El Diálogo sobre los dos principales sistemas del mundo ( Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo ) es un libro en italiano de 1632 escrito por Galileo Galilei, en el que se compara el sistema copernicano con el sistema ptolemaico tradicional . Fue traducido al latín como Systema cosmicum [1] ( Sistema cósmico ) en 1635 por Matthias Bernegger . [2] El libro fue dedicado al mecenas de Galileo, Fernando II de Médici, Gran Duque de Toscana , que recibió la primera copia impresa el 22 de febrero de 1632. [3]
En el sistema copernicano , la Tierra y los demás planetas giran alrededor del Sol, mientras que en el sistema ptolemaico , todo lo que existe en el Universo gira alrededor de la Tierra. El Diálogo se publicó en Florencia con una licencia formal de la Inquisición . En 1633, Galileo fue considerado "vehementemente sospechoso de herejía " debido al libro, que luego fue incluido en el Índice de libros prohibidos , del que no fue retirado hasta 1835 (después de que se permitiera la impresión de las teorías que discutía en 1822). [4] En una acción que no fue anunciada en ese momento, la publicación de cualquier otra cosa que hubiera escrito o pudiera escribir en el futuro también fue prohibida en los países católicos. [5]
Mientras escribía el libro, Galileo se refirió a él como su Diálogo sobre las mareas , y cuando el manuscrito fue a la Inquisición para su aprobación, el título fue Diálogo sobre el flujo y reflujo del mar . Se le ordenó eliminar toda mención de las mareas del título y cambiar el prefacio porque otorgar la aprobación a tal título parecería una aprobación de su teoría de las mareas usando el movimiento de la Tierra como prueba. Como resultado, el título formal en la página del título es Diálogo , que es seguido por el nombre de Galileo, puestos académicos y seguido por un largo subtítulo. El nombre con el que ahora se conoce la obra fue extraído por el impresor de la descripción en la página del título cuando se dio permiso para reimprimirlo con un prefacio aprobado por un teólogo católico en 1744. [6] Esto debe tenerse en cuenta al discutir los motivos de Galileo para escribir el libro. Aunque el libro se presenta formalmente como una consideración de ambos sistemas (como era necesario para poder ser publicado), no hay duda de que el lado copernicano obtiene la mejor parte del argumento. [7]
El libro se presenta como una serie de discusiones, a lo largo de cuatro días, entre dos filósofos y un laico:
El debate no se limita exclusivamente a temas astronómicos, sino que abarca gran parte de la ciencia contemporánea. Parte de este debate tiene como objetivo mostrar lo que Galileo consideraba buena ciencia, como el análisis del trabajo de William Gilbert sobre el magnetismo. Otras partes son importantes para el debate, ya que responden a argumentos erróneos contra el movimiento de la Tierra.
Un argumento clásico contra el movimiento de la Tierra es la falta de sensaciones de velocidad en la superficie de la Tierra, aunque se mueve, por la rotación de la Tierra, a unos 1700 km/h en el ecuador. En esta categoría hay un experimento mental en el que un hombre está bajo la cubierta de un barco y no puede decir si el barco está atracado o se mueve suavemente por el agua: observa el agua goteando de una botella, los peces nadando en una pecera, las mariposas volando, etc.; y su comportamiento es el mismo tanto si el barco se mueve como si no. Esta es una exposición clásica del marco de referencia inercial y refuta la objeción de que si nos moviéramos a cientos de kilómetros por hora mientras la Tierra rota, cualquier cosa que uno dejara caer rápidamente quedaría atrás y se desplazaría hacia el oeste.
