Historia de la astronomía griega

Hoy en día, el estudio de la astronomía requiere extensos conocimientos de matemáticas y física. Es importante darse cuenta que la astronomía de la Antigua Grecia (estamos interesados en el tema en los mil años que van del 700 a.C. al 300 d.C.) no involucraba a la física. De hecho, como señala Pannekoek en [7], los astrónomos griegos buscaban solamente describir el firmamento mientras que un físico griego perseguía la verdad física. Las matemáticas daban una manera de describir así que la astronomía durante esos mil años que nos interesan en este artículo era una de las ramas de las matemáticas.

Los griegos empezaron a pensar sobre filosofía desde la época de Tales, hacia el 600 a.C. Tales mismo, aunque famoso por su predicción de un eclipse, probablemente tuviera pocos conocimientos sobre astronomía pero llevó al mundo griego los conocimientos matemáticos de Egipto y posiblemente también algo de la astronomía babilónica. Es razonable empezar por revisar lo que era la 'astronomía' en Grecia en esa época. Sin embargo, empezaremos un poco más atrás, alrededor del 700 a.C.

Básicamente, la astronomía en ese entonces estaba totalmente relacionada con el registro del tiempo. Es natural que eventos astronómicos tales como el día conformen un periodo natural de tiempo así como que las fases periódicas de la luna marquen el siguiente extensión natural de tiempo. De hecho, estos proporcionaron los métodos básicos de medición del tiempo aún hacia el 700 a.C.; por supuesto también otro importante periodo de tiempo, el año, fue más difícil de determinar en términos de meses. Aun así, un conocimiento de la duración aproximada del año era vital para la producción de alimentos por lo que había que encontrar un esquema. Los campesinos de la época habrían basado sus estrategias de siembra en la aparición y desaparición de las constelaciones, es decir, el momento en que ciertas constelaciones empiezan a verse en el horizonte justo a la puesta del sol o en el que dejan de verse justo antes del amanecer.

Hesíodo, uno de los primeros poetas griegos, muchas veces llamado el 'padre de la poesía didáctica griega', escribió alrededor el 700 a.C. Dos de sus épicas completas han sobrevivido; la que nos interesa aquí es Trabajos y días, en la que se describe la vida de los campesinos. En esta obra, Hesíodo escribe que (ver [5], [1] y [7]):

... cuando las Pléyades nazcan es tiempo de usar la hoz, pero el arado cuando se estén poniendo, cuarenta días permanecen lejos del cielo; cuando Arturo surja del mar y, elevándose al anochecer, permanezca visible la noche entera, las uvas deben ser podadas; pero cuando Orión y Sirio lleguen a la mitad del cielo y Aurora de rosados dedos vea a Arturo, las uvas deben ser recogidas; cuando las Pléyades, huyendo de Orión, se sumerjan en el oscuro mar, pueden esperarse tormentas; cincuenta días después de que el sol da vuelta es el momento correcto para que el hombre navegue; cuando Orión aparece, el regalo de Deméter debe ser traído al suelo trillado bien liso.

Durante muchos cientos de años, los astrónomos escribieron trabajos sobre la salida y puesta de las constelaciones, indicando que el tipo de consejo dado por Hesíodo siguió siendo usado.

Una temprana escala de tiempo basada en 12 meses de 30 días no funcionó bien ya que la luna rápidamente se desfasa respecto al mes de 30 días. Así que para el 600 a.C. había sido reemplazado por un año de 6 meses 'llenos' de 30 días y 6 meses 'vacíos' de 29 días. Esta mejora para mantener a la luna en correspondencia con el mes tenía el desafortunado efecto de desfasar aún más al año respecto al periodo de las estaciones. Aproximadamente en el mismo momento en el que Tales estaba haciendo sus primeros pasos en la filosofía, Solón, un político ateniense que llegó a ser conocido como uno de los Siete Sabios de Grecia, introdujo un calendario mejorado.

