Cosmologías modernas
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Nuevas visiones de la realidad en las cosmologías modernas
1El giro copernicano
En el siglo XVI se empezó a poner en duda el modelo cosmológico aristotélico, debido a que los nuevos descubrimientos de la época no eran compatibles con él
Nicolás Copérnico propuso un modelo heliocéntrico, que situaba el Sol en el centro del Universo, y los demás planetas giran alrededor de él. Pero este modelo tampoco se ajustaba exactamente a la realidad, debían añadirse epiciclos para corregir los desajustes con las observaciones.
Tycho Brahe obtuvo una gran cantidad de observaciones muy precisas y propuso un modelo geoheliocéntrico, pero que apenas tuvo repercusión.
Fue Johannes Kepler, usando las observaciones de T. Brahe, quien intento corregir el modelo copernicano, llegando a las tres conclusiones o leyes de Kepler:
· Las órbitas de los planetas son elipses cuyo un de sus focos es el Sol.
· La velocidad a la que los radios-vectores de los planetas barren áreas es constante
· El cubo de la distancia media de un planeta al Sol es proporcional al cuadrado de su período de revolución.
Estas leyes desbancaron definitivamente al modelo Aristotélico, y supusieron una revolución en la forma de ver la realidad
2Cosmología newtoniana
Tras el giro copernicano, se replanteó de nuevo la realidad, hasta que las nuevas leyes del movimiento fueron establecidas por Newton, tras el inicio de Galileo.
Newton formuló las tres leyes para explicar el movimiento:
· Principio de inercia: toda partícula permanece en su estado de reposo o movimiento si la resultante de las fuerzas que actúan sobre ella es nula.
· Principio fundamental: la fuerza ejercida es proporcional a la aceleración y a la masa de la partícula.
· Principio de acción y reacción: Si una partícula ejerce una fuerza sobre otra, ésta ejerce a la vez sobre la primera un fuerza de igual magnitud y dirección, pero de sentido contrario.
Newton también formuló la ley de gravitación universal:
· Todo par de partículas se atraen con una fuerza inversamente proporcional al cuadrado de su distancia y directamente proporcional al producto de sus masas
Espacio y tiempo
Newton atribuye al espacio y al tiempo las siguientes características:
§ Absolutos: independientes de todo lo demás
§ Homogéneos: iguales en todas sus partes
§ Continuos
§ Infinitos
§ El espacio es inmutable, tridimensional e isótropo
§ El tiempo siempre fluye al mismo ritmo y en el mismo sentido
Implicaciones filosóficas
Esta nueva cosmología presenta las siguientes características:
· Mecanicismo: a partir de las leyes newtonianas, se empezó a considerar al universo como un gran mecanismo perfecto
· Determinismo: el universo es predictible, puesto que es un proceso mecánico.
· Choque con las autoridades y doctrinas religiosas
· Reducción del papel de Dios en la cosmología
· Importancia de la naturaleza
· Inseguridad: el ser humano comprende que es parte insignificante en la inmensidad del universo
· Poder de la razón: el ser humano se siente más poderoso al conocer las leyes físicas, considerando a la razón como ilimitada.
3Materia y energía
Teoría atómica de la materia
John Dalton formuló la teoría atómica de la constitución de la materia:
· La materia está formada por partículas diminutas e indivisible llamadas átomos
· Los átomos de un mismo elemento son iguales y los de elementos distintos, diferentes.
· Los compuestos son uniones de átomos diferentes en proporciones fijas y sencillas
· En las reacciones químicas los átomos ni se crean ni se destruyen, sólo se recombinan
Energía y termodinámica
Los científicos definían la energía como la capacidad de un cuerpo de realizar un trabajo, es decir, la capacidad de poder aplicar una fuerza que cause un desplazamiento.
La energía se puede clasificar en tres tipos:
· Cinética: energía que posee un cuerpo por el hecho de estar en movimiento
· Potencial: energía que tiene un cuerpo por encontrarse en un campo de fuerzas (gravitatorias, eléctricas, magnéticas,…)
· Calorífica: se produce cuando dos cuerpos a diferente temperatura están en contacto. Esta presente en la mayoría de los procesos.
