sobre l’òrbita de Mart. Kepler va demostrar que aquella òrbita era el·líptica, cosa que reforçava la credibilitat del sistema heliocèntric de Copèrnic. El 1587, Kepler havia entrat a la Universitat de Tübingen com a becari del duc de Wüttenberg per estudiar teologia amb l’ànim de fer-se clergue de l’Església luterana. Endemés, hi va estudiar filosofia, matemàtiques i astronomia, i es va fer partidari de la teoria heliocèntrica en uns moments en què a Tübingen es dubtava entre la doctrina de Ptolomeu (geocentrista) i les de Copèrnic (heliocentrista). Més endavant, el 1594, és requerit com a professor de matemàtiques i astronomia al col·legi-seminari de Graz (Àustria). Allí va deixar la seva carrera sacerdotal per dedicar-se a l’estudi de la ciència sense abandonar, però, mai la seva fe ni de creure en el paper de Déu en la formació de l’univers, tal com va reblar amb la seva frase, coneguda com l’axioma keplerià: “Res no ha fet Déu al món sense un pla.” El 1596, Kepler publica la seva obra Mysterium Cosmographicum que alguns han traduït com a ‘Misteri del cosmos’ i altres com a ‘El secret de l’univers’. El subtítol aclareix el que tracta: “Sobre la meravellosa proporció del orbs celestes i sobre les causes genuïnes i vertaderes del nombre, magnitud i moviments periòdics dels cels. Demostrat mitjançant els cinc sòlids geomètrics regulars.” Alguns autors, com l’acadèmic francès Claude Allègre, han qualificat aquest llibre com “una de les obres científiques més belles que mai s’hagin dut a terme”. Això no obstant, les seves famoses lleis van ser publicades el 1609 en el seu llibre Nova astronomia. La primera d’aquestes lleis va ser la de les el·lipses, que defineix que els planetes es mouen en el·lipses que tenen un dels seu focus en el Sol. La segona, la de la igualtat de les àrees, defineix que els planetes més allunyats del sol orbiten a més velocitat. Kepler va morir el 1630. En aquesta seqüència de savis, cadascun va facilitant les coses al següent, com va fer Kepler a Newton. Isaac Newton va néixer el dia de Nadal de 1642 a Woolsthorpe, Anglaterra, el mateix any que va morir Galileu. Com ha passat amb altres grans savis, durant els seus primers anys d’escola va ser considerat un dels pitjors estudiants. Els seus professors el qualificaven de distret i gandul. Ell, però, passava hores i hores construint rellotges i dibuixant vaixells o animals. Més endavant va revelar la seva gran curiositat, tret que defineix l’investigador, el científic. Amb l’ajut que li proporcionaven el ingressos pels seus treballs més humils va poder entrar al Trinity College de la Universitat de Cambridge, on el 1664 va ser admès com a becari, cosa que li garantia el suport econòmic. El 1665, durant l’epidèmia de la febre bubònica, és va retirar a la seva ciutat natal i és en aquesta època quan se situa la famosa llegenda en què, tot fent la migdiada dessota un arbre, li va caure una poma al cap, el va despertar i li va suggerir definir les seves lleis sobre la gravitació. Serà llegenda o no, però va ser el mateix Newton qui la va descriure, amb el qual demostrava unes grans dots pedagògiques. Escriu: “Estava en la flor de la meva vida d’investigador i les matemàtiques i la filosofia m’apassionaven com mai no ho han fet d’aleshores ençà.” En tornar a Cambridge, va estudiar la filosofia d’Aristòtil i de Descartes i va restar engolit per la mecànica de Copèrnic, l’astronomia de Galileu i l’òptica de Kepler. El 1669, el jove Newton, de 27 anys, va accedir a la càtedra com a professor lucasià de matemàtiques i es va dedicar fonamentalment al camp de l’òptica. Va demostrar que la llum blanca està composta per diversos tipus llums de diferents colors i en forma de partícules. Fent un joc de paraules podríem dir que Newton, endemés d’heliocèntric, era bastant egocèntric. No acostumava a compartir amb ningú els seus avenços, a més de barallar-se tossudament amb els seus col·legues, com ho va fer amb el físic Hooke, que defensava que la llum viatjava en ones, o amb el matemàtic i filòsof alemany Leibniz, que va fer grans descobriments en càlcul diferencial i integral. LES FÓRMULES DE NEWTON Newton es va immergir en l’àlgebra que els àrabs van portar a Europa i que ells havien heretat de l’Índia via Venècia. Amb aquestes eines va definir la seves formules: la velocitat és igual a la distància recorreguda (s) multiplicada per la unitat de temps (V= s x t). L’acceleració (a) és igual a l’increment de la velocitat (v) per la unitat de temps (t). I, la que potser li va donar més fama: la força (F) és igual a l’acceleració (a) multiplicada per la massa (m). Newton va descobrir la causa per la qual les òrbites dels planetes eren el·líptiques. Aplicant la seva pròpia llei i una de Kepler va demostrar que la gravitació és universal, que la mateixa força fa que una poma caigui a terra, que la lluna giri al voltant de la Terra, el moviment dels sis planetes aleshores coneguts o dels cometes i explicant els equinoccis i les marees. Newton va publicar les seves lleis i descobriments en els tres volums de la seva obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, coneguda universalment com Principia i considerat el primer llibre de física teòrica. Newton va morir el març de 1727. Stephen Hawking diu que els seus principis, que són subjacents en el model del sistema solar, són vàlids per a altres sistemes estel·lars o fins i tot galàxies. Amb les seves teories va contribuir als estudis sobre els camps gravitatòria que va fer Einstein i que van conduir a l’estudi dels col·lapses de les estrelles i al coneixement dels que coneixem com a forats negres, que poden ser objecte de futurs articles.

De Kepler a Einstein

El Sol va guanyant centralitat i apareix la gravitació