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APORTACIONES DE GALILEO GALILEI.

Los aportes de Galileo en estas áreas han sido importantísimos, tanto por las contribuciones particulares como por el método que utilizó para obtenerlas. Galileo puede considerarse como uno de los fundadores de lo que hoy llamamos el “método científico” y también uno de los fundadores de la física clásica. Utilizando observaciones experimentales, idealizaciones y deducciones lógicas, logró avanzar sobre la física aristotélica y cambiar conceptos que estaban firmemente arraigados desde hacía casi 2000 años.

Sus dos principales obras fueron Diálogos relacionados con los dos grandes sistemas del mundo y Diálogos relacionados con dos nuevas ciencias. El primero de ellos, que Galileo terminó de escribir en 1630, fue el que desencadenó su persecución y condena por la Inquisición. La publicación del segundo libro se produjo en 1638. Como veremos, Galileo apoyó la visión heliocéntrica, y aportó nuevas ideas sobre el movimiento de los cuerpos.

Inercia y relatividad. Para comprender mejor las ideas de Galileo, es imprescindible referirse previamente a la obra de Nicolás Copérnico. En su trabajo Sobre las revoluciones de las esferas celestes, publicado en 1543, desarrolló un modelo en el que el Sol está inmóvil en el centro del universo y los planetas giran alrededor de él. Este sistema heliocéntrico permite explicar de manera muy sencilla algunos aspectos del movimiento de los planetas, como por ejemplo su movimiento retrógrado: dado que los planetas giran alrededor del Sol con distintos períodos, las posiciones y velocidades relativas a la Tierra puede cambiar en distintas épocas del año, y su movimiento aparente puede ser “hacia atrás”. En el sistema geocéntrico de Tolomeo, para explicar este movimiento aparente era necesario suponer que los planetas realizaban complicadísimas trayectorias, conteniendo epiciclos a lo largo de sus trayectorias circulares.

Es importante destacar que a los efectos de lo que hoy llamaríamos una descripción cinemática del sistema solar, ambos puntos de vista son perfectamente adecuados. En un sistema de referencia fijo a la Tierra, la trayectoria del Sol y el resto de los planetas es muy complicada. Sin embargo, en un sistema de referencia fijo al Sol, la descripción es mucho más sencilla.

Galileo adhirió a la visión copernicana, seguramente influido por los descubrimientos que realizó partir de 1609. Efectivamente, realizando observaciones con un telescopio, estudió la forma y superficie de la Luna, descubrió lunas en otros planetas y encontró diferencias entre los planetas y las estrellas, que mostraban inequívocamente que las estrellas se encontraban a distancias mucho mayores.

La Tierra se desplaza velozmente alrededor del Sol, a unos 30 km/seg, y además gira sobre su eje, de manera que un punto sobre la superficie del ecuador se mueve respecto al eje de rotación a unos 500 m/seg. ¿Por qué no nos damos cuenta de esos movimientos? Aquí es donde la descripción del movimiento galileana se relaciona con el “sistema del mundo”. Hasta antes de Galileo, uno de los argumentos para asegurar la inmovilidad de la Tierra era que, si esta se moviese, un objeto lanzado verticalmente hacia arriba no debería volver a caer en el punto de lanzamiento, ya que la Tierra se desplazaría durante el tiempo que tarda el vuelo del objeto lanzado.

Manuscrito de Galileo sobre el movimiento de los proyectiles

Para Galileo, el estado “natural” de movimiento de un cuerpo es el de mantener su velocidad. Si inicialmente está en reposo se mantendrá en reposo. Pero si inicialmente se mueve con una cierta velocidad no nula, y si no está sometido a ninguna acción externa, mantendrá su velocidad constante. Este es el principio de inercia que luego Newton utilizaría en sus Principia. Consecuentemente, un objeto lanzado verticalmente hacia arriba desde la Tierra tiene inicialmente la misma velocidad horizontal que la Tierra, y por lo tanto su movimiento a lo largo de la horizontal acompañará al de la Tierra1.

Galileo: relatividad, inercia y método científico

En sus Diálogos, Galileo ilustró de manera magistral el principio de inercia, en la siguiente “conversación” entre Simplísimo, que expresaba el punto de vista aristotélico y Salviati, que representaba el galileano. Discutiendo sobre como sería el movimiento de una esfera sobre un plano horizontal2:

Salviat: – Pero, ¿con qué clase de movimiento? Continuamente acelerado, como en el plano inclinado hacia abajo, ¿o crecientemente retardado, como en el plano hacia arriba?

Simplicio: –No puedo ver causa alguna de aceleración o desaceleración, no habiendo pendiente hacia arriba o hacia abajo.

Salviati: –Exactamente. Pero si no hay causa alguna para el retardo de la bola, menos debería haberla para que alcance el estado de reposo; entonces, ¿hasta qué distancia continuará moviéndose la bola?

Simplicio: –Tanto como continúe la superficie sin subir ni bajar.

Salviati: –Entonces, si dicho espacio fuera ilimitado, ¿el movimiento en él sería análogamente ilimitado? Es decir, ¿perpetuo?

Simplicio: –Así me parece, si el cuerpo móvil fuera de material duradero.

De esta manera Salviati convencía a Simplísimo de que el estado natural de movimiento de los cuerpos no es necesariamente el reposo sino el movimiento rectilíneo y uniforme.

El principio de inercia está íntimamente relacionado con el principio de relatividad. El hecho de que lanzando un objeto verticalmente hacia arriba no podamos detectar el estado de movimiento del sistema de referencia en que nos encontremos, fue generalizado por Galileo a todos lo fenómenos naturales conocidos hasta el momento. Así, argumentaba Galileo, en un barco en movimiento todos los procesos naturales transcurrirán de la misma manera que si el barco estuviese en reposo. Este principio de relatividad, fue utilizado posteriormente por Newton y Einstein.

Sobre la caída de los cuerpos. La refutación de Galileo a la ley de caída libre aristotélica es probablemente uno de sus resultados más conocidos. No existe certeza histórica de que haya realizado sus experimentos

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