Geocèntric o heliocèntric? El principi de la cosmologia moderna: Copèrnic i Tycho Brahe

Les següents idees han estat estretes de la biografia de Copèrnic escrita per Fred Hoyle (1):
Nicolau Copèrnic (Torun, actual Polònia, 1473, 1543). El seu pare, del mateix nom, va morir quan ell tenia 10 anys i va ser adoptat pel seu oncle Lluc Watzenrode, que seria Príncep-Bisbe de Warmia. Quan tenia 19 anys, Colom va descobrir Amèrica i, encara que no hi ha constància, es pot suposar que el fet va influir en el jove Copèrnic. Estudià astronomia a Cracòvia, aleshores capital de Polònia i posteriorment dret, medicina, grec i filosofia a Bolonya, Itàlia. Sempre va tenir una percepció correcta dels sistemes físics. Per exemple, en una ocasió es discutia si l’aparent rotació dels cels es deguda al moviment de la Terra, amb l’argument de que la Terra es desfaria amb el moviment de rotació. La resposta de Copèrnic va ser que amb més raó es desfarien els cels, ja que la velocitat de rotació influeix més en un sistema gran que un petit. Recordem que encara havia de néixer Galileu (Pisa, 1564, 1642) i l’inici de la física i la ciència moderna.
El 1503, als trenta anys, va tornar definitivament a Polònia, com secretari, assessor jurídic i metge del seu oncle, fins 1512 en que, mort el seu oncle, pren possessió com canonge de Frauenburg, petita ciutat a la desembocadura del Vístula. Fred Hoyle opina que, entre 1513 i 1516 fa el seu primer treball seriós d’astronomia, estudiant quantitativament la teoria de Ptolomeu, que coneixia des de l’època d’estudiant. Entre 1519 i 1523, amb motiu de la situació de guerra amb Prússia, ocupa de nou el seu antic càrrec a Warmia i abandona els seus estudis astronòmics.
El 1523 torna a Frauenburg. En els anys següents treballa a la seva pròpia teoria heliocèntrica, que comença a publicar el 1533 a l’obra coneguda com Commentariolus, que és presentada al Papa Clement VII. El cardenal Schönberg l’insta a presentar l’exposició completa de la seva teoria. Els protestants també s’interessen i Georg Joachim von Lauchen (Rethicus), que havia conegut la seva teoria en Wittenberg d’on era professor de matemàtiques (Martí Luter, assumpte de les indulgències, professor a la universitat), el visita i es queda a Frauenberg durant dos anys, familiaritzant-se amb la nova teoria.
El mateix von Lauchen o alts càrrecs de l’Església, com el seu amic Tiedemann Giese, Príncep-Bisbe de Warmia o el cardenal Schönberg l’instaven a publicar la seva teoria completa, però Copèrnic no es decidia. Temia l’escarni i el menyspreu pel caràcter trencador de la seva teoria respecte el que era creença comú fins aleshores. El 1540, von Lauchen va preparar un esborrany de la teoria heliocèntrica, amb el permís de Copèrnic, que va tenir una bona acollida. Això el va animar a continuar amb la revisió final del manuscrit del que seria la seva obra “De revolutionibus”, amb l’ajuda de von Lauchen, que tenia l’esperança de poder portar a Wittenberg l’obra acabada. Finalment, l’obra va ser publicada el 1543, amb el nom “De revolutionibus orbium coelestium” just abans de la mort de Copèrnic, per Andreas Osiander, que li va posar un prefaci de la seva collita, justificant que les hipòtesis contingudes al llibre no eren articles de fe.
Molt posteriorment, a la segona meitat del segle XIX, el manuscrit del propi Copèrnic va ser trobat a Praga i es va poder comprovar la mà de l’editor.

Univers de Copèrnic. Imatge de Wikimedia Commons.