La mayor parte de los argumentos de Galileo se pueden dividir en tres clases:
En general, estos argumentos se han mantenido bien en términos del conocimiento de los cuatro siglos siguientes. Hasta qué punto deberían haber sido convincentes para un lector imparcial en 1632 sigue siendo una cuestión controvertida. Galileo intentó una cuarta clase de argumento:
Como explicación de la causa de las mareas o como prueba del movimiento de la Tierra, es un fracaso. El argumento fundamental es internamente inconsistente y, de hecho, lleva a la conclusión de que las mareas no existen. Pero a Galileo le gustaba el argumento y le dedicó el "Cuarto Día" de la discusión. El grado de su fracaso es -como casi todo lo que tiene que ver con Galileo- un asunto controvertido. Por un lado, todo el asunto ha sido descrito recientemente en la prensa como "una locura". [12] Por otro lado, Einstein utilizó una descripción bastante diferente:
Fue el anhelo de Galileo por una prueba mecánica del movimiento de la Tierra lo que lo llevó a formular una teoría errónea de las mareas. Los fascinantes argumentos de la última conversación difícilmente habrían sido aceptados como prueba por Galileo si su temperamento no lo hubiera dominado. [Énfasis añadido] [13] [14]
El Diálogo no trata el sistema ticónico , que se estaba convirtiendo en el sistema preferido de muchos astrónomos en el momento de la publicación y que finalmente se demostró incorrecto. El sistema ticónico es un sistema terrestre inmóvil, pero no un sistema ptolemaico; es un sistema híbrido de los modelos copernicano y ptolemaico. Mercurio y Venus orbitan alrededor del Sol (como en el sistema copernicano) en pequeños círculos, mientras que el Sol a su vez orbita alrededor de una Tierra estacionaria; Marte, Júpiter y Saturno orbitan alrededor del Sol en círculos mucho más grandes, lo que significa que también orbitan alrededor de la Tierra. El sistema ticónico es matemáticamente equivalente al sistema copernicano, excepto que el sistema copernicano predice una paralaje estelar , mientras que el sistema ticónico no predice ninguno. El paralaje estelar no fue medible hasta el siglo XIX y, por lo tanto, en ese momento no había ninguna refutación válida del sistema ticónico sobre bases empíricas, ni ninguna evidencia observacional decisiva para el sistema copernicano.
Galileo nunca tomó en serio el sistema de Tycho, como se puede ver en su correspondencia, considerándolo un compromiso inadecuado y físicamente insatisfactorio. Una razón para la ausencia del sistema de Tycho (a pesar de las numerosas referencias a Tycho y su trabajo en el libro) puede buscarse en la teoría de las mareas de Galileo, que proporcionó el título original y el principio organizador del Diálogo . Si bien los sistemas copernicano y ticónico son equivalentes geométricamente, son bastante diferentes dinámicamente. La teoría de las mareas de Galileo implicaba el movimiento físico real de la Tierra; es decir, de ser cierta, habría proporcionado el tipo de prueba que aparentemente proporcionó el péndulo de Foucault dos siglos después. Sin referencia a la teoría de las mareas de Galileo, no habría diferencia entre los sistemas copernicano y ticónico.
Galileo no discute la posibilidad de órbitas no circulares, aunque Johannes Kepler le había enviado una copia de su libro de 1609, Astronomia nova , en el que propone órbitas elípticas, calculando correctamente la de Marte. [15] La carta del príncipe Federico Cesi a Galileo de 1612 trató las dos leyes del movimiento planetario presentadas en el libro como conocimiento común; [16] [17] La tercera ley de Kepler fue publicada en 1619. Cuatro décadas y media después de la muerte de Galileo, Isaac Newton publicó sus leyes del movimiento y la gravedad , de las cuales se deduce un sistema heliocéntrico con planetas en órbitas aproximadamente elípticas.
En el Prefacio al lector perspicaz se hace referencia a la prohibición de la "opinión pitagórica de que la Tierra se mueve" y se dice que el autor "toma partido por Copérnico con una hipótesis matemática pura". Presenta a los amigos Sagredo y Salviati , con los que había mantenido conversaciones, así como al filósofo itinerante Simplicio .
