1796. Laplace expone 'el sistema del mundo'
Con motivo del Año Internacional de la Astronomía, Rafael Bachiller,
director del Observatorio Astronómico Nacional, nos invita a un
recorrido por los hitos cruciales de estos cuatro siglos de historia
del telescopio
Rafael Bachiller | Madrid
En 1796, Laplace publicó 'Exposición del sistema del mundo', obra en
la que formuló una teoría sobre la formación del Sol y del sistema
solar a partir de una nebulosa. Aunque con mucho mayor detalle y
múltiples refinamientos, esta 'hipótesis nebular' permanece en
nuestros días como el fundamento básico de toda la teoría de la
formación estelar.
Eminente matemático y astrónomo, Laplace también demostró la
estabilidad del sistema solar, sentó las bases científicas de la
teoría matemática de probabilidades y formuló de manera muy firme e
influyente la imagen de un mundo completamente determinista.
Astrónomo, primer ministro y marqués
Pierre Simon de Laplace nació en 1749 en una familia de granjeros de
la baja Normandía. Estudió en la Universidad de Caen donde fue
recomendado a d'Alembert. Este último quedó muy impresionado por la
capacidad en matemáticas del joven Laplace y le recomendó para un
puesto de profesor en la Escuela Militar.
Considerado el mejor matemático de su tiempo, Laplace tuvo también
ambiciones políticas y llegó a ser Primer Ministro con Napoleón,
aunque sólo permaneció en el cargo 6 semanas. Además, tuvo una gran
habilidad para mantener su éxito tanto tras la Revolución francesa
(Napoleón le impuso la Legión de Honor en 1805 y le nombró Conde del
Imperio en 1806) como tras la restauración de los Borbones (que lo
nombraron marqués en 1817).
Laplace vivió en París desde su juventud hasta su muerte en 1827.
La estabilidad del sistema solar
La mecánica celeste basada en los principios de Newton cosechó un
enorme éxito durante el siglo XVIII pero, no obstante, algunos
movimientos anómalos seguían sin solución: Júpiter estaba sometido a
una aceleración aparente mientras que Saturno parecía frenarse poco a
poco y la Luna también mostraba un movimiento acelerado. Si estos
movimientos continuaban indefinidamente, Júpiter caería sobre el Sol,
Saturno se escaparía del sistema solar, mientras que la Luna parecía
destinada a caer sobre la Tierra.
Con tan sólo 23 años de edad, Laplace se interesó por estos problemas
y demostró que la aceleración de Júpiter y el frenado de Saturno eran
movimientos periódicos. Los larguísimos períodos (en torno a mil años)
habían hecho creer hasta entonces que estas variaciones eran continuas
e indefinidas ('seculares'). En 1785 demostró que tales anomalías se
debían a la posición relativa de Júpiter y Saturno respecto del Sol.
Todo ello necesitó de una cantidad enorme de cálculos muy detallados.
En 1787 Laplace demostró que el movimiento anómalo de la Luna también
era oscilatorio y que estaba ocasionado por pequeños efectos (de
'segundo orden') en el sistema triple Sol-Tierra-Luna.
Los parámetros del sistema solar y los movimientos de sus cuerpos
podían estar sujetos a variaciones, pero lo que Laplace argumentó es
que estas variaciones eran periódicas y, por tanto, el sistema solar
debía ser estable y auto-regulado. Todas estas ideas se recogieron en
su obra 'Exposition du système du monde' publicada en 1796.
El demonio de Laplace
Sus estudios sobre la estabilidad del sistema solar llevaron a suponer
a Laplace que todos los fenómenos naturales obedecen a leyes
deterministas. El astrónomo utilizó una imagen muy gráfica para
expresar esta idea: si un ser sobrehumano (un 'demonio') conociese la
situación inicial de las partículas en el universo, resolviendo las
ecuaciones de movimiento podría conocer su futuro con detalle
infinito. Según Laplace nuestro universo sería pues completamente
determinista: todo en el universo estaba determinado de antemano.
Naturalmente este determinismo tendría implicaciones filosóficas, en
particular en lo que se refiere a la libertad de las personas.