El calendario de Solón se basaba en un ciclo bianual. Tenía 13 meses de 30 días y 12 meses de 29 días en cada periodo de dos años, lo que daba un año de unos 369 días y un mes de veintinueve días y medio. Sin embargo, los griegos dependían principalmente en la luna como su guardián del tiempo y era necesario ajustar el calendario frecuentemente para mantenerlo coordinado con la luna y las estaciones. La astronomía era sin duda un tema de la mayor importancia práctica para organizar el lío de estos calendarios por lo que empezaron a hacerse observaciones que les permitieran desarrollar mejores esquemas.

Pitágoras, alrededor del 500 a.C., hizo varios adelantos importantes en astronomía. Reconoció que la tierra era una esfera, probablemente porque creía que una esfera era la forma más perfecta más que por razones genuinamente científicas. También reconoció que la órbita de la Luna estaba inclinada hacia el ecuador de la Tierra y fue uno de los primeros en darse cuenta de que Venus, la estrella vespertina es el mismo planeta que Venus, la estrella matutina. Hay un agradable atractivo en la evidencia empírica de estos descubrimientos pero la filosofía de Pitágoras se basaba en una 'perfección' matemática que tendía a impedir un acercamiento científicamente correcto. Por otro lado, hay una idea importante en la filosofía pitagórica que tuvo un efecto duradero: la idea de que todos los fenómenos complejos deben poder reducirse a otros más simples. No debemos subestimar la importancia de esta idea, la cual ha demostrado ser tan poderosa durante todo el desarrollo de la ciencia, siendo la fuerza impulsora de grandes científicos como Newton y en particular Einstein.

Alrededor del 450 a.C., se dice que Oenópides descubrió que la eclíptica hacía un ángulo de 24° con el ecuador y esta medición fue aceptada en Grecia hasta que Eratóstenes la refinó hacia el 250 a.C. Algunos académicos aceptan que descubrió que la eclíptica está inclinada pero dudan de que haya medido el ángulo. No se sabe si aprendió los 12 signos del zodiaco de los eruditos mesopotámicos o si sus descubrimientos fueron logros independientes griegos. A Oenópides también se le acredita con sugerir un calendario que involucraba un ciclo de 59 años con 730 meses. Otros esquemas propuestos eran ciclos de 8 años, con meses extras en tres de los ocho y hay evidencia de que este esquema fue adoptado.

Aproximadamente en la misma época en la que Oenópides propuso si ciclo de 59 años, Filolao, un pitagórico, también propuso un ciclo de 59 años basado en 729 meses. Esto parece deberse más a la numerología de los pitagóricos que a la astronomía ya que 729 es igual a 27², y 27 es el número pitagórico para la Luna; también es igual a 9³, y el 9 es el número pitagórico asociado a la Tierra. Filolao también es famoso por ser la primera persona que conozcamos en proponer que la tierra se mueve. Sin embargo, no propuso que orbitara alrededor del sol, sino que todos los cuerpos celestes iban en círculos alrededor de un fuego central, el cual no se podía ver nunca ya que había una contra-tierra entre la tierra y el fuego. Este modelo, que ciertamente no es sugerido por ninguna evidencia empírica, es más probable que haya sido propuesto para que hubiera 10 cuerpos celestes, ya que para los pitagóricos, el 10 era el más perfecto de los números.

Metón, en 432 a.C., introdujo un calendario basado en un ciclo de 19 años pero nuevamente este era similar al desarrollado en Mesopotamia unos años antes. Metón trabajó en Atenas con otro astrónomo Euctemón, y juntos hicieron una serie de observaciones de los solsticios (los puntos en los que el sol está a mayor distancia del ecuador) con la intención de determinar la duración del año trópico. Desconocemos también si el ciclo de 19 años fue un descubrimiento independiente o si los avances griegos aún se basaban en avances mesopotámicos anteriores. Al parecer el calendario de Metón nunca fue adoptado en la práctica pero sus observaciones resultaron extremadamente útiles para los astrónomos griegos posteriores tales como Hiparco y Tolomeo.