Comienza con la prueba de Aristóteles de la completitud y perfección del mundo (es decir, del universo) debido a sus tres dimensiones. Simplicio señala que los pitagóricos preferían el tres, mientras que Salviati no puede entender por qué tres patas son mejores que dos o cuatro. Sugiere que los números eran "nimiedades que luego se difundieron entre el vulgo" y que sus definiciones, como las de líneas rectas y ángulos rectos, eran más útiles para establecer las dimensiones. La respuesta de Simplicio fue que Aristóteles pensaba que en cuestiones físicas no siempre era necesaria la demostración matemática.
Salviati ataca la definición de Aristóteles de los cielos como incorruptibles e inmutables, mientras que sólo la zona limitada por la Luna muestra cambios. Señala los cambios observados en los cielos: las nuevas estrellas de 1572 y 1604 y las manchas solares , vistas a través del nuevo telescopio . Hay una discusión sobre el uso de argumentos a priori por parte de Aristóteles . Salviati sugiere que Aristóteles utiliza la experiencia personal de Aristóteles para elegir un argumento apropiado para demostrar lo mismo que hacen otros y que Aristóteles cambiaría de opinión en las circunstancias actuales.
Simplicio sostiene que las manchas solares podrían ser simplemente pequeños objetos opacos que pasan frente al Sol, pero Salviati señala que algunas aparecen o desaparecen aleatoriamente y las que están en el borde son aplanadas, a diferencia de los cuerpos separados. Por lo tanto, "es mejor que la filosofía aristotélica diga 'El cielo es alterable porque mis sentidos me lo dicen' que 'El cielo es inalterable porque Aristóteles estaba convencido de ello por el razonamiento'". Los experimentos con un espejo se utilizan para demostrar que la superficie de la Luna debe ser opaca y no una esfera de cristal perfecta como cree Simplicio. Se niega a aceptar que las montañas de la Luna provoquen sombras, o que la luz reflejada de la Tierra sea responsable del contorno tenue de una luna creciente.
Sagredo sostiene que considera noble a la Tierra por los cambios que se producen en ella, mientras que Simplicio dice que los cambios en la Luna o en las estrellas serían inútiles porque no benefician al hombre. Salviati señala que los días en la Luna duran un mes y que, a pesar de la variedad de terrenos que ha descubierto el telescopio, no sustentarían la vida. Los humanos adquieren las verdades matemáticas de manera lenta y vacilante, mientras que Dios conoce intuitivamente su infinitud. Y cuando uno observa las cosas maravillosas que los hombres han comprendido y creado, entonces claramente la mente humana es una de las obras más excelentes de Dios.
El segundo día comienza repitiendo que Aristóteles cambiaría de opinión si viera lo que ellos ven. «Son los seguidores de Aristóteles quienes lo han coronado con autoridad, no él quien la ha usurpado o se la ha apropiado». Hay un movimiento supremo, aquel por el cual el Sol, la Luna, los planetas y las estrellas fijas parecen moverse de este a oeste en el espacio de 24 horas. Esto puede pertenecer tan lógicamente a la Tierra como al resto del universo. Aristóteles y Ptolomeo, que lo comprendieron, no argumentan en contra de cualquier otro movimiento que no sea el diurno. El movimiento es relativo: la posición de los sacos de grano en un barco puede ser idéntica al final del viaje a pesar del movimiento del barco. ¿Por qué deberíamos creer que la naturaleza mueve todos estos cuerpos extremadamente grandes a velocidades inconcebibles en lugar de mover simplemente la Tierra de tamaño moderado? Si la Tierra se elimina del cuadro, ¿qué sucede con todo el movimiento?