Trets principals de la teoria de Copèrnic (2):
– L’univers és una gran esfera, amb les estrelles fixes a la superfície interna.
– A dins hi ha un conjunt d’esferes concèntriques, amb moviment circular i uniforme.
– Els planetes es mouen en cercles grans al voltant del Sol i en cercles petits (epicicles) per explicar l’excentricitat de les òrbites. No va poder eliminar els epicicles però els va reduir de 80 a 35.
– Manté la resta d’elements aristotèlics com l’èter celeste i els quatre elements terrestres

La diferència entre el model ptolemaic i copernicà s’interpreta a vegades com que el centre del sistema solar és la Terra o el Sol. En realitat, des del punt de vista astronòmic, tots dos models són equivalents, ja que només és un problema de canvi de referència. Tots dos tenen un greu error i és que consideren les òrbites circulars, quan en realitat són el·líptiques. Però això era provocat per la poca precisió de les mesures, que no va ser solucionat fins que Tycho Brahe va fer les seves observacions. La diferència fonamental entre ambdues teories era que Copèrnic treia la Terra del centre del sistema, amb el que això significava i el fet que, considerant el Sol com a referència, els càlculs eren molt més simples i van possibilitar el treball dels astrònoms posteriors, fonamentalment Kepler i Newton. Pensem que el sistema ptolemaic havia arribat a un grau de complicació excessiu, utilitzant més de 80 epicicles (cercles petits) per descriure el moviment aparent dels planetes, vistos des de la Terra.

Objeccions a l’heliocentrisme:
Les més importants i que van portar pitjors conseqüències van ser per motivacions religioses, Giordano Bruno va ser condemnat a la foguera i Galileu obligat a retractar-se. Però les que interessen aquí són les científiques, de tipus astronòmic o de física elemental (3):
– L’absència de paral·laxis estel·lars. Si la Terra es mou al voltant del Sol, la posició d’algunes estrelles s’hauria de desplaçar amb les diferents posicions de la Terra al cap de l’any. Aquest argument no tenia en compte la gran distància a la que es troben les estrelles, comparada amb el diàmetre de l’òrbita terrestre.
– perquè no notem el moviment de la Terra?
– perquè no es desintegra per la força centrífuga deguda al moviment de rotació?
– perquè els ocells o els núvols no es queden en darrera?
– perquè quan fem un salt cap a dalt tornem a caure al mateix lloc?
– perquè la Terra no es precipita cap el Sol, que és ara el centre del món?
La solució a aquestes objeccions de física elemental va venir amb la nova ciència desenvolupada a partir de Galileu i Newton.

