Eppur si muove!

Después de los dos últimos post demasiado matemáticos nos merecemos un pequeño descanso (pero la relatividad hay que entenderla desde el principio de forma matemática), les aseguro que el esfuerzo merece la pena, más adelante podremos exprimir y condensar este conocimiento solamente en palabras (mas o menos).

Ya he comentado la relación entre Galileo y Einstein en “Galileo, Newton, Maxwell y Einstein” y han podido observar como la transformación de Lorentz se convierte en la de Galileo a velocidades bajas. Por tanto hay una relación matemática entre la relatividad de Einstein y la relatividad de Galileo. Pero las relaciones van más allá, entran en el terreno personal. Einstein sufrió una persecución parecida a la de Galileo, y sus vidas de dedicación a la ciencia tienen algunos paralelismos.

Cuando el físico alemán Wilhelm Lenz sugirió a Max Von Laue en la Academia Prusiana de Ciencias que atribuyeran la teoría de la relatividad al francés Henri Poincaré, para “purificarla” de cualquier conexión judía, Von Laue defendió a Einstein en el Encuentro de Físicos anual considerando esta idea como vergonzosa y estúpida, comparando los ataques del gobierno nazi contra Einstein con el trato que recibió Galileo por parte de la Inquisición, y acabo su intervención con la expresión de Galileo “Eppur si muove”. Esto le valió el aplauso del público y la reprimenda del ministro prusiano de educación. En estos tiempos de 1936 la corriente científica del partido nazi consideraba la física teórica como “ciencia judía” sin ningún valor añadido.

Por suerte Einstein ya se encontraba en Estados Unidos y cuando un amigo que regresaba a Alemania le preguntó si quería comunicar algo a alguien, Einstein dijo:” Salude a Laue de mi parte”. ¿A alguien más? Insistió el otro. “Salude a Laue de mi parte”, repitió Einstein.

Cuando Max Brod en 1948 le envió su última novela “Galileo en prisión” Einstein quedo maravillado de la visión que daba Brod. Pero Einstein no podía entender que Galileo desperdiciara sus últimos años tratando de convencer a curas y políticos de su verdad científica.

Por eso, antes de continuar con otros artículos sobre la relatividad de Einstein me parece obligado volver a recordar la vida y obra de Galileo Galilei. No solamente por sus logros científicos sino también o precisamente por esto, su defensa de la libertad de la opinión científicamente razonada frente a la opinión de la credulidad.

Galileo Galilei nació el 15 de febrero de 1564 en la ciudad italiana de Pisa, en el seno de una familia noble, pero sin riquezas ni patrimonios. Esto conllevo serios problemas económicos a Galileo a la muerte de su padre, pues era el mayor de seis hermanos.Vincenzo Galilei, padre de Galileo se dedicaba al comercio de la lana y a la música. Músico innovador que participo activamente en el paso de la polofinia coral medieval a las nuevas formas armónicas, siguiendo las palabras de Zarlino de Venecia en sus Principios Armónicos “No sería apropiado emplear una armonía triste y un ritmo lento con un texto alegre, o una armonía alegre y un ritmo ligero con un asunto trágico y lacrimoso. El compositor debe poner música a cada palabra de tal manera que donde denote aspereza, crueldad, etc,. La música guarde semejanza con ello, sin ofender nunca”. Así, Vincenzo Galilei puso música al monólogo de Ugolino extraído del Infierno de Dante. Innovaciones que al finalizar el siglo XVI dieron lugar al nacimiento de la opera.

La práctica experimental de Vincenzo Galilei le llevo a descubrir el que puede ser considerado el descubrimiento más antiguo de una relación no lineal en física, la relación entre la tensión de una cuerda con su tono. La experimentación musical de Vincenzo junto a la escuela pitagórica que defendía las relaciones matemáticas en la búsqueda de la armonía fueron el germen que Galileo desarrollo en su método científico, que es el nuestro.

Se inicio en el estudio de las matemáticas al lado de Ricci, alumno de Tartaglia, amigo de la familia Galilei y profesor en la Universidad de Pisa. Galileo se interesa por la obra de Euclides. Es curioso que Einstein se inició en las matemáticas gracias a un amigo de la familia, Max Talmud y a la edad de 12 años ya conocía la geometría euclidea. A los 17 años (1581) entró en la Universidad de Pisa para estudiar medicina, aunque termino estudiando filosofía, física y matemáticas. Abandona la Universidad en 1585, sin haber obtenido ningún título académico pero con grandes conocimientos y una gran curiosidad científica. En 1591 muere su padre y la necesidad de mantener a sus hermanos y a su madre. Después de algunas penurias logra mediante recomendaciones de sus amigos bien relacionados que el Senado de la República de Venecia le nombre profesor de matemáticas en la Universidad de Padua. Esto le proporciono un trabajo estable y cierto tiempo libre para experimentar y observar. Su fama se extendió rápidamente y acepto dar clases privadas que le suministraron ingresos para sus investigaciones de laboratorio, dedicado a los cálculos matemáticos, estudio del movimiento, la mecánica y la resistencia de los materiales.