La termodinámica se ocupa del estudio y el flujo de la energía, tiene dos principios de aplicación universales:
· Principio de conservación de la energía: en un sistema aislado, la energía total permanece constante
· Principio de disipación de la energía: en un sistema aislado, la entropía tiende a aumentar
4Cosmología contemporánea
Las partículas subatómicas
A finales del siglo XIX, dos hechos obligaron a modificar la teoría atómica
· Se descubrió el electrón en la electricidad.
· Se descubrió la radiactividad, fenómeno por el que ciertos elementos se desintegran espontáneamente sin causa externa.
Estos hechos demostraban que el átomo no era indivisible, sino que poseía una estructura interna. Primero Rutherford, que descubrió que el átomo posee un núcleo, que aporta la masa y está formado por protones y neutrones, y cargado positivamente, sobre el que giran los electrones cargados negativamente. Posteriormente, Bohr descubrió que los electrones giran en órbitas definidas, llamadas estables.
La teoría de la relatividad
Relatividad especial: se basa en dos leyes propuestas por Einstein:
o Las leyes de la mecánica y la electrodinámica son válidas para todos los campos de los sistemas inerciales
o La velocidad de la luz es la misma para todos los observadores inerciales
La principal consecuencia de estos enunciados es que no hay un espacio ni un tiempo absolutos. Einstein consideraba la realidad como un espacio-tiempo cuatridimensional, que se caracteriza por:
· Ser relativos a la velocidad del observador
· No ser independientes
· Ser continuos y cuatridimensionales (tres espaciales y otra temporal)
Relatividad general: esta teoría se elaboró para aplicar el principio de la relatividad a observadores no inerciales, es decir, en movimiento relativo acelerado. A partir de aquí elaboró una nueva teoría de gravitación y llegó a la conclusión de que la materia deforma la geometría del espacio que la rodea. A partir de esas teorías se dedujo que el universo está en expansión y se llegó a la teoría del big bang.
1El giro copernicano
En el siglo XVI se empezó a poner en duda el modelo cosmológico aristotélico, debido a que los nuevos descubrimientos de la época no eran compatibles con él
Nicolás Copérnico propuso un modelo heliocéntrico, que situaba el Sol en el centro del Universo, y los demás planetas giran alrededor de él. Pero este modelo tampoco se ajustaba exactamente a la realidad, debían añadirse epiciclos para corregir los desajustes con las observaciones.
Tycho Brahe obtuvo una gran cantidad de observaciones muy precisas y propuso un modelo geoheliocéntrico, pero que apenas tuvo repercusión.
Fue Johannes Kepler, usando las observaciones de T. Brahe, quien intento corregir el modelo copernicano, llegando a las tres conclusiones o leyes de Kepler:
· Las órbitas de los planetas son elipses cuyo un de sus focos es el Sol.
· La velocidad a la que los radios-vectores de los planetas barren áreas es constante
· El cubo de la distancia media de un planeta al Sol es proporcional al cuadrado de su período de revolución.
Estas leyes desbancaron definitivamente al modelo Aristotélico, y supusieron una revolución en la forma de ver la realidad
2Cosmología newtoniana
Tras el giro copernicano, se replanteó de nuevo la realidad, hasta que las nuevas leyes del movimiento fueron establecidas por Newton, tras el inicio de Galileo.
Newton formuló las tres leyes para explicar el movimiento:
· Principio de inercia: toda partícula permanece en su estado de reposo o movimiento si la resultante de las fuerzas que actúan sobre ella es nula.
· Principio fundamental: la fuerza ejercida es proporcional a la aceleración y a la masa de la partícula.
· Principio de acción y reacción: Si una partícula ejerce una fuerza sobre otra, ésta ejerce a la vez sobre la primera un fuerza de igual magnitud y dirección, pero de sentido contrario.
