JOHANNES KEPLER . ( 1571 - 1630 )

JOHANNES KEPLER , (27 Diciembre 1571- 15 Noviembre 1630). Figura clave en la revolución científica, astrónomo y matemático alemán; fundamentalmente conocido por sus leyes sobre el movimiento de los planetas sobre su órbita alrededor del sol, en las que muestra que las órbitas de los planetas no son circulares (como afirmaba Copérnico) si no elípticas.
Hijo de un mercenario –que sirvió por dinero en las huestes del duque de Alba y desapareció en el exilio en 1589– y de una madre sospechosa de practicar la brujería, Johannes Kepler superó las secuelas de una infancia desgraciada y sórdida merced a su tenacidad e inteligencia.
Tras estudiar en los seminarios de Adelberg y Maulbronn, Kepler ingresó en la Universidad de Tubinga (1588), donde cursó los estudios de teología y fue también discípulo del copernicano Michael Mästlin. En 1594, sin embargo, interrumpió su carrera teológica al aceptar una plaza como profesor de matemáticas en el seminario protestante de Graz.
Cuatro años más tarde, unos meses después de contraer un matrimonio de conveniencia, el edicto del archiduque Fernando contra los maestros protestantes le obligó a abandonar Austria y en 1600 se trasladó a Praga invitado por Tycho Brahe. Cuando éste murió repentinamente al año siguiente, Kepler lo sustituyó como matemático imperial de Rodolfo II, con el encargo de acabar las tablas astronómicas iniciadas por Brahe y en calidad de consejero astrológico, función a la que recurrió con frecuencia para ganarse la vida.
Johannes Kepler es ahora recordado principalmente por descubrir las tres leyes del movimiento planetario que llevan su nombre (publicadas en 1609 y 1619). Sin embargo su aporte científico es muy variado. Kepler realizó también un importante trabajo en óptica (1604, 1611), descubrió dos nuevos poliedros regulares (1619), dió por primera vez tratamiento matemático a la agrupación apretada de esferas iguales (conduciendo a una explicación de la forma de las celdas de una colmena, 1611), aportó la primera prueba de cómo funcionaban los logaritmos (1624), y diseñó un método para hallar los volúmenes de sólidos de revolución que puede verse como una importantísima contribución al desarrollo del cálculo infinitesimal1 (1615, 1616). Además, calculó las tablas astronómicas más exactas conocidas hasta el momento, cuya continuada precisión hizo mucho para establecer la verdad de la astronomía heliocéntrica , Completó y publicó las célebres Tablas rudolfinas (1627), iniciadas por Tycho Brahe y llamadas así en homenaje al ex emperador Rodolfo II de Bohemia, que le brindara su protección para satisfacer su pasión por la astrología. Observó y describió una nova (1604) y tres cometas (1618), reconociendo que estos últimos no eran fenómenos atmosféricos (como sostenía Aristóteles) sino cuerpos celestes.


Evidentemente el trabajo por el que Johannes Kepler será recordado siempre tiene que ver con las llamadas leyes de Kepler que describen el movimiento de los planetas alrededor del Sol . Kepler sabía de la existencia de 6 planetas: Tierra, Venus, Mercurio, Marte, Júpiter y Saturno.

Todos ellos (incluso la Luna) se mueven muy cercanamente al mismo plano . El sistema solar es ¡plano como una tortilla!. La Tierra está sobre la tortilla también, de manera que vemos al sistema completo de perfil--la tortilla completa ocupa una línea (o tal vez una banda pequeña) haciendo un corte en el cielo, conocido como la eclíptica. Cada planeta, la Luna y el Sol también, se mueven a lo largo o cercano a la eclíptica. Si observa un montón de estrellas brillantes unidas en una línea alrededor del cielo y la línea tal vez contenga también a la Luna , o el lugar en el horizonte por donde el Sol se acaba de ocultar es probable que esté viendo planetas.

Los antiguos astrónomos creían que la Tierra era el centro del Universo ,las estrellas estaban sobre una esfera rotando alrededor de ella (ahora sabemos, que la Tierra es la que en realidad gira) y los planetas se movían en sus propias "esferas de cristal" en maneras graciosas. Normalmente se movían en la misma dirección, pero algunas veces su movimiento se invertía por un mes o dos, y nadie sabía por qué.

Un clérigo Poláco llamado NICOLAS COPERNICO observó alrededor de 1543 que dichos movimientos tenían sentido si los planetas se movían alrededor del Sol, si la Tierra era uno de ellos, y si los más distantes se movían más lentamente de manera que algunas veces la tierra los rebasaba, y eso hacía parecerles que se retrasaban por un tiempo. Las órbitas de Venus y Mercurio estaban dentro de la de la Tierra, de manera que ellos nunca se mueven muy lejos del Sol. Razón por la cual nunca se ve a Venus a medianoche.

Fue esta una época en la que la gente con frecuencia seguía a los antiguos autores (como el Griego Aristóteles), en lugar de verificar con sus propios ojos, lo que la Naturaleza estaba haciendo en realidad. Cuando la gente comenzó a verificar, observar, experimentar y calcular, eso se convirtió en la revolución científica. Nuestra tecnología moderna es el resultado final, y las leyes de Kepler ,junto con el trabajo de Galielo, y el de William Gilbert sobre el magnetismo , son relevantes, pues dieron inicio a la era de la revolución dentro del Universo Científico.

Kepler era un pitagórico por excelencia, gran adepto del matemático de Samos. La idea de que Dios, supremo geómetra, había creado el mundo conforme a una armonía geométrica preconcebida, le sirvió a Kepler como brújula en todas sus búsquedas teóricas sobre la estructura del universo.

