Tomando la línea S6 del S-Bahn en la estación central de Stuttgart se llega en aproximadamente 40 minutos al pintoresco pueblo medieval de Weil der Stadt. Cuenta Arthur Koestler en "Los Sonámbulos" que en 1945 el pueblo evitó ser destruido cuando un oficial francés -el coronel de Chastigny- ordenó detener el bombardeo que había iniciado una columna bajo su mando. Lo hizo al darse cuenta de que estaba ante el lugar de nacimiento de Johannes Kepler.

Desde la adolescencia he sentido una fascinación muy especial por Kepler. Un personaje en la borrosa línea divisoria entre la incipiente ciencia moderna y el neoplatonismo. Capaz de intercalar demostraciones matemáticas con invocaciones místicas. Firme hasta las últimas consecuencias en sus dos convicciones más profundas: la fe protestante y el copernicanismo. Su figura intelectualmente dionisíaca contrasta con la imagen mucho más sobria que proyectan los escritos de su otro gran contemporáneo, Galileo Galilei. La relación entre ambos merecería otra entrada en este blog.

Kepler ha sido llamado el primer astrofísico. En realidad sus intereses intelectuales fueron muy amplios y dejó una profunda impronta en todos los campos a los que le llevó su insaciable curiosidad: no solo la astronomía, donde formuló sus famosas leyes del movimiento planetario, sino también la óptica, la fisiología de la visión, la cristalografía, las matemáticas...

somnium

El Somnium

Entre los mucho escritos keplerianos hay uno especialmente interesante quizá por no ser, al menos a primera vista, un tratado científico. Se trata de un breve relato -escrito en 1609- titulado Somnium seu Astronomia Lunari ("El Sueño o la Astronomía de la Luna") y que tuvo cierta difusión en forma de manuscrito. Kepler solamente se decidió a darlo a la imprenta en 1630, acompañándolo de unas prolijas notas que había empezado a elaborar en 1622. La muerte le sobrevino antes de poder hacerlo y fue finalmente su hijo Ludwig quien se encargó de que fuera publicado en 1634.

El título hace referencia al sueño del propio Kepler que, tras observar la Luna, se queda dormido y sueña la historia del islandés Duracoto quien, vendido por su madre Fiolxhilde a un comerciante, es llevado a la isla de Hven en Dinamarca. Allí conoce a Tycho Brahe que le instruye en la astronomía. Tras cinco años de ausencia, Duracoto regresa a Islandia donde se reencuentra y reconcilia con su madre.

Fiolxhilde le habla de sus tratos con ciertos espíritus (daemon), en compañía de los cuales ha viajado a multitud de lugares y que le han traído noticias de otros muchos que ella no ha visitado. Invoca a uno de estos seres que les relata cómo son capaces de viajar entre la Tierra y la Luna, desplazándose a lo largo de las sombras que cada cuerpo celeste proyecta sobre el otro durante los eclipses de sol y luna. En algunos casos van acompañados por seres humanos, aunque el viaje no está exento de riesgos para estos: la fuerte aceleración durante el "despegue", que hace que sea necesario narcotizar al pasajero, o el frío y la falta de aire al abandonar la Tierra. Debido a las vicisitudes del viaje, los acompañantes han de tener buena forma física. Para Kepler esto excluía a los alemanes, por su "corpulencia y glotonería", mientras que los españoles eran pasajeros adecuados por su "talento, buen juicio y frugalidad".

Es imposible ignorar ciertos elementos autobiográficos en el personaje de Duracoto, particularmente en lo que se refiere a su encuentro con Brahe. Los contemporáneos que leyeron el manuscrito no pasaron esto por alto y puede ser que lo extrapolaran a otras partes del relato, como las prácticas nigromantes de Fiolxhilde. Sea como fuere, Kepler se muestra convencido de que esta fue la razón que condujo a la acusación de brujería contra su madre Katharina, y de la cual fue absuelta tras un proceso que duró varios años.

Para despejar cualquier posible malentendido, Kepler decidió escribir las anotaciones ya mencionadas y que ocupan varias veces la extensión del propio Somnium. En ellas, además de clarificar cada elemento del relato, elabora sobre los fundamentos físicos y astronómicos del mismo. Estas anotaciones son la parte más interesante del Somnium desde un punto de vista científico, por lo que nos dicen sobre las ideas física keplerianas.