Se sabe que Metón era famoso y ampliamente conocido gracias a la obra de teatro Las aves escrita por Aristófanes hacia el 414 a.C. Dos personajes están hablando; uno de ellos es Metón:

Metón: Yo propongo revisar el aire por ti: habrá que marcarlo en acres.
Pistetero: Dios mío, ¿quién crees que eres tú?
Metón: ¿Quién soy yo? Por supuesto que Metón. ESE Metón. Famoso por todo el mundo helénico. ¿Debes haber oído de mi reloj hidráulico en Colona?

Metón y Euctemón están asociados con otro importante invento astronómico de la época, almanaques llamados parapegmas. Un parapegma era una tableta de piedra con clavijas movibles y una inscripción para indicar la correspondencia entre, por ejemplo, el ascenso de una estrella en particular y la fecha civil. Debido a que el calendario tenía que ser ajustado regularmente para mantener al calendario civil en fase con el astronómico, los parapegmas tenían clavijas movibles que podían ajustarse conforme se necesitara. Un parapegma poco después empezó a contener también pronósticos meteorológicos asociados al ascenso y puesta de las estrellas y no solamente se construían parapegmas de piedra sino también de papiro. Metón y Euctemón eran generalmente reconocidos como los inventores de los parapegmas y sin duda muchos astrónomos posteriores recopilaron los datos necesarios para su construcción.

Hay evidencia de que otros trabajos de observación se llevaron a cabo en esta época, ya que Vitrubio afirma que Demócrito de Abdera, famoso por su teoría sobre los átomos, hizo un catálogo de estrellas. No sabemos nada sobre la forma que tenía este catálogo pero Demócrito podría muy bien haber descrito las principales constelaciones de alguna manera.

Los comienzos del siglo IV a.C. fue la época en la que Platón empezó a enseñar y sus escritos llegarían a tener una fuertísima influencia en el pensamiento griego. Por lo que concierne a la astronomía, Platón tuvo un efecto negativo sobre ella ya que, aunque menciona el tema varias veces, no le dedica ningún diálogo. Peor aún, Platón no creía en la astronomía como materia práctica y denunció que a la observación de los cuerpos celestes achicaba el espíritu. Platón solamente creía en la astronomía hasta el punto en la que ésta fomentaba el estudio de las matemáticas y en que sugería bellas teorías geométricas.

Talvez debamos desviarnos un momento para reflexionar sobre cómo las ideas filosóficas que estaban siendo desarrolladas por Platón y por otros afectaron el desarrollo de la astronomía. Neugebauer [6] siente que la filosofía tuvo un efecto nocivo:

No veo la necesidad de considerar a la filosofía griega como una etapa inicial en el desarrollo de la ciencia ... Solo hace falta leer el galimatías de la introducción de Proclo a su largo comentario sobre el Libro 1 de los Elementos de Euclides para tener una clara imagen de lo que habría sido de la ciencia en las manos de los filósofos. El verdadero 'milagro griego' es el hecho de que se desarrollara una metodología científica, y que sobreviviera, a pesar de una filosofía dogmática generalmente admirada.

Aunque hay algo de verdad en los que Neugebauer escribe aquí, yo [EFR] siento que ha exagerado en su argumento. Es cierto que los filósofos presentaron ideas sobre el universo que no estaban basadas en lo que hoy llamaríamos el método científico. Sin embargo, el hecho mismo de que se propusieran teorías cuya falsedad podía demostrarse mediante observaciones, debe haber proporcionado un clima en el que el acercamiento científico podía demostrar su fortaleza. También el hecho de que la filosofía enseñara que uno debe cuestionarlo todo, incluso las verdades 'obvias', fue altamente benéfico. Otra idea filosófica importantes que tuvo grandes consecuencias desde los tiempos de Pitágoras y que fue enfatizada por Platón, fue que los fenómenos complejos deben ser consecuencia de fenómenos básicos simples. Como lo expresó Teón de Esmirna, escribiendo en el siglo I d.C.,:

Los aspectos cambiantes de la revolución de los planetas se debe a que, al estar fijos en sus propios círculos o esferas, cuyo movimiento ellos siguen, son llevados a través del zodiaco, tal y como lo entendió primero Pitágoras, por una revolución regulada simple e igual pero que resulta al combinarse en un movimiento que parece variable y desigual.