Newton también formuló la ley de gravitación universal:
· Todo par de partículas se atraen con una fuerza inversamente proporcional al cuadrado de su distancia y directamente proporcional al producto de sus masas
Espacio y tiempo
Newton atribuye al espacio y al tiempo las siguientes características:
§ Absolutos: independientes de todo lo demás
§ Homogéneos: iguales en todas sus partes
§ Continuos
§ Infinitos
§ El espacio es inmutable, tridimensional e isótropo
§ El tiempo siempre fluye al mismo ritmo y en el mismo sentido
Implicaciones filosóficas
Esta nueva cosmología presenta las siguientes características:
· Mecanicismo: a partir de las leyes newtonianas, se empezó a considerar al universo como un gran mecanismo perfecto
· Determinismo: el universo es predictible, puesto que es un proceso mecánico.
· Choque con las autoridades y doctrinas religiosas
· Reducción del papel de Dios en la cosmología
· Importancia de la naturaleza
· Inseguridad: el ser humano comprende que es parte insignificante en la inmensidad del universo
· Poder de la razón: el ser humano se siente más poderoso al conocer las leyes físicas, considerando a la razón como ilimitada.
3Materia y energía
Teoría atómica de la materia
John Dalton formuló la teoría atómica de la constitución de la materia:
· La materia está formada por partículas diminutas e indivisible llamadas átomos
· Los átomos de un mismo elemento son iguales y los de elementos distintos, diferentes.
· Los compuestos son uniones de átomos diferentes en proporciones fijas y sencillas
· En las reacciones químicas los átomos ni se crean ni se destruyen, sólo se recombinan
Energía y termodinámica
Los científicos definían la energía como la capacidad de un cuerpo de realizar un trabajo, es decir, la capacidad de poder aplicar una fuerza que cause un desplazamiento.
La energía se puede clasificar en tres tipos:
· Cinética: energía que posee un cuerpo por el hecho de estar en movimiento
· Potencial: energía que tiene un cuerpo por encontrarse en un campo de fuerzas (gravitatorias, eléctricas, magnéticas,…)
· Calorífica: se produce cuando dos cuerpos a diferente temperatura están en contacto. Esta presente en la mayoría de los procesos.
La termodinámica se ocupa del estudio y el flujo de la energía, tiene dos principios de aplicación universales:
· Principio de conservación de la energía: en un sistema aislado, la energía total permanece constante
· Principio de disipación de la energía: en un sistema aislado, la entropía tiende a aumentar
4Cosmología contemporánea
Las partículas subatómicas
A finales del siglo XIX, dos hechos obligaron a modificar la teoría atómica
· Se descubrió el electrón en la electricidad.
· Se descubrió la radiactividad, fenómeno por el que ciertos elementos se desintegran espontáneamente sin causa externa.
Estos hechos demostraban que el átomo no era indivisible, sino que poseía una estructura interna. Primero Rutherford, que descubrió que el átomo posee un núcleo, que aporta la masa y está formado por protones y neutrones, y cargado positivamente, sobre el que giran los electrones cargados negativamente. Posteriormente, Bohr descubrió que los electrones giran en órbitas definidas, llamadas estables.
La teoría de la relatividad
Relatividad especial: se basa en dos leyes propuestas por Einstein:
o Las leyes de la mecánica y la electrodinámica son válidas para todos los campos de los sistemas inerciales
o La velocidad de la luz es la misma para todos los observadores inerciales
La principal consecuencia de estos enunciados es que no hay un espacio ni un tiempo absolutos. Einstein consideraba la realidad como un espacio-tiempo cuatridimensional, que se caracteriza por:
· Ser relativos a la velocidad del observador
· No ser independientes
· Ser continuos y cuatridimensionales (tres espaciales y otra temporal)
Relatividad general: esta teoría se elaboró para aplicar el principio de la relatividad a observadores no inerciales, es decir, en movimiento relativo acelerado. A partir de aquí elaboró una nueva teoría de gravitación y llegó a la conclusión de que la materia deforma la geometría del espacio que la rodea. A partir de esas teorías se dedujo que el universo está en expansión y se llegó a la teoría del big bang.