Astronomía lunar

Una parte importante del Somnium, y de las notas que lo acompañan, está dedicada a explicar los fenómenos astronómicos visibles para un observador situado sobre la Luna, a la que sus habitantes llaman Levania.phases_volva

Esta astronomía lunar tiene algunos elementos curiosos. Por ejemplo, dado que la Luna orbita alrededor de la Tierra mostrándonos siempre la misma cara, los habitantes de la Luna dividen a esta en dos hemisferios. Uno coincide con lo que nosotros llamamos la cara visible. En él la Tierra, que ellos conocen con el nombre de Volva, es siempre visible y está situada en una posición fija en el cielo. Por ello los selenitas llaman a este hemisferio Subvolva (bajo la Volva). El segundo hemisferio corresponde a la cara oculta de la Luna, desde la cual la Tierra es invisible y que recibe el nombre de Privolva (al estar privado de la visión de la Volva).

Lo que para nosotros es un mes lunar corresponde en Levania a un día y una noche, tiempo en el que las estrellas fijas -vistas desde la Luna- repiten su posición en el cielo. Durante este tiempo, los subvolvianos observan que la Volva pasa por fases que son opuestas a nuestras fases lunares: el plenivolvio coincide con la luna nueva, mientras que el novivolvio lo hace con la luna llena. Las fases de la Volva se suceden a lo largo de un día y una noche, por lo que son usadas por los habitantes de Subvolva como reloj astronómico. Este es más preciso durante la noche, cuando se observa la progresión de la sombra sobre los continentes.

Las noches en Subvolva no son completamente oscuras. Al tener lugar siempre en torno a la fase de plenivolvio, la Volva refleja cierta cantidad de luz solar. Los terrícolas llamamos luz cenicienta a esta luminosidad que refleja nuestro planeta y gracias a la cual podemos ver el disco lunar completo en los días anteriores o posteriores a la luna nueva (véase fotografía).

luz cenicienta

Los subvolvianos también observan eclipses de sol. Estos suceden en fase de novivolvio y coinciden con nuestros eclipses de luna. Son de duración mucho más larga que los eclipses de sol en la Tierra y presentan características específicas debido a la refracción de los rayos solares en la atmósfera terrestre. No existen en Levania sin embargo eclipses totales de Volva. Esporádicamente -siempre en la fase de plenivolvio- se observa como el pequeño disco de sombra que la Luna proyecta sobre la Tierra transita sobre la superficie de esta. Naturalmente, el fenómeno ocurre cuando en la Tierra tiene lugar un eclipse de sol.

Como el ángulo que forma el eje de rotación de la Luna con el polo de la eclíptica es pequeño, no se experimentan en Levania grandes variaciones estacionales del clima. Sí hay sin embargo gran diferencia entre las temperaturas nocturnas y diurnas. La razón es la larga duración de los días y las noches, aproximadamente dos semanas en cada caso. Estas variaciones diarias del clima sirven como excusa a Kepler para relatar los detalles de la vida y costumbres de los habitantes de Levania.

Relativismo astronómico

El Somnium es en realidad un experimento mental, un Gedankenexperiment. Una de las críticas más frecuentes al copernicanismo era la aparente contradicción entre los dos movimientos de la Tierra -el diario o de rotación y el anual o de traslación- y un suelo aparentemente "firme" bajo nuestros pies. Con su cuento, Kepler lleva al lector a la superficie de la Luna y allí le convierte en observador de los astros, incluida ahora la propia Tierra. ¿Cómo vería el cielo un astrónomo situado sobre un cuerpo celeste en movimiento? Porque sobre el movimiento de la Luna ni los aristotélicos más recalcitrantes podían albergar dudas.

Los habitantes de Levania son testigos de fenómenos astronómicos en muchos casos muy diferentes a los que observamos nosotros. Sin embargo su astronomía no puede ser considerada en ningún caso menos "verdadera" que la nuestra. Todo es resultado de un cambio de punto de vista, en el que los astrónomos de Levania piensan que el orbe bajo sus pies está fijo en el universo porque no tienen ninguna prueba directa de lo contrario. Si ellos se han llevado a engaño en lo referente al movimiento de Levania, ¿por qué los astrónomos terrícolas no han podido equivocarse también al asumir una Tierra inmóvil? Kepler espera que, comparando las observaciones astronómicas "mentales" realizadas desde la Luna con las terrestres, el lector se convenza de la plausibilidad del copernicanismo.