Esto llevó a Teón de Esmirna a escribir:

Es natural que todos los cuerpos celestes tengan un movimiento uniforme y regular.

Talvez el argumento más elocuente contra la afirmación anterior de Neugebauer es que nuestra idea actual del espacio-tiempo, tal y como se desarrolló de la teoría de la relatividad de Einstein, fue sugerida más por la filosofía básica de la simplicidad que por evidencia empírica.

Los avances hechos por Eudoxo no mucho después de la época de Platón, que incorporan la idea de la simplicidad básica como la expresaban la filosofía pitagórica y la platónica, fueron hechos por un matemático y astrónomo extraordinario. De hecho, Eudoxo marca el inicio de una nueva fase en la astronomía griega y debe figurar como uno entre un pequeño número de extraordinarios innovadores en el pensamiento astronómico. Eudoxo fue el primero en proponer un modelo mediante el cual los aparentemente complejos movimientos de los cuerpos celestes eran resultado de un movimiento circular simple. Construyó un observatorio en Cnidos y desde allí observó la estrella Canopus. Esta estrella jugó un importante papel en la astronomía temprana ya que, aunque en Cnidos puede observarse desde que sale hasta que se oculta, no hace falta ir mucho más al norte de allí para que no pueda ser vista nunca. Las observaciones hechas en el observatorio de Eudoxo en Cnidos, así como las hechas en un observatorio cercano a Heliópolis, formaron la base de un libro sobre la salida y puesta de las constelaciones. Eudoxo, otro seguidor de las doctrinas pitagóricas, propuso una bella teoría matemática de esferas concéntricas para describir el movimiento de los cuerpos celestes. Es claro que Eudoxo lo consideró una teoría matemática y que no creía en las esferas como objetos físicos.

Aunque es una bella teoría matemática, el modelo de Eudoxo no habría pasado la prueba de los datos empíricos más simples. Calipo, que era alumno de Polemarco, quien a su vez fue pupilo de Eudoxo, refinó el sistema presentado por Eudoxo. La razón por la que tenemos tanta información sobre las esferas de Eudoxo y Calipo es que Aristóteles aceptó la teoría, no tanto como un modelo matemático como se propuso originalmente sino como esferas físicas reales. Discutió la interacción de unas esferas sobre otras pero de ninguna manera puede haber tenido suficientes conocimientos sobre física para acercarse a describir los efectos de tal interacción. Aunque en muchas áreas Aristóteles abogaba por un acercamiento científico moderno y recolectaba datos de manera científica, desafortunadamente esto no era así para la astronomía. Como escribe Berry [2]:

Aristóteles también tiene escritos sobre muchas especulaciones astronómicas que no están basadas en evidencia sólida y son de poco valor ... sus contribuciones originales no son comparables con sus contribuciones a las ciencias mental y moral y tienen un valor muy inferior a su trabajo en otras ciencias naturales ...

Como continúa diciendo Berry, esto fue muy desafortunado para la astronomía ya que la influencia de los escritos de Aristóteles tuvieron gran autoridad durante muchos siglos, lo cual implicó que los astrónomos tuvieron una batalla más ardua de lo que habría sido bajo otras circunstancias para lograr que se aceptara la verdad.

El siguiente desarrollo que era indispensable para el progreso de la astronomía tuvo lugar en la geometría. La geometría esférica fue desarrollada por muchos matemáticos y un importante texto fue escrito por Autólico en Atenas alrededor del 330 a.C. Algunos afirman que Autólico basó su trabajo sobre la geometría esférica Sobre la esfera en movimiento en un trabajo anterior de Eudoxo. Sea esto cierto o no, no hay duda alguna de que Autólico fue fuertemente influenciado por las opiniones de Eudoxo sobre astronomía. Como tantos astrónomos, Autólico escribió una obra sobre las salidas y las puestas que es un libro sobre astronomía observacional.

Después de Autólico el mejor lugar para los desarrollos importantes parece haberse mudado a Alejandría. Allí Euclides trabajó y escribió sobre geometría en general y también hizo una importante contribución a la geometría esférica. Euclides también escribió Phaenomena que es una introducción elemental a la astronomía matemática y da resultados sobre el momento en que las estrellas en ciertas posiciones saldrán y en el que se ocultarán.