Fue precisamente estudiando el movimiento del planeta Marte ,que Johannes Kepler llegó a la conclusión de que su órbita debía ser algún tipo de óvalo, y de inmediato demostró que la más simple de las curvas en forma de óvalo, la elipse, satisfacía las observaciones del mejor modo posible siempre que se asumiese que el Sol estaba en uno de sus focos. También se dio cuenta de que el planeta se movía más rápido cuando estaba más cerca del Sol y más lento cuando estaba más alejado, de tal modo que la superficie descrita (barrida) por la línea recta que conecta al Sol con Marte es siempre proporcional al tiempo. De ese modo llegó a formular su segunda ley.


Las leyes de Kepler describen la cinemática del movimiento de los planetas en torno al Sol.

* Primera ley: "Los planetas describen órbitas elípticas estando el Sol en uno de sus focos."

En otras palabras la primera ley de Kepler explica que las órbitas que siguen los astros en sus movimientos de traslación son completamente planas, dado que su momento angular es nulo. Es decir, La Tierra, Júpiter, Saturno y los demás planetas describen el perfil de una elipse en sus trayectorias, donde el Sol estaría ubicado en uno de los focos de la misma, o lo que es lo mismo, la suma de la distancia del Sol y otro punto fijo X del espacio hasta cualquiera de los planetas del Sistema Solar es constante para cada uno de ello.


* Segunda ley: " El vector posición de cualquier planeta respecto del Sol, barre áreas iguales de la elipse en tiempos iguales."

La ley de las áreas es equivalente a la constancia del momento angular, es decir, cuando el planeta está más alejado del Sol (afelio) su velocidad es menor que cuando está más cercano al Sol (perihelio). En el afelio y en perihelio, el momento angular L es el producto de la masa del planeta, por su velocidad y por su distancia al centro del Sol.En otros términos lo anterior significa partiendo de un cálculo integral que el movimiento areolar de los planetas es constante, o dicho de otro modo, que si trazásemos una línea recta desde el centro de un planeta de nuestro sistema y lo uniésemos con el Sol, y tras un cierto tiempo lo volviésemos a unir y calculásemos el área encerrada en el recinto entre las dos rectas y la elipse del movimiento de traslación, obtendríamos que siempre se obtendría el mismo valor para intervalos de tiempo semejantes. La consecuencia de esto es que cuanto más cerca está un planeta de su estrella mayor es su velocidad, para compensar el diminuto radio de distancia con el que debe engendrar la superficie antes mencionada. A su vez, los planetas se mueven más despacio cuanto más lejos están de su estrella.

*Tercera ley: "Los cuadrados de los periodos P de revolución son proporcionales a los cubos de los semiejes mayores a de la elipse."

Explica esta última ley la relación existente entre el “radio” de la elipse descrita y el periodo de traslación del planeta que la recorre. Kepler comprobó que el cuadrado de este periodo dividido entre el cubo del valor de este “radio” es igual a una constante interplanetaria que ha permitido calcular los periodos de planetas más alejados como Urano o Neptuno (con su debida comprobación posterior). “Radio” está escrito entre comillas porque la elipse carece de él, y se considera radio a la mitad de la suma de la primera ley.

Kepler tambien atribuyó las mareas a la atracción lunar ; concibió una fuerza atractiva universal y quiso explicar el movimiento planetario como debido a fuerzas tangenciales producidas por torbellinos de éter. Su Astronomiae pars optica (Parte óptica de la astronomía, 1604) es quizá el primer tratado moderno de óptica; en él define el rayo luminoso, explica la reflexión y da una ley aproximada de la refracción (la ley exacta fue dada más tarde por Snell). Estudió en detalle (1611) el anteojo astronómico que Galileo acababa de reinventar. Con su Epíteme a la astronomía copernicana (1618-1621), no sólo contribuyó a difundir el nuevo sistema del mundo, sino que se situó entre los historiadores de su ciencia, ya que narró el proceso que, iniciado por Copérnico, culminó en Galileo y en él mismo. Se interesó por problemas de filosofía de la ciencia, sosteniendo, en su edad madura, que la matemática no puede descubrir las leyes naturales y que toda hipótesis científica debe ser validada por la observación. Conservó, sin embargo, diversos prejuicios neoplatónicos y, quizá para ganarse la vida, escribió almanaques astrológicos; en sus propias obras astronómicas hizo literatura astrológica. Fue, junto con Galileo, quien más contribuyó a que el mundo científico de su época aceptara el Sistema copernicano.

Es obvio la magnitud del legado dejado por JOHANNES KEPLER , al establecer que los satélites giraban alrededor de los planetas, que los planetas giraban alrededor de las estrellas, que las estrellas giraban alrededor del centro de sus constelaciones y que, aparentemente, éstas giraban alrededor del centro del universo. Sin embargo quedaba sin explicar un gran enigma , relacionado con el "QUE AGENTE EXTERNO LOS MANTENIA UNIDOS " y la historia decidió, que sería el Ilustre JORGE ISAAC NEWTON ,quien despejaría esta incógnita y lo hizo ; desarrolló la fórmula que hoy se conoce como la "Formula Fundamental de la Interacción Gravitatoria", que explica que todas las masas se atraen entre ellas mediante la fuerza de gravedad tambien que esta fuerza aumenta cuanto mayor es su producto (Proporcionalidad Directa ) y disminuye cuanto más alejadas están dichas masas entre si ( Proporcionalidad Inversa ).

No cabe duda que estos Hombres de Ciencia contribuyeron notablemente a abrir las compuertas de un conocimiento represo para la época ,que facilitaría el camino a seguir por los físicos que les sucedieron.

Les publico un video acerca de las leyes de Kepler, una explicación minuciosa y enriquecedora desde el punto de vista Físico e Histórico.