Sistema solar (sólo se muestran 6 planetas) por la NASA y Kepler por artista desconocido vía Wikimedia Commons.
27 de diciembre de 1571. El astrónomo y matemático alemán Johannes Kepler nació hoy hace 446 años. Le recordamos por creer en el modelo copernicano -un sistema solar centrado en el Sol, no en la Tierra- cuando pocos lo hacían y por demostrar la veracidad de la teoría, a través de sus tres famosas leyes del movimiento planetario. También es conocido por trabajar en la ciencia de la refracción -la división de la luz en los colores que la componen- y por la ciencia básica de la corrección de las gafas.
Kepler nació en Weil der Stadt, Alemania, en el seno de una familia pobre. Durante el siglo XVI, la religión seguía siendo responsable de la educación de la población, por lo que Kepler estudió en escuelas religiosas. En 1589 comenzó a estudiar en la Universidad de Tubinga. Quería ser teólogo, pero su temor a Dios le llevó a la astronomía. El propósito del trabajo de Kepler fue siempre religioso: quería entender el universo para entender a Dios.
El profesor de matemáticas de Kepler, el astrónomo alemán Michael Maestlin, le prestó a Kepler una copia anotada del libro de Copérnico, De revolutionibus orbium coelestium (Sobre las revoluciones de las esferas celestes). En aquella época, la idea de un universo centrado en la Tierra había sido aceptada durante mucho tiempo por los estudiosos. El punto de vista de Copérnico sobre el centrado en el Sol no fue aceptado por los eruditos en su vida, pero Kepler dijo que podía sentir la obra de Dios en él. Decidió dedicar su vida a demostrar que la teoría de Copérnico era correcta. Escribió:
Prefiero la crítica más aguda de un solo hombre inteligente a la aprobación irreflexiva de las masas.
En 1595, Kepler enseñaba matemáticas en un instituto. No era un buen profesor, ya que no era dinámico y a menudo murmuraba para sí mismo. Un día, mientras enseñaba, tuvo una profunda (aunque incorrecta) revelación. Pensó que el espaciamiento de los seis planetas conocidos en ese momento (Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter y Saturno) podía explicarse mediante la inscripción y circunscripción de esferas y los cinco sólidos platónicos. Escribió:
La Tierra es la esfera, la medida de todo; alrededor de ella describe un dodecaedro; la esfera que lo incluye será Marte. Alrededor de Marte describe un tetraedro; la esfera que lo incluye será Júpiter. Describe un cubo alrededor de Júpiter; la esfera que lo incluye será Saturno. Ahora, inscriba en la Tierra un icosaedro; la esfera inscrita en él será Venus: inscriba en Venus un octaedro: el círculo inscrito en él será Mercurio.
Este trabajo resultó ser falso, pero al principio parecía cierto, ya que había un acuerdo con una precisión del 5 por ciento para todos los planetas, a excepción de Júpiter. Kepler continuó trabajando en la idea, intentando demostrar que era cierta, durante años.
El sistema solar de Kepler de su Mysterium Cosmographicum, 1596 vía Wikimedia Commons.
En 1600, el astrónomo William Gilbert publicó su famoso trabajo inicial De Magnete, una discusión sobre la naturaleza magnética de la Tierra. Kepler se aferró a la idea de que el magnetismo podría ser clave para encontrar un sistema que explicara el movimiento retrógrado de Marte. Una vez más, se equivocó, pero, como ocurre a menudo en la ciencia, ir por caminos equivocados le llevó, en última instancia, a un gran descubrimiento.
Lea más: ¿Qué es el movimiento retrógrado?
Kepler necesitaba datos precisos para poder ganar lo que describió como la Guerra con Marte. Pero sabía que las tablas de datos astronómicos de su época eran inexactas y no harían el trabajo. Mientras tanto, también en 1600, el astrónomo danés Tycho Brahe estaba en proceso de adquirir datos astronómicos mucho más precisos sobre las posiciones de los planetas. Invitó a Kepler a su castillo y observatorio, Uraniborg, cerca de Praga.
