Retrato de Kepler por un artista desconocido en 1620
Del concepto de Dios al movimiento de los cuerpos celestes: el legado del astrónomo Johannes Kepler
Todos los cuerpos celestes se rigen por estas tres leyes de Kepler. Sin saberlo, estableció cómo y de qué manera se mueven los cuerpos celestes
Johannes Kepler (1571-1630) es una figura clave dentro de la evolución científica que inició el griego Ptolomeo. Cuando descubrió las leyes del movimiento escribió que su intención era «demostrar que la máquina celestial puede compararse no a un organismo divino, sino más bien a un engranaje de relojería… Puesto que casi todos los múltiples movimientos son ejecutados por medio de una única fuerza magnética muy simple, como en el caso de un reloj en el cual todos los movimientos son producidos por un simple peso». Su epitafio, que él mismo escribió, reza así: «Medí los cielos y ahora mido las sombras. Mi mente tenía por límite los cielos, mi cuerpo descansa encerrado en la Tierra».
Kepler fue un valiente. Este coraje estuvo influido por su gran vocación religiosa. El Universo y su comprensión nos acerca a la existencia, sabiduría y elegancia de Dios. Por eso dudó de Ptolomeo y de todos los modelos existentes para crear el suyo. Para Kepler, Dios se convirtió en algo más que una ira divina ávida de propiciación. Dios era el poder creador del Cosmos. Esta idea la sintetizó al afirmar que «la geometría existía antes de la Creación. La geometría es la mente de Dios. La geometría le ofreció a Dios un modelo para la Creación. La geometría es Dios mismo».
Conceptualmente el Sol era, para Kepler, el centro del Universo. Por eso todo tenía que girar en torno a él. Esta teoría tenía que ser demostrada. Pero no solo eso. En la época de Kepler solo se conocían seis planetas contando la Tierra. Kepler se preguntó: ¿por qué no son más? Hasta entonces nadie se había hecho esta pregunta.
El número de planetas
Kepler empezó a trabajar con los cinco sólidos perfectos de Pitágoras y Platón. Esto es: tetraedro, octaedro, icosaedro, cubo y dodecaedro. Kepler pensó que la razón por la que solo había seis planetas era porque solo había cinco sólidos regulares y que estos sólidos, inscritos o animados entre sí, determinarían las distancias del Sol a los planetas. A esto lo llamó El Misterio Cósmico. La conexión entre los sólidos pitagóricos y la disposición de los planetas solo permitía una explicación: la mano de Dios. Esa geometría inicial y vinculada con el Creador.
Sin embargo, los sólidos y las órbitas no encajaban. Algo iba mal. Por eso fue a encontrarse con Tycho Brahe, una de las personas que con mayor precisión había observado las posiciones planetarias. Ese encuentro no fue fructífero. Brahe no quiso compartir sus experiencias con Kepler. Sabía que Brahe tenía las mejores observaciones. Y tenía muchas ganas de ser el arquitecto que diera forma a todo ese material. Ambos se necesitaban. No fue hasta poco antes de morir que le legó todas sus observaciones. Una vez estudiados, aquellos datos no le aportaron nada nuevo.
Hasta ese momento se consideraba que el movimiento de los planetas era circular. ¿Por qué? La esfera es una forma geométrica perfecta. No hubo movimiento imperfecto en ninguna mente y, si se descubrió alguno, se rectificó para que así fuera. Al poner en papel los datos de Brahe sobre el movimiento de Marte alrededor del Sol, se dio cuenta de que los cálculos no encajaban con las circunferencias. Kepler se planteó una pregunta. Dios era la perfección. Ahora bien, ¿todo lo creado por Él tenía que ser perfecto? Y, si los planetas fueran imperfectos, ¿podrían serlo también sus órbitas? La clave la encontró en la obra de Apolonio de Perge. Este geómetra griego, muerto en el año 190 a.C., dio nombre a la elipse, parábola e hipérbola. La elipse se ajustaba perfectamente a las observaciones de Brahe.
Modelo platónico del Sistema Solar presentado por Kepler en su obra Misterium Cosmographicum (1596)
Ese hecho le hizo concluir que Marte giraba alrededor del Sol no por una circunferencia, sino de forma elíptica, y es sobre esta base que estructuró sus tres leyes del movimiento. La primera formula que los cuerpos celestes tienen movimientos elípticos alrededor del Sol, estando ubicados en uno de los dos focos que contiene la elipse.
El movimiento de los cuerpos celestes
Sabiendo que el movimiento no era esférico, sino elíptico, el siguiente paso era conocer la velocidad del movimiento. Por eso la segunda ley dice que «las áreas barridas por los radios de los cuerpos son proporcionales al tiempo empleado por aquel en recorrer el perímetro de esa área». Dicho de otra manera. Cuando el planeta está cerca del Sol, el arco de órbita es grande. Por el contrario, cuando está más alejado, el arco es más pequeño. Sin embargo, el planeta tarda el mismo tiempo en recorrer los dos arcos.
La tercera ley dice que «el cuadrado de los periodos de las órbitas de los cuerpos celestes es proporcional al cubo de la distancia al Sol». También conocida como ley armónica, establece que el tiempo necesario para que un planeta complete una órbita alrededor del Sol, será más rápido o más lento dependiendo de su distancia. Esta ley ya fue planteada por Aristóteles y Platón. Ellos, con la observación, dedujeron algo que Kepler teóricamente dejó formulado. En este sentido daremos un ejemplo. La Tierra, al estar más cerca del Sol, tarda 365 días en dar una órbita completa. Sin embargo, Júpiter más distante necesita 11 años.
Pueden parecer leyes básicas, pero la grandeza de Kepler es que teorizó sobre el movimiento. En otras palabras, todos los cuerpos celestes se rigen por estas tres leyes de Kepler. No hay cuerpo que se mueva diferente. Sin saberlo, estableció cómo y de qué manera se mueven los cuerpos celestes.
Kepler también creía en la armonía de las esferas pitagóricas. Para Kepler, cada planeta emitía una nota o acorde de notas. En particular, la Tierra produjo el intervalo fa-mi. Curiosamente, estas dos notas forman la palabra «fami», que deriva de famis, que significa hambre, y era el mal endémico de la Tierra en aquella época.
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