Su carácter rebelde le produjo problemas al negarse a vestir el pesado ropaje que tenían que llevar los profesores universitarios como símbolo externo de su rango. Compuso un poema de unos 300 versos en torno burlesco contra esta costumbre. Al mismo tiempo el estudio de las mareas le condujo a aceptar el movimiento de la Tierra. Para Galileo las mareas eran la prueba experimental del sistema de Copérnico, la Tierra se movía en torno al Sol, contrariamente al sistema geocéntrico de Ptolomeo defendido por Aristóteles. A partir de estos experimentos se convierte en defensor del sistema copernicano y la casualidad hace que en 1609 dirija su mirada hacia el cielo con un nuevo instrumento, gracias a una carta enviada por un exalumno suyo (Jaques Badovere) donde le cuenta la invención de un anteojo en los Países Bajos que permite ver objetos lejanos.

Galileo ya estaba al tanto de los descubrimientos de su época, mantenía correspondencia con Kepler en Alemania y Huygens en los Paises Bajos. A partir de esta carta el mismo construye su propio telescopio a partir de un juego de lentes que hizo traer de los Países Bajos y lo apunta a la Luna, al Sol, los planetas y a las estrellas. Organizó una presentación del invento el 21 de agosto de 1609 ante los ilustres representantes de la República de Venecia, el éxito fue total y el Senado le recompenso por el gesto con la renovación de por vida de su contrato y un aumento de sueldo.

No se crean que los ilustres se volvieron científicos de golpe, simplemente vieron su aplicación práctica militar al poder observar el ejército enemigo antes y también su utilidad en la navegación.

Esta circunstancia provoca un cambio en Galileo, profundamente interesado en experimentos terrestres, como mecánica y materiales, la observación de los objetos celestes cambia su visión del mundo y ya no hay vuelta atrás. Es empujado hacia la inmortalidad reservada a los grandes genios de nuestra especie.

La leyenda cuenta que refuto la teoría aristotélica de la caída de los objetos lanzando distintas bolas de distintos pesos desde la torre de Pisa. Otra leyenda cuenta que durante un oficio celebrado en la catedral de Pisa, Galileo estuvo observando el movimiento pendular de una de las pesadas lámparas de aceite que colgaba del techo de la catedral. Cronometró con sus propias pulsaciones el ritmo del movimiento de la lámpara y pudo demostrar que el periodo de oscilación de la lámpara dependía de la longitud de la cuerda que la sostenía.

El 7 de enero de 1610 descubre los satélites de Jupiter y observa que giran a su alrededor. Para Galileo es otra demostración de la teoría copernicana. Este descubrimiento se puede considerar como el nacimiento de la cosmología, si existe un centro alrededor del cual unos satélites orbitan, pueden existir otros. Esto contradecía el sistema aristotélico que suponía un solo centro alrededor del cual se ordenaba todo el movimiento celestial, la Tierra. Galileo consciente de su descubrimiento y de sus implicaciones políticas lo dedico a su protector, Cosme II de Médici. Galileo bautizo a los satélites como “estrellas cósmicas”, en honor a Cosme o bien “estrellas mediceas” por el apellido de la familia Médici.

Galileo considero demostrado que la Tierra gira en torno del Sol y la Luna es un satélite de la Tierra. Para entender todo el movimiento de los cuerpos celestes era necesario entender el idioma en que nos habla la naturaleza y para Galileo el universo nos habla en el lenguaje matemático y su alfabeto son las figuras geométricas. Galileo estaba convencido de que la nueva ciencia matemática era el método para entender a la naturaleza y que esta se comportaba de la misma manera en todo el universo. Es un principio que Einstein utiliza en el desarrollo de la relatividad.

No solamente era Galileo quien estudiaba a los astros con telescopios, Simon Marius, otro astrónomo alemán reclamaba el descubrimiento y bautizó a las lunas de Júpiter con los nombres de la mitología griega relacionadas con el dios Júpiter por sugerencia de Kepler: Io, Ganimedes, Europa y Calixto. Las tres primeras son doncellas cortejadas por el dios y Ganimedes como hijo del Rey Tros a quien Júpiter transporta hasta los cielos.

El cardenal Belarmino, que hizo quemar a Giordano Bruno, ordena que la Inquisición realice una investigación discreta sobre Galileo a partir de junio de 1611. No ayuda el que Galileo se enfrenta a los profesores de Pisa al sugerir que el hielo flota sobre el agua porque es más ligero, en contra de la idea aristotélica que supone que el carácter del hielo es el de flotar. Encontramos otra vez una discusión razonada y experimentada de Galileo contra una opinión generalizada basada en al credulidad.