El movimiento de los cielos de Este a Oeste es el opuesto de todos los demás movimientos de los cuerpos celestes, que son de Oeste a Este; haciendo girar la Tierra se pone en línea con todos los demás. Aunque Aristóteles sostiene que los movimientos circulares no son contrarios, pueden dar lugar a colisiones. Las grandes órbitas de los planetas tardan más que las más cortas: Saturno y Júpiter tardan muchos años, Marte dos, mientras que la Luna tarda sólo un mes. Las lunas de Júpiter tardan aún menos. Esto no cambia si la Tierra gira todos los días, pero si la Tierra está estacionaria, entonces nos encontramos de repente con que la esfera de las estrellas fijas gira en 24 horas. Dadas las distancias, sería más razonable decir miles de años. Además, algunas de estas estrellas tienen que viajar más rápido que otras: si la Estrella Polar estuviera precisamente en el eje, entonces estaría completamente estacionaria, mientras que las del ecuador tienen una velocidad inimaginable. La solidez de esta supuesta esfera es incomprensible. Convirtamos a la Tierra en el primum mobile y la necesidad de esta esfera adicional desaparecerá.
Consideran tres objeciones principales al movimiento de la Tierra: que un cuerpo que cae sería dejado atrás por la Tierra y, por lo tanto, caería lejos al oeste de su punto de liberación; que una bala de cañón disparada hacia el oeste volaría de manera similar mucho más lejos que una disparada hacia el este; y que una bala de cañón disparada verticalmente también aterrizaría lejos al oeste. Salviati demuestra que estas objeciones no tienen en cuenta el impulso del cañón. También señala que intentar demostrar que la Tierra no se mueve utilizando la caída vertical comete el error lógico de paralogismo (suponer lo que se debe demostrar), porque si la Tierra se está moviendo, entonces es solo en apariencia que está cayendo verticalmente; de hecho, está cayendo oblicuamente, como sucede con una bala de cañón que se eleva a través del cañón (ilustrado).
Para refutar un trabajo que afirma que una bola que cae desde la Luna tardaría seis días en llegar, introduce la regla de los números impares: un cuerpo que cae 1 unidad en un intervalo caerá 3 unidades en el siguiente intervalo, 5 unidades en el siguiente, etc. Esto da lugar a la regla según la cual la distancia caída es según el cuadrado del tiempo. Con esto calcula que el tiempo es en realidad poco más de 3 horas. También señala que la densidad del material no hace mucha diferencia: una bola de plomo podría acelerar sólo el doble de rápido que una de corcho. De hecho, una bola que cae desde tal altura no quedaría detrás sino delante de la vertical porque el movimiento de rotación sería en círculos cada vez más decrecientes. Lo que hace que la Tierra se mueva es similar a lo que mueve a Marte o Júpiter y es lo mismo que atrae a la piedra hacia la Tierra. Llamarlo gravedad no explica lo que es.
Salviati comienza por desestimar los argumentos de un libro contra las novas que ha estado leyendo durante la noche. [18] A diferencia de los cometas, estas eran estacionarias y su falta de paralaje se comprobaba fácilmente y, por lo tanto, no podían haber estado en la esfera sublunar. Simplicio ahora ofrece el mayor argumento contra el movimiento anual de la Tierra: si se mueve, entonces ya no puede ser el centro del zodíaco, el mundo. Aristóteles da pruebas de que el universo es finito, limitado y esférico. Salviati señala que estas desaparecen si le niega la suposición de que es móvil, pero permite la suposición inicialmente para no multiplicar las disputas.
Salviati señala que si algo es el centro, debe ser el Sol, no la Tierra, porque todos los planetas están más cerca o más lejos de la Tierra en diferentes momentos, Venus y Marte hasta ocho veces. Anima a Simplicio a hacer un plan de los planetas, empezando por Venus y Mercurio, que se ven fácilmente girando alrededor del Sol. Marte también debe girar alrededor del Sol (así como de la Tierra) ya que nunca se lo ve con cuernos , a diferencia de Venus que ahora se ve a través del telescopio; lo mismo ocurre con Júpiter y Saturno. La Tierra, que está entre Marte con un período de dos años y Venus con nueve meses, tiene un período de un año que puede atribuirse más elegantemente al movimiento que a un estado de reposo.