Aristaco, Timócaris y Aristilo fueron tres astrónomos que trabajaron en Alejandría y cuyas vidas sin duda se traslaparon. Aristilo fue alumno de Timócaris y en [23] Maeyama analiza 18 de sus observaciones y muestra que Timócaris hizo observaciones alrededor del 290 a.C. mientras que Aristilo lo hizo una generación después, alrededor del 260 a.C. También reporta una increíble exactitud de 5' para las observaciones de Aristilo. Maeyama escribe [23]:

El grado de exactitud es una medida esencial para el desarrollo de las ciencias naturales. La exactitud es de hecho mucho más que la simple operación de medición. La exactitud se incremente solamente mediante la medición activa. No puede haber un alto grado de exactitud en las observaciones que no esté conectado con un alto grado de observaciones. Por lo tanto mi supuesto es que debe haber habido abundantes observaciones exactas de las estrellas fijas hechas al menos durante el periodo 300 a 250 a.C. en Alejandría. Deben haber desaparecido en los incendios que frecuentemente arrasaban el lugar.

Maeyama también señala que este es el periodo cuando se originaron los sistemas de coordenadas para dar la posiciones estelares. Tanto el sistema ecuatorial como el eclíptico aparecen en esta época. Pero ¿por qué se hacía estas observaciones? Esta es una pregunta difícil de contestar ya que en principio parece tener poco sentido que los astrónomos de Alejandría se esforzaran para obtener exactitud en las observaciones en esos tiempos En [34] van der Waerden hace una interesante sugerencia relacionada con otro astrónomo importante que trabajó en Alejandría en esa época, Aristarco.

Sabemos que Aristarco midió la razón de las distancias a la luna y al sol y que, aunque sus métodos no podían dar resultados precisos, sí mostraron que el sol estaba mucho más lejos de la tierra que la luna. Sus resultados también mostraron que el sol era mucho más grande que la tierra aunque, otra vez, sus mediciones eran inexactas. Algunos historiadores creen que este conocimiento de que el sol era el mayor de los tres cuerpos, tierra, luna y sol, le llevó a proponer su teoría heliocéntrica. Sin duda es por esta teoría, según la reporta Arquímedes, que Aristarco se volvió famoso. Sin embargo, su universo centrado en el sol encontró poco apoyo entre los griegos quienes continuaron desarrollando modelos más y más sofisticados basados en un universo centrado en la tierra.

Goldstein y Bowen en [16] intentan responder la pregunta de por qué Timócaris y Aristilo hicieron sus precisas observaciones. Estos autores no encuentran un propósito claro para ellas, tal como marcar un globo. Sin embargo, van der Waerden en [34] sugiere que las observaciones fueron hechas para determinar las constantes de la teoría heliocéntrica de Aristarco. Aunque esta teoría tiene su lado atractivo y hace que uno quiera creer en ella, toda la evidencia sugiere que Timócaris sin duda empezó sus observaciones tiempo antes de que Aristarco propusiera su universo heliocéntrico.

Universidad de Utrecht." width="200"> Dioptra de Herón. Dibujo de W.D. Schram, Universidad de Utrecht.

Goldstein y Bowen en [16] hacen otras sugerencias interesantes. Creen que las observaciones de Timócaris y Aristilo medían la distancia desde el polo y las distancias entre estrellas. Argumentan que las observaciones fueron hechas por medio de un instrumento similar a la dioptra de Herón. Estas son observaciones interesantes ya que el trabajo de Timócaris y Aristilo tuvo una fuerte influencia sobre el más importante de los astrónomos griegos, Hiparco, quien hizo su principal contribución unos cien años después. Durante esos cien años, sin embargo, hubo muchos adelantos. Arquímedes midió el diámetro aparente del sol y se dice que también diseñó un planetario. Eratóstenes hizo mediciones importantes del tamaño de la tierra, midió con precisión el ángulo de la eclíptica y mejoró el calendario. Apolonio usó sus habilidades geométricas para desarrollar matemáticamente la teoría de los epiciclos, la cual adquiriría su mayor importancia en el trabajo de Tolomeo.

Las contribuciones de Hiparco son las más importantes de todos los astrónomos de la antigüedad y es justo decir que hizo la contribución más importante hasta la de Copérnico en el siglo XVI. Como escribe Berry en [2]:

Un avance inmenso en la astronomía lo hizo Hiparco, de quien todos los críticos competentes están de acuerdo en colocar muy por encima de todos los otros astrónomos del mundo antiguo y quien debe estar al lado de los grandes astrónomos de todos los tiempos.

Es el acercamiento de Hiparco a la ciencia lo que lo pone muy por encima de otros astrónomos de la antigüedad. Este acercamiento, basado en datos de observaciones precisas, es esencialmente moderno ya que recolectó sus datos y después formuló sus teorías para ajustar los hechos observados. Lo más elocuente respecto a su comprensión del método científico es el hecho de que él propuso una teoría del movimiento del sol y de la luna pro no estaba dispuesto a proponer una teoría similar para los planetas. Se dio cuenta de que sus datos no eran suficientes ni lo bastante buenos para permitirle basar una teoría en ellos. No obstante, hizo observaciones para ayudar a sus sucesores a desarrollar una teoría. Delambre escribe en su famosa obra sobre la historia de la astronomía:

Cuando consideramos todo lo que Hiparco inventó o perfeccionó y reflexionamos sobre el número de sus obras y la cantidad de cálculos que implican, debemos considerarlo como uno de los más increíbles hombres de la antigüedad y como uno de los más grandes en las ciencias que no son meramente especulativas y que requieren una combinación de conocimiento geométrico con un conocimiento de los fenómenos, para observar solo mediante atención diligente e instrumentos refinados.

Aunque fue un gran inventor, Hiparco adquirió importantes conocimientos de los babilonios. Como escribe Jones en [21]:

Para Hiparco, tener acceso a los métodos de predicción babilónicos fue una gran ventaja

No describiremos las contribuciones de Hiparco y Tolomeo en detalle en este artículo ya que están se dan en las biografías en nuestro archivo. Baste para terminar este artículo una cita de [6]:

Alejandría en el siglo II d.C. vio la publicación de las destacadas obras de Tolomeo, el Almagesto, las Tablas, la Geografía, el Tetrabiblos, la Óptica, el Harmónicos, tratados sobre lógica, sobre relojes de sol y sobre la proyección estereográfica, todas magníficamente escritas, productos de una de las grandes mentes científicas de la historia. La excelencia de estos trabajos, en particular del Almagesto, fue evidente ya para los contemporáneos de Tolomeo y esto provocó que se borrara casi totalmente la prehistoria de la astronomía tolemaica.

Tolomeo no tuvo sucesores. Lo que sobrevive de los tiempos romanos posteriores es más bien decepcionante. ...

Artículo de: J J O'Connor y E F Robertson
MacTutor History of Mathematics Archive

Bibliografía

1. A F Aveni, Empires of time : Calendars, clocks and cultures (New York, 1989).
   
2. A Berry, A short history of astronomy (New York, 1961).
   
5. B Hetherington, A chronicle of pre-telescope astronomy (Chichester, 1996).
   
6. O Neugebauer, A history of ancient mathematical astronomy (New York, 1975).
   
7. A Pannekoek, A history of astronomy (New York, 1989).
   
16. B R Goldstein and A C Bowen, The introduction of dated observations and precise measurement in Greek astronomy, Arch. Hist. Exact Sci. 43 (2) (1991), 93-132.
    
21. A Jones, The adaptation of Babylonian methods in Greek numerical astronomy, Isis 82 (313) (1991), 441-453.
    
23. Y Maeyama, Ancient stellar observations : Timócaris, Aristilo, Hipparchus, Ptolemy - the dates and accuracies, Centaurus 27 (3-4) (1984), 280-310.
    
34. B L van der Waerden, The motion of Venus, Mercury and the Sun in early Greek astronomy, Arch. Hist. Exact Sci. 26 (2) (1982), 99-113.
    
Más referencias bibliográficas (36 libros/artículos)

fuente: Astroseti