Inicia un estudio de las manchas solares, con ello demuestra que la superficie solar esta en continuo cambio. Los cuerpos celestes ya no son perfectos ni inmutables. Dios no es perfecto en su creación. En 1614 publica un tratado sobre manchas solares y insiste en la idea demostrada de que la Tierra se mueve en torno al Sol. Los motivos para herejía estaban servidos, la hipótesis de Copernico se convierte en demostrable. Los guardianes de la tradición estaban al acecho e incluso declaran que las manchas solares eran un problema del diseño del telescopio de Galileo. No ayudaba mucho la calidad de los telescopios construidos por Galileo, la mayoría eran de mala calidad y esto junto con ninguna medida de seguridad le llevo a la ceguera al final de sus años. Por suerte Kepler y Ticho Brahe salieron en su defensa.

En febrero de 1616 recibe una primera condena en la que se le ordena que se abstuviera de enseñar, defender y discutir el sistema copernicano. Galileo reacciona y manifiesta su deseo de abandonar la opinión de que el Sol está quieto y la Tierra en movimiento. En 1623 sube al Pontificado el cardenal Barberini como Urbano VII, que había sido uno de sus defensores. Galileo cree que ha llegado el momento oportuno y escribe “Diálogo sobre los dos máximos sistemas del mundo, ptolemaico y copernicano”. Pero Galileo se equivoco y al año siguiente de su publicación fue sometido al célebre juicio por la Inquisición romana. Al final y a la edad de setenta años firmo unas declaraciones en Roma, en el Convento de Santa Maria Sopra Minerva, el 22 de junio de 1633 y obligado a leer de rodillas ante la Congregación el documento de abjuración:

“Yo Galileo Galilei, hijo del fallecido Vincenzo Galilei de Florencia, de setenta años de edad, juzgado personalmente por este tribunal, y arrodillado ante Vosotros, Eminentísimos y Reverendísimos Señores Cardenales, Inquisidores Generales de la República Cristiana contra las depravaciones heréticas, teniendo ante mis hojos los Santísimos Evangelios y poniendo sobre ellos mi propia mano, juro que siempre he creído, creo ahora y que, con la ayuda de Dios, creeré en el futuro todo lo que la Santa Iglesia Católica y Apostólica mantiene, predica y enseña.
Pero como yo, tras haber sido amonestado por este Santo Oficio a abandonar completamente la falsa opinión de que el Sol es el centro inmóvil del universo, y que la Tierra no es el centro del universo y se mueve, y a no sostener, defender o enseñar de ninguna manera, ni oralmente ni por escrito, la mencionada fals doctrina; y tras haberme sido notificado que dicha doctrina es opuesta a las Sagradas Escrituras, escribí y di a imprenta un libro en que trato de dicha doctrina ya condenada, y presento argumentos de mucha eficacia en su favor, sin llegar a ninguna conclusión: he sido hallado vehemente culpable de herejía, es decir, de haber mantenido y creído que el Sol es el centro inmóvil del universo, y que la Tierra no está en el centro del universo y se mueve.
Sin embargo, deseando eliminar de las mentes de vuestras Eminencias y de todos los fieles cristianos esta vehemente sospecha razonablemente concebida contra mí, abjuro con corazón sincero y piedad no fingida, condeno y detesto los dichos errores y herejías, y generalmente todos y cada uno de los errores y sectas contrarios a la Santa Iglesia Católica. Y juro que en el futuro nunca más defenderé con palabras o por escrito cosa alguna que pueda acarrearme sospechas semejantes; y si conozco algún hereje, o sospechoso de herejía, lo denunciaré a este Santo Oficio, o al inquisidor y ordinario del lugar donde me encuentre”.

La leyenda cuenta que tras de su retractación, Galileo dijo “Eppur si muove” (“Y sin embargo se mueve”). Algunos dicen que fue entre dientes y a la salida de la sala del Tribunal de la Inquisición. Otros dicen que pegó una patada en el suelo y que la pronunció en voz alta.
Galileo se encontraba viejo y enfermo y empezaba a quedarse ciego, pero encontró fuerzas para reunir todos sus pensamientos y descubrimientos en un último libro, titulado “Discurso sobre dos nuevas ciencias”, publicado en Leiden en 1638. Galileo perseguía una unificación matemática de la ciencia, al igual que Einstein dedico los últimos 30 años de su vida en la unificación de la gravedad y el electromagnetismo de forma aislada y olvidado de la comunidad científica.

Los pensamientos de Galileo se apagaron en Arcetri el 8 de enero de 1642 a la edad de 78 años. El mismo año, el día de navidad, nacía Isaac Newton. Retomo los pensamientos de Galileo escritos en su “Discurso" y construyo el modelo matemático que tanto anhelaba Galileo. En una discusión por carta entre Newton y Robert Hooke sobre la ley de la gravitación universal hacia 1675, Newton escribió:

"Si he logrado ver más lejos ha sido porque he subido a hombros de gigantes”

Estos gigantes eran Galileo, Copernico y Kepler. Aunque conociendo los modales de Newton a lo mejor tan solo se refería a la baja estatura de Hooke.

P.D: La gran mayoria de la documentación le he sacado de la colección Grandes Pensadores, tomo 27 dedicado a Galileo.