Pero el relativismo astronómico del Somnium va también acompañado de un interés que podríamos llamar etnográfico y etnológico. El comportamiento de los moradores de Levania se describe y explica en términos de las condiciones climáticas en las que viven. El viajero lunar continúa así la tradición del navegante-explorador que desde la segunda mitad del siglo XV había ensanchado los horizontes del pensamiento europeo, no solo con las noticias de nuevos mares, tierras y gentes sino también con las de un nuevo cielo. No es extraño pues que cuando Kepler describe el paisaje o el clima de Levania recurra a comparaciones con lo que ha leído en las crónicas de viajes. Su explorador sin embargo ha ido más allá, ya que no ha cruzado los océanos, sino el mismo éter.earth_from_moon

Ideas sobre la gravedad y la inercia

En la transición entre los siglos XVI y XVII, había dos posible actitudes ante el copernicanismo: una era la defendida en el prólogo ágrafo que Andreas Osiander añadió a la primera edición del De Revolutionibus Orbium Coelestium de Copérnico en el que se venía a decir que todo lo allí escrito era un mero artificio matemático para calcular efemérides de manera eficiente. La segunda era la tomada por el mismo Copérnico y después por Galileo y Kepler: creer en la "realidad" de la hipótesis heliocéntrica.

La defensa de la realidad del modelo heliocéntrico se encontraba sin embargo con importantes obstáculos y no todos ellos eran teológicos. A diferencia del modelo geocéntrico, el copernicanismo pre-newtoniano carecía de una física que le diera fundamento. Para los aristotélicos la Tierra inmóvil en el centro del universo era consecuencia de la teoría del lugar natural: los objetos ricos en elemento tierra tendían a ocupar el lugar natural de este en el centro del universo y por ello "caían". Esta explicación de algo tan obvio como el peso de los objetos se desmorona una vez que la Tierra se desplaza del centro del mundo y se pone en movimiento alrededor del Sol.

Para explicar la caída de graves, Copérnico había introducido una noción de gravitas consistente en una tendencia de los cuerpos celestes a mantener una forma esférica. Elevar un objeto sobre la superficie de la Tierra suponía violentar la esfericidad, por lo que al liberarlo este caía y la forma esférica quedaba restaurada.

Algunos pasajes del Somnium y de las notas al mismo son muy interesantes para entender las ideas de Kepler sobre la gravedad. Influido por la "filosofía magnética" de William Gilbert, interpreta el peso como resultado de una atracción magnética mutua que disminuye con la distancia. La Luna, al ser un cuerpo celeste "afín a la Tierra", también posee esta gravitas y por lo tanto atrae los objetos a su alrededor. En Astronomía Nova -publicado el mismo año en que escribe el Somnium- Kepler explica que esta atracción también opera entre la Tierra y la Luna. El concepto kepleriano va sin duda más allá de la gravitas copernicana, que solo afectaba a las partes que constituyen un mismo planeta.

Por todo esto -como nos explica Kepler en las notas al Somnium- la parte más difícil para el viajero a la Luna es la fase inicial en la que es necesario vencer la atracción de la Tierra. Más adelante esta va disminuyendo hasta alcanzar un punto en el que se ve compensada por la fuerza de atracción de la Luna. Además, la atracción de la Luna y el Sol sobre las masas de agua de la Tierra tiene como efecto observable las mareas oceánicas. Asumiendo la existencia de océanos en Levania, Kepler argumenta que estos sufren también mareas provocadas por la atracción de la Volva.

No debemos dejarnos llevar por las similitudes entre la gravitas kepleriana y la gravitación universal newtoniana. De hecho son conceptos aún muy diferentes. Por ejemplo, para Kepler la gravitas no es la causa de las órbitas planetarias. Estas son el resultado de una fuerza motriz -también de origen magnético- sita en el Sol que no atrae, sino que empuja al planeta en su movimiento. Hemos de recordar que las ideas de Kepler sobre la dinámica son aún aristotélicas. Para él la fuerza es la causa de la velocidad y no de la aceleración, como mantendrá la física inercial. Los planetas requieren por tanto una fuerza que los mantenga en movimiento.

Llegados al punto en el que la atracción de la Tierra y la Luna se compensan, los espíritus pueden dirigir a los viajeros de forma más sencilla, aunque han de continuar ejerciendo cierta fuerza sobre ellos. Kepler nos explica que la razón de esto es que todos los cuerpos poseen una resistencia que es necesario superar para ponerlos en movimiento. Y denomina esta propiedad con una palabra que tendrá un gran futuro por delante: inertia.