Hoy sabemos que la ciencia contemporánea impone límites claros a este
determinismo. Por un lado, la teoría del caos demuestra que un sistema
complejo puede comportarse de manera impredecible. Por ejemplo: aunque
las ecuaciones de Newton gobiernan los movimientos de los cuerpos del
sistema solar, resultaría completamente imposible resolver estas
ecuaciones con precisión infinita. Por otro lado, la mecánica cuántica
ha demostrado el comportamiento no determinista de sistemas
microscópicos.
La formación del sistema solar
En su 'Exposition du système du monde' Laplace no sólo se interesaba
por la evolución del sistema solar, sino que también estudió su
formación. Siguiendo los descubrimientos de nebulosas realizados por
William Herschel en Inglaterra, Laplace pensó que el colapso
gravitatorio de una nebulosa podría haber dado origen a la formación
del Sol y que el material orbitando en torno al Sol podría condensarse
para formar una familia de planetas. Esta teoría explicaba de manera
natural que todos los planetas orbiten en torno al Sol en el mismo
sentido (de oeste a este) y que sus órbitas estén en un mismo plano.
La 'hipótesis nebular' de Laplace fue pronto generalizada por Herschel
(a principios del XIX) para explicar la formación y evolución de todas
las estrellas y de sistemas estelares. Estas ideas evolutivas
prepararon el camino a Darwin que enunció su teoría de evolución de
las especies en 1859. Aunque con mucho mayor detalle, esta hipótesis
nebular sigue siendo el fundamento de las teorías contemporáneas de
formación estelar.
Mecánica celeste y probabilidades
El libro 'Exposition du système du monde' apenas contenía matemáticas,
fue traducido a muchos idiomas y tuvo una influencia enorme. Sin
embargo, la obra capital de Laplace, en la que expresa con todo
detalle y rigor matemático sus investigaciones sobre el sistema solar,
es el conjunto de cinco volúmenes 'Traité de mécanique
céleste' (1799-1825).
Laplace también dotó de rigor matemático a la teoría de probabilidades
en su obra 'Théorie analytique des probabilités'. Entre otros logros,
en esta obra formuló el método de los mínimos cuadrados que es
fundamental para la teoría de errores.
Curiosidades...
* Napoleón, refiriéndose a la obra 'Exposition du système du monde',
comentó a Laplace: "Me cuentan que ha escrito usted este gran libro
sobre el sistema del universo sin haber mencionado ni una sola vez a
su Creador". A lo que Laplace contestó "Sire, nunca he necesitado esa
hipótesis". Esta respuesta de Laplace hacía referencia a que, un siglo
antes, cuando Newton aplicó al sistema solar su ley de gravitación, al
no ser capaz de explicar las anomalías de los movimientos de Júpiter y
Saturno, argumentó que tales anomalías se debían a la voluntad divina.
Laplace parecía querer mostrar, además de una cierta superioridad
sobre Newton, que sus teorías sólo estaban basadas en la ciencia
positiva.
* Cuando Napoleón, divertido por la respuesta de Laplace, le comentó
la anécdota a Lagrange, este último exclamó "¡Ah! [Dios] Es una bella
hipótesis que explica muchas cosas". Napoleón también le contó esto a
Laplace, a lo que éste muy astutamente argumentó: "Aunque esa
hipótesis pueda explicar todo, no permite predecir nada". Estas
anécdotas revelan el ateísmo de Laplace.
* La transformada de Laplace no fue descubierta por éste, sino por
Euler (1707-1783). Esta transformación matemática lleva el nombre de
Laplace porque este último la utilizó mucho en sus trabajos de
probabilidades. La transformada de Laplace es un elemento básico en
muchos campos de la física matemática.
* Laplace es uno de los 72 insignes científicos franceses que tienen
su nombre inscrito en torno al primer piso de la Torre Eiffel. Gustave
Eiffel inscribió allí esos nombres como un homenaje a los mayores
científicos galos. Junto con Laplace hay otros 5 astrónomos: Arago,
Delambre, Delaunay, Lalande y Le Verrier.
Rafael Bachiller es director del Observatorio Astronómico Nacional
(Instituto Geográfico Nacional).
http://www.fomento.es/MFOM/LANG_CASTELLANO/DIRECCIONES_GENERALES/INSTITUTO_GEOGRAFICO/Astronomia/
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http://estaticos.elmundo.es/tts/rosa/26/F5aHFpYJuVXULN55JcAHQ.mp3
FUENTE
http://www.elmundo.es/elmundo/2009/05/19/ciencia/1242724762.html