Sagredo plantea otras dos objeciones comunes. Si la Tierra girara, las montañas pronto estarían en una posición en la que habría que descender por ellas en lugar de ascender. En segundo lugar, el movimiento sería tan rápido que alguien que estuviera en el fondo de un pozo sólo tendría un breve instante para vislumbrar una estrella mientras la atravesara. Simplicio puede ver que lo primero no es diferente de viajar por el globo, como cualquiera que haya circunnavegado el planeta, pero aunque se da cuenta de que lo segundo es lo mismo que si los cielos estuvieran girando, sigue sin entenderlo. Salviati dice que lo primero no es diferente de quienes niegan las antípodas. Para lo segundo, anima a Simplicio a decidir qué fracción del cielo se puede ver desde el fondo del pozo.
Salviati plantea otro problema, que es que Marte y Venus no son tan variables como sugiere la teoría. Explica que el tamaño de una estrella para el ojo humano se ve afectado por el brillo y que los tamaños no son reales. Esto se resuelve mediante el uso del telescopio que también muestra la forma creciente de Venus. Otra objeción al movimiento de la Tierra, la existencia única de la Luna, se ha resuelto con el descubrimiento de las lunas de Júpiter , que parecerían la Luna de la Tierra a cualquier joviano.
Copérnico logró reducir algunas de las irregularidades de los movimientos de Ptolomeo, que tenía que hacer frente a movimientos que a veces iban rápido, a veces lentos y a veces al revés, mediante grandes epiciclos . Marte, por encima de la esfera del Sol, a menudo cae muy por debajo de ella y luego se eleva por encima de ella. Estas anomalías se corrigen mediante el movimiento anual de la Tierra. Esto se explica mediante un diagrama en el que se muestra el movimiento variable de Júpiter utilizando la órbita de la Tierra.
Simplicio publica otro folleto en el que se mezclan argumentos teológicos con astronómicos, pero Salviati se niega a abordar las cuestiones desde la Escritura. Por lo tanto, presenta el argumento de que las estrellas fijas deben estar a una distancia inconcebible y que la más pequeña es más grande que toda la órbita de la Tierra. Salviati explica que todo esto proviene de una interpretación errónea de lo que dijo Copérnico, lo que resultó en un enorme sobrecálculo del tamaño de una estrella de sexta magnitud. Pero muchos otros astrónomos famosos sobrestimaron el tamaño de las estrellas al ignorar el factor de brillo. Ni siquiera Tycho, con sus instrumentos precisos, se propuso medir el tamaño de ninguna estrella excepto el Sol y la Luna. Pero Salviati (Galileo) fue capaz de hacer una estimación razonable simplemente colgando una cuerda para oscurecer la estrella y midiendo la distancia desde el ojo hasta la cuerda.
Pero todavía muchos no pueden creer que las estrellas fijas puedan ser individualmente tan grandes o más que el Sol. ¿Para qué sirven? Salviati sostiene que "es una desfachatez de nuestra debilidad intentar juzgar las razones de las acciones de Dios y llamar vano y superfluo todo lo que no nos sirve en el universo".
¿Ha intentado Tycho o alguno de sus discípulos investigar de algún modo fenómenos que pudieran confirmar o negar el movimiento de la Tierra? ¿Sabe alguno de ellos cuánta variación se necesita en las estrellas fijas? Simplicio se opone a admitir que la distancia de las estrellas fijas es demasiado grande para que sea detectable. Salviati señala lo difícil que es incluso detectar las distancias variables de Saturno. Muchas de las posiciones de las estrellas fijas no se conocen con precisión y se necesitan instrumentos mucho mejores que los de Tycho: por ejemplo, utilizar un visor con una posición fija a 60 millas de distancia.