Al principio, los dos astrónomos no se llevaban bien. Kepler quería resolver el misterio del cielo; Tycho no quería realmente compartir sus datos, y se dedicaba a entretener a los invitados y a beber.
Sin embargo, sólo un año después de la llegada de Kepler, Tycho murió en extrañas circunstancias y legó sus mediciones astronómicas a Kepler.
Lea más sobre la gran contribución de Tycho Brahe
La 1ª Ley de Kepler establece que los planetas se mueven alrededor del sol en una órbita elíptica con el sol en un foco de la elipse. Imagen vía OneMinuteAstronomer.
Los datos de Kepler le permitieron perfeccionar su modelo de movimiento planetario. Esto le llevó a crear lo que hoy llamamos las tres leyes del movimiento planetario de Kepler. La primera ley del movimiento planetario dice:
Los planetas se mueven alrededor del sol en una órbita elíptica, donde el sol es uno de los focos.
Kepler escribió:
Casi me volví loco al considerar y calcular este asunto. No pude encontrar la razón por la que el planeta prefería ir en una órbita elíptica. ¡Oh, qué ridículo soy! Con el razonamiento derivado de los principios físicos, de acuerdo con la experiencia, no queda otra figura para la órbita del planeta que una elipse perfecta.
Una ilustración de la 2ª Ley de Kepler. Imagen vía Gonfer vía Wikimedia Commons.
La segunda ley del movimiento planetario establece:
Un planeta en órbita barre áreas iguales en intervalos de tiempo iguales.
En 1619, Kepler anunció su tercera ley del movimiento planetario:
El período orbital elevado al cuadrado sobre el semieje mayor (distancia más larga entre un planeta y el sol) elevado al cubo da una constante.
El trabajo de Kepler fue la base del trabajo de Isaac Newton para definir y explicar cómo funciona la gravedad. Newton utilizó las leyes de Kepler para formular su ley de la gravitación del universo. Esta ley siguió siendo la más poderosa comprensión de la gravedad (y, por tanto, del cosmos en su conjunto) que el mundo había conocido hasta que Albert Einstein apareció en escena a principios del siglo XX.
En esta ilustración de las tres leyes de Kepler se representan las órbitas de dos planetas. Lea más sobre esta imagen, que es vía Wikimedia Commons.
Además de la astronomía, Kepler también se interesó por la óptica. Explicó cómo funciona un telescopio, cómo se produce la refracción en nuestros ojos y el fenómeno de la percepción de la profundidad, es decir, cómo se necesitan ambos ojos para percibir la tercera dimensión. También explicó cómo las lentes compensan las distorsiones causadas por la mala visión, lo que constituye la base científica de la práctica actual de la corrección visual.
A lo largo de su vida, Kepler mantuvo una perspectiva religiosa en su trabajo científico. Sentía que se acercaba a la comprensión de la naturaleza y, por tanto, a Dios.
Murió el 15 de noviembre de 1630 en Ratisbona a causa de una enfermedad. Hoy lo recordamos como uno de los más grandes científicos de la historia. El potente y exitoso cazador de planetas Kepler de la NASA lleva su nombre.
Concepto artístico de la nave espacial cazadora de planetas Kepler observando la constelación de Cygnus, a través de la NASA.
Finalmente: Kepler nació hoy hace 445 años. Se le recuerda por sus tres leyes del movimiento planetario y por sus trabajos en óptica y geometría.
Daniela Breitman -escritora canadiense, anteriormente en From Quarks to Quasars- estudia actualmente Ciencias Aplicadas con el objetivo de convertirse en astrofísica. Fotógrafa aficionada, también le gustan la escritura y la literatura y es una gran aficionada a la ciencia ficción. De hecho, le apasionan muchas cosas.