De nuevo debemos ser prudentes a la hora de relacionar esta inertia kepleriana con la inercia de la física newtoniana. Esta última es la resistencia de los cuerpos a cambiar su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme, mientras que para Kepler la inertia es la oposición de los cuerpos a abandonar el reposo, que es su estado natural. Su posición es mucho más próxima a la física aristotélica que a la de los Principia: en ausencia de una fuerza externa, la inertia llevaría al móvil inexorablemente al reposo. Vemos de nuevo como la dinámica kepleriana es todavía pre-inercial.

¿Pionero de la ciencia ficción?

Kepler no es el creador del viaje espacial como argumento literario. En la época clásica lo habían usado por ejemplo Cicerón en "El Sueño de Escipión" o Luciano de Samósata en la "Historia Verdadera" y mucho después Ludovico Ariosto en "Orlando Furioso". Sin embargo en manos de Kepler la historia del viaje a la Luna se convierte en un vehículo de comunicación científica. Salvo la manera de alcanzar nuestro satélite -gracias a la intervención de los daemon- todo lo que se contiene en el relato está justificado de manera rigurosa usando las categorías científicas de la época. El esfuerzo por hacer plausible los elementos de la narración lo distingue de otros cuentos fantásticos anteriores y es por eso que podemos considerar al Somnium como la obra fundacional del género de ciencia ficción.

A lo largo del siglo XVII el camino abierto por Kepler será seguido por otros autores: Cyrano de Bergerac, Bernard le Bovier de Fontenelle, Christiaan Huygens,...kepler_stamp2

Pero como hemos visto, el Somnium no tiene una simple función de entretenimiento. Es también una obra de divulgación científica y propaganda del copernicanismo. El periodo de la historia europea que conocemos con el nombre de Revolución Científica coincide con una primera democratización del saber. Aunque la alfabetización estaba muy lejos de ser universal, la imprenta había hecho accesibles los libros a nuevos grupos sociales. Ferias como las de Frankfurt, Leipzig, Lyon o Medina del Campo permitirán también una diseminación geográfica más efectiva del conocimiento. Esta proliferación de la palabra escrita hace también más difícil la supresión de las ideas, algo que será crucial para el copernicanismo.

El conocimiento deja de ser entonces algo reservado a los estudiosos de las universidades medievales. De hecho el proceso de creación de la ciencia moderna se va a desarrollar en su mayor parte fuera de estas instituciones. Es en este contexto en el que tenemos que entender tanto el Somnium kepleriano como el Sidereus Nuncius de Galileo. No son obras académicas, sino escritos dirigidos a un público culto que quiere participar de los nuevos descubrimientos y del debate en torno a ellos.

A comienzos del siglo XXI vivimos en una época en el que el viaje a la Luna es cosa del pasado. Donde la literatura, la televisión y el cine nos trasladan con asiduidad a galaxias lejanas o a un futuro remoto. Sin embargo la lectura de este sueño lunar tiene todavía para mí un profundo efecto. Y es que los escritos de Kepler no sólo transmiten sus ideas, sino también sus emociones. Leerle es acompañarle en su búsqueda y compartir con él sus frustraciones y sus éxtasis.

Nota bibliográfica

El original latino del Somnium, así como las notas de Kepler al texto, puede encontrarse aquí. Existe una traducción al castellano realizada por Francisco Socas y publicada por el Secretariado de Publicaciones de la Universidad de Sevilla. La traducción de referencia en inglés es la de Edward Rosen que está publicada por Dover.

Miguel Á. Vázquez-Mozo
Miguel Á. Vázquez-Mozo

Profesor del Departamento de Física Fundamental y miembro del Instituto Universitario de Física Fundamental y Matemáticas de la Universidad de Salamanca. Ha sido investigador del IAS (Princeton), de las Universidades del País Vasco, Amsterdam y Copenhague y del CERN.

Investiga en teoría cuántica de campos, teoría de cuerdas y gravitación. Desde hace unos años imparte un curso de historia de las ideas físicas en la Facultad de Filosofía de la USAL.

Sobre este blog

La historia de la física es mucho más que un conjunto de anécdotas más o menos curiosas. Es una manera de entender cómo hemos llegado a nuestro conocimiento de la naturaleza desde aquel remoto instante en que un ser humano miró con asombro al cielo estrellado y se preguntó por primera vez: "¿por qué...?"

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