Sagredo pide entonces a Salviati que explique cómo el sistema copernicano explica las estaciones y las desigualdades de la noche y el día. Lo hace con la ayuda de un diagrama que muestra la posición de la Tierra en las cuatro estaciones. Señala que es mucho más simple que el sistema ptolemaico. Pero Simplicio cree que Aristóteles hizo bien en evitar demasiada geometría. Prefiere el axioma de Aristóteles para evitar más de un movimiento simple a la vez.
Están en la casa de Sagredo en Venecia , donde las mareas son un tema importante, y Salviati quiere mostrar el efecto del movimiento de la Tierra sobre las mareas. Primero señala los tres períodos de las mareas: diario (diurno) , generalmente con intervalos de 6 horas de ascenso y seis más de descenso; mensual , aparentemente de la Luna, que aumenta o disminuye estas mareas; y anual , dando lugar a diferentes tamaños en los equinoccios. Considera primero el movimiento diario. Se observan tres variedades: en algunos lugares las aguas suben y bajan sin ningún movimiento hacia adelante; en otros se mueven hacia el este y vuelven al oeste sin subir ni bajar; en otros hay una combinación de ambos: esto sucede en Venecia, donde las aguas suben al entrar y bajan al salir. En el estrecho de Mesina hay corrientes muy rápidas entre Escila y Caribdis . En el Mediterráneo abierto, la alteración de la altura es pequeña, pero las corrientes son notables.
Simplicio contraataca con las explicaciones peripatéticas , que se basan en las profundidades del mar y en el dominio de la Luna sobre el agua, aunque esto no explica las salidas cuando la Luna está bajo el horizonte. Pero admite que podría ser un milagro. Cuando el agua en Venecia sube, ¿de dónde viene? En Corfú o Dubrovnik hay poca subida. ¿Del océano a través del estrecho de Gibraltar ? Está demasiado lejos y las corrientes son demasiado lentas. ¿Podría entonces el movimiento del contenedor causar la perturbación? Pensemos en las barcazas que traen agua a Venecia. Cuando chocan con un obstáculo, el agua avanza rápidamente; cuando aceleran, se va hacia atrás. A pesar de toda esta perturbación, no hay necesidad de agua nueva y el nivel en el medio se mantiene prácticamente constante, aunque el agua allí se precipita hacia atrás y hacia adelante.
Consideremos un punto de la Tierra sometido a la acción conjunta de los movimientos diurnos y anuales. En un momento dado, estos movimientos se suman y doce horas después actúan uno contra el otro, de modo que se produce una aceleración y una desaceleración alternas. Por tanto, las cuencas oceánicas se ven afectadas de la misma manera que la barcaza, sobre todo en dirección este-oeste. La longitud de la barcaza influye en la velocidad de las oscilaciones, al igual que la longitud de una plomada modifica su velocidad. La profundidad del agua también influye en la magnitud de las vibraciones. El efecto primario sólo explica las mareas una vez al día; hay que buscar en otro lugar el cambio de seis horas, en los períodos de oscilación del agua. En algunos lugares, como el Helesponto y el Egeo, los períodos son más breves y variables. Pero un mar de norte a sur como el Mar Rojo tiene muy pocas mareas, mientras que el estrecho de Messina soporta el efecto reprimido de dos cuencas.
Simplicio objeta que si esto explica el agua, ¿no debería verse aún más en los vientos? Salviati sugiere que las cuencas que las contienen no son tan efectivas y que el aire no sostiene su movimiento. Sin embargo, estas fuerzas se ven en los vientos constantes de este a oeste en los océanos de la zona tropical . Parece que la Luna también participa en la producción de los efectos diarios, pero eso le repugna. Los movimientos de la Luna han causado grandes dificultades a los astrónomos. Es imposible hacer una explicación completa de estas cosas dada la naturaleza irregular de las cuencas marinas.
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