L’altre gran personatge d’avui va néixer 3 anys després de la mort de Copèrnic (2) (4) (5) (6).
Tycho Brahe (Scania (abans Dinamarca, ara Suècia), 1546, 1601). Als 14 anys va observar un eclipsi parcial de Sol que el va impressionar fortament i es va començar a interessar per l’astronomia. Va estudiar a les universitats de Copenhague, Wittenberg i altres. Als 17 anys, estudiant a Leipzig es va produir una conjunció entre Júpiter i Saturn i es va adonar que les diferents prediccions sobre la data no eren concordants, tenien diferències de dies o inclús de mesos. Això el va fer pensar en la necessitat de cartografiar tot el cel amb precisió, des d’un únic lloc, durant uns quants anys.
El 1568 el rei Frederic II li va oferir una plaça de canonge a la catedral de Roskilde, sense obligacions religioses, només per què es pogués dedicar als seus estudis.
El 1573 va començar a viure amb Kirstine, filla d’una família de posició social inferior a la seva, amb la que va tenir vuit fills, però amb la que no es va casar mai.
El 1576 el rei li va donar l’illa de Hven, li va construir una casa per ell i els seus ajudants i l’observatori d’Uraniborg, a més d’una renda vitalícia. Va construir també una impremta i una fàbrica de paper, per assegurar-se la publicació de les seves obres. Fins a 1597 va treballar a Uraniborg, publicant el seu model d’univers a mig camí entre el vell model ptolemaic i el model heliocèntric de Copèrnic: la Terra era el centre de l’univers, però els altres planetes giraven al voltant del Sol.
El 1588, havia mort el rei Frederic II i el 1596 va ser coronat Christian IV, que va començar una política d’estalvi, reduint el pressupost assignat a Brahe i el seu observatori. Brahe se’n va anar a Alemanya, amb els seus ajudants i fins i tot la impremta, on va tenir una oferta de l’Emperador Rodolf II de Habsburg.
El 1599 Brahe es va instal·lar a Praga, on tenia la residència l’Emperador, sent nomenat matemàtic imperial i instal·lant l’observatori en un castell cedit per l’Emperador. Aquí va establir contacte amb Johannes Kepler, aleshores professor de matemàtiques a Graz, Austria. A pesar de les males relacions entre ambdós, Kepler va ser contractat per l’Emperador com ajudant de Brahe, amb l’encàrrec de fer una nova recopilació de posicions estel·lars, les Taules Rudolfines, però això serà ja una altra història.
Tycho Brahe va morir el 1601 d’una malaltia que ara es coneix com urèmia, enverinament de la sang degut al mal funcionament del ronyó. Recentment, el 1999, es va obrir la tomba de Brahe, a Praga i l’anàlisi dels cabells va mostrar un alt contingut de mercuri, segurament resultat dels propis medicaments que prenia per la seva malaltia urinària. Brahe havia estat interessat també en l’Alquímia i el mercuri era un dels elements habituals dels alquimistes.

Tycho Brahe va ser l’últim dels grans astrònoms abans del telescopi. Utilitzant només una brúixola i un sextant, va acumular una gran quantitat de dades astronòmiques (per exemple, un catàleg estel·lar de més de 1000 estrelles) amb la màxima precisió que permeten les observacions a ull nu. Les seves observacions sobre els planetes, especialment Mart, van ser la base que va permetre Kepler elaborar les seves lleis.
A part d’això, va fer dues aportacions importants:
– Estudiant la trajectòria dels cometes, va arribar a la conclusió de la no existència de les esferes cristal·lines que transportaven els planetes.
– Observà una supernova el 1572 a la constel·lació de Cassiopea, visible durant 18 mesos i demostrà que no era un fenomen sublunar. En una època en la que es creia en la immutabilitat del cel, l’aparició d’una nova estrella més enllà de les òrbites dels planetes era un argument més en favor del nou model cosmològic que s’anava obrint pas.

Imatge de l’univers de Tycho Brahe treta de: http://galileo.rice.edu/sci/brahe.html

El seu model d’univers però es troba entre el geocèntric i l’heliocèntric. Les seves conviccions religioses li van impedir donar el pas teòric que li demanaven les seves observacions. Va entendre que el model ptolemaic no corresponia a les observacions i que el Sol havia de ser el centre de les òrbites planetàries, però la Terra havia de continuar ocupant el centre de l’univers, com li corresponia. Era la solució de compromís per conciliar la tradició i les Escriptures amb les dades científiques.

El pas següent i definitiu en favor de la nova concepció de l’univers, basada en el model heliocèntric, el donarien Galileu, Kepler i sobretot Newton, dels que parlaré en les properes sessions.

Fonts d’informació:
(1) Copérnico, Fred Hoyle, Alianza Editorial, 1982.
(2) Antoni Baig, Montserrat Agustench, La revolución científica, Editorial Alhambra 1987.
(3) El universo, Isaac Asimov, Alianza Editorial, 2007, pàg. 45.
(4) http://es.wikipedia.org/wiki/Tycho_Brahe
(5) http://en.wikipedia.org/wiki/Tycho_Brahe
(6) http://galileo.rice.edu/sci/brahe.html

Audio de la xerrada.

Emissió de Ràdio Banyoles, dins del programa d’Astrobanyoles “Sopa d’estrelles· del 20 de desembre de 2012.

Aquesta entrada ha esta publicada en cosmologia. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari