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La astronomía es un área en la que los griegos mostraron un notable talento. La astronomía observacional, que era la principal forma de astronomía en otros lugares, fue llevada un paso más allá en Grecia: intentaron construir un modelo del universo que pudiera dar cuenta de las observaciones. Exploraron todas las alternativas imaginables, consideraron muchas soluciones diferentes para los diversos problemas astronómicos que se les presentaron. No sólo anticiparon muchas ideas de la astronomía moderna, sino que algunas de ellas perduraron durante unos dos milenios. Incluso en la época de Isaac Newton, algunos aspectos de la cosmología aristotélica se seguían enseñando en la Universidad de Cambridge.

Nuestro conocimiento de la astronomía griega anterior al siglo IV a.C. es muy incompleto. Sólo tenemos unos pocos escritos supervivientes, y la mayor parte de lo que conocemos son referencias y comentarios de Aristóteles, en su mayoría opiniones que va a criticar. Lo que está claro es que se creía que la Tierra era una esfera, y que había un esfuerzo creciente por entender la naturaleza en términos puramente naturales, sin recurrir a explicaciones sobrenaturales.

Los vecinos de los griegos, egipcios y babilonios, tenían astronomías muy desarrolladas, pero las fuerzas que las impulsaban eran diferentes. La administración egipcia se basaba en calendarios bien establecidos para anticipar las crecidas del Nilo; los rituales eran necesarios para saber la hora durante la noche, y la orientación de los monumentos en los puntos cardinales también era importante. Los babilonios creían en la lectura de los presagios en el cielo como medio para asegurar el estado. Todos estos fueron estímulos importantes para desarrollar una buena astronomía.
Se atribuye a Pitágoras el mérito de ser el primer griego que pensó que la tierra era esférica, pero esta idea probablemente se fundó en razones místicas más que científicas. Los pitagóricos encontraron pruebas concluyentes a favor de una tierra esférica después de que se descubriera que la luna brilla reflejando la luz, y se encontrara la explicación correcta para los eclipses. La sombra de la Tierra sobre la superficie de la Luna sugería que la forma de nuestro planeta era esférica.

El libro de Aristóteles «Sobre los cielos» resume algunas nociones astronómicas anteriores a su época. Dice, por ejemplo, que Jenófanes de Colofón afirmaba que la tierra por debajo de nosotros es infinita, que ha «echado sus raíces hasta el infinito»; otros creían que la tierra descansaba sobre el agua, afirmación cuyo autor original parece ser Tales (según Aristóteles); Anaxímenes, Anaxágoras y Demócrito creían que la tierra era plana que «cubre como una tapa, la tierra por debajo de ella».

Astronomía griega después de Aristóteles

Aparte de unas pocas excepciones, el consenso general entre los astrónomos griegos era que el universo estaba centrado en la Tierra. Durante el siglo IV a.C., Platón y Aristóteles coincidieron en un modelo geocéntrico, pero ambos pensadores lo hicieron basándose en argumentos místicos: Las estrellas y los planetas giraban alrededor de la Tierra en esferas, dispuestas de forma concéntrica. Platón llegó a describir el universo como el Huso de la Necesidad, atendido por las Sirenas y girado por las tres Parcas. Platón descartó la idea de un universo regido por leyes naturales, ya que rechazaba cualquier forma de determinismo. De hecho, los movimientos imprevisibles de algunos planetas (especialmente Marte), eran considerados por Platón como una prueba de que las leyes naturales no podían dar cuenta de todos los cambios en la naturaleza. Eudoxus, un estudiante de Platón, desafió los puntos de vista de su maestro trabajando en un modelo matemático más libre de mitos, pero la idea de las esferas concéntricas y el movimiento planetario circular aún persistía.

Aunque las justificaciones de Aristóteles para un universo centrado en la Tierra carecen de apoyo científico, ofrece algunas pruebas observacionales convincentes para justificar una Tierra esférica, siendo la más importante la diferencia en la posición de la estrella polar a medida que se cambia de latitud, una observación que ofrecía una forma de medir la circunferencia de la Tierra.

De hecho, hay algunas estrellas que se ven en Egipto y en la vecindad de Chipre que no se ven en las regiones del norte; y las estrellas, que en el norte nunca están fuera del alcance de la observación, en esas regiones salen y se ponen. Todo lo cual demuestra no sólo que la Tierra es de forma circular, sino también que es una esfera de no gran tamaño, ya que, de lo contrario, el efecto de un cambio de lugar tan leve no sería rápidamente aparente.

(Aristóteles: Libro 2, Capítulo 14, p. 75)

Aristóteles, basándose en la posición de la estrella polar entre Grecia y Egipto, estimó el tamaño del planeta en 400.000 estadios. No sabemos con exactitud la conversión de los estadios en medidas modernas, pero el consenso general es que 400.000 estadios serían unos 64.000 kilómetros. Esta cifra es muy superior a los cálculos modernos, pero lo interesante es que, desde una perspectiva teórica, el cálculo es un método válido para calcular el tamaño de nuestro planeta; es la inexactitud de las cifras con las que trataba Aristóteles lo que le impide llegar a una conclusión aceptable.

Una cifra más exacta del tamaño de nuestro planeta aparecería más tarde con Eratóstenes (276-195 a.C.) que comparó las sombras proyectadas por el sol en dos latitudes diferentes (Alejandría y Syene) a la misma hora exacta. Por simple geometría calculó entonces que la circunferencia de la Tierra era de 250.000 estadios, lo que equivale a unos 40.000 kilómetros. El cálculo de Eratóstenes es aproximadamente un 15% demasiado alto, pero la exactitud de su cifra no sería igualada hasta los tiempos modernos.

Las observaciones bastante buenas de la cosmología aristotélica coexistían con una serie de prejuicios místicos y estéticos. Se creía, por ejemplo, que los cuerpos celestes eran «irreductibles e indestructibles» y también «inalterables». Todos los cuerpos que existían por encima de nuestro planeta se consideraban impecables y eternos, una idea que perduró mucho después de Aristóteles: incluso durante el Renacimiento, cuando Galileo afirmó que la superficie de la Luna era tan imperfecta como la de nuestro planeta y estaba llena de montañas y cráteres, no causó más que escándalo entre los eruditos aristotélicos que todavía dominaban el pensamiento europeo.

A pesar del consenso general sobre el modelo centrado en la Tierra, había una serie de razones que sugerían que el modelo no era del todo preciso y necesitaba correcciones. Por ejemplo, el modelo geocéntrico no podía explicar ni los cambios de brillo de los planetas ni sus movimientos retrógrados. Aristarco de Samos (310 a.C. – 290 a.C.) fue un matemático y astrónomo de la antigua Grecia que propuso una hipótesis astronómica alternativa que podía resolver algunas de estas preocupaciones. Anticipándose a Copérnico y Galileo en casi 20 siglos, afirmó que el sol, y no la tierra, era el centro fijo del universo, y que la tierra, junto con el resto de los planetas, giraba alrededor del sol. También afirmaba que las estrellas eran soles lejanos que permanecían inmóviles, y que el tamaño del universo era mucho mayor de lo que creían sus contemporáneos. Mediante un cuidadoso análisis geométrico basado en el tamaño de la sombra de la Tierra sobre la Luna durante un eclipse lunar, Aristarco supo que el Sol era mucho más grande que la Tierra. Es posible que la idea de que los objetos diminutos debían orbitar a los grandes y no al revés motivara sus revolucionarias ideas.

Las obras de Aristarco en las que se presenta el modelo heliocéntrico se han perdido, y las conocemos por la recopilación de obras y referencias posteriores. Una de las más importantes y claras es la que menciona Arquímedes en su libro «El Recorredor de Arena»:

Pero Aristarco de Samos sacó un libro que consistía en ciertas hipótesis, en las que las premisas conducen al resultado de que el universo es muchas veces mayor que el ahora llamado. Sus hipótesis son que las estrellas fijas y el Sol permanecen inmóviles, que la Tierra gira alrededor del Sol en la circunferencia de un círculo, estando el Sol en el centro de la órbita, y que la esfera de las estrellas fijas, situada en torno al mismo centro que el Sol, es tan grande que el círculo en el que supone que gira la Tierra guarda tal proporción con la distancia de las estrellas fijas como el centro de la esfera con su superficie.

(Arquímedes, 1-2)

El modelo de Aristarco fue una buena idea en una mala época, ya que todos los astrónomos griegos de la antigüedad daban por sentado que la órbita de todos los cuerpos celestes tenía que ser circular. El problema era que la teoría de Aristarco no podía conciliarse con los movimientos supuestamente circulares de los cuerpos celestes. En realidad las órbitas de los planetas son elípticas, no circulares: las órbitas elípticas o cualquier otra órbita no circular no podían ser aceptadas; era casi una blasfemia desde el punto de vista de los astrónomos griegos.

Hiparco de Nicea (190 a.C. – 120 a.C.), el astrónomo griego más respetado y talentoso de la antigüedad, calculó la duración del mes lunar con un error de menos de un segundo y estimó el año solar con un error de seis minutos. Realizó un catálogo del cielo en el que indicaba la posición de 1.080 estrellas, indicando su latitud y longitud celestes precisas. Timocharis, 166 años antes que Hiparco, también había realizado una carta. Comparando ambas cartas, Hiparco calculó que las estrellas habían cambiado su posición aparente en unos dos grados, y así descubrió y midió la Precesión Equinoccial. Calculó que la precesión era de 36 segundos por año, una estimación un poco corta según los cálculos modernos, que es de 50. También proporcionó la mayor parte de los cálculos que constituyen la columna vertebral de la obra de Ptolomeo, el Almagesto, un enorme ensayo astronómico completado durante el siglo II de nuestra era que siguió siendo la referencia estándar para los eruditos y que no fue cuestionado hasta el Renacimiento.

Hiparco puso fin a la teoría de Aristarco diciendo que el modelo geocéntrico explicaba mejor las observaciones que el modelo de Aristarco. Por ello, se le suele culpar de hacer retroceder el progreso astronómico al favorecer la errónea visión centrada en la Tierra. Sin embargo, este es un riesgo que rodea a todo genio, dos caras de la misma moneda: cuando aciertan pueden desencadenar una revolución del conocimiento, y cuando se equivocan pueden congelar el conocimiento durante siglos.

El modelo aristotélico fue «rescatado» introduciendo dos herramientas geométricas creadas por Apolonio de Perga hacia el año 200 a.C. y perfeccionadas por Hiparco. Los círculos convencionales fueron sustituidos por círculos excéntricos. En un círculo excéntrico los planetas se movían como siempre en un movimiento circular uniforme alrededor de la Tierra, pero nuestro planeta no era el centro del círculo, sino que estaba desplazado del centro. De este modo, se podían explicar los cambios de velocidad de los planetas y también los cambios de brillo: los planetas parecerían moverse más rápido, y también más brillantes, cuando estuvieran más cerca de la Tierra, y más lento, y también más tenue, cuando estuvieran alejados en el lado más lejano de su órbita. Apolonio ideó una herramienta adicional, el epiciclo, una órbita dentro de otra órbita (la luna gira alrededor de la tierra y la tierra orbita alrededor del sol o, en otras palabras, la luna se mueve alrededor del sol en un epiciclo). Este dispositivo también podía explicar los cambios de brillo y velocidad, y también podía explicar los movimientos retrógrados de los planetas que habían desconcertado a la mayoría de los astrónomos griegos.

El Almagesto

Entre Hiparco y el Almagesto de Ptolomeo tenemos un intervalo de tres siglos. Algunos estudiosos han sugerido que este período fue una especie de «edad oscura» para la astronomía griega, mientras que otros estudiosos creen que el triunfo del Almagesto borró todas las obras astronómicas anteriores. Se trata de un debate superfluo, ya que la importancia de una obra científica suele medirse por el número de obras anteriores que hace superfluas.

El Almagesto es una obra colosal sobre astronomía. Contiene modelos geométricos vinculados a tablas mediante las cuales se podían calcular indefinidamente los movimientos de los cuerpos celestes. En esta obra se resumen todos los logros astronómicos greco-babilónicos. Incluye un catálogo con más de 1.000 estrellas fijas. La cosmología del Almagesto dominaría la astronomía occidental durante los 14 siglos siguientes. Aunque no era perfecta, tenía la suficiente precisión como para seguir siendo aceptada hasta el Renacimiento.

Irónicamente, Ptolomeo era más astrólogo que astrónomo: durante su época, no había una distinción clara entre el oscuro negocio de la astrología y la ciencia de la astronomía. Las observaciones astronómicas no eran más que un efecto secundario del deseo de Ptolomeo como astrólogo de poder decir y anticipar las posiciones de los planetas en todo momento. Además, Ptolomeo fue también el autor de una obra llamada Tetrabiblos, una obra clásica sobre astrología.

Las herramientas ideadas por Hiparco y Apolonio permitieron una precisión observacional suficiente, favoreciendo el progreso del modelo geocéntrico, pero nunca se pudo alcanzar el éxito total. Ptolomeo añadió aún otro dispositivo para «salvar las apariencias» del modelo: el punto equante. El ecuante era el punto simétricamente opuesto a la tierra excéntrica, y se requería que el planeta se moviera en su órbita de tal manera que, desde la perspectiva del ecuante, pareciera moverse uniformemente a través del cielo. Como el ecuante estaba desplazado del centro de la órbita, los planetas tenían que variar su velocidad para cumplir este requisito. En resumen, como algunos supuestos básicos del modelo cosmológico eran erróneos (la noción del centro de la Tierra, las órbitas circulares perfectas, etc.), hubo que añadir dispositivos cuestionables y complicados (círculos excéntricos, epiciclos, equantes, etc.) para evitar incoherencias o, al menos, intentar minimizarlas. Al final, el modelo ptolemaico se derrumbó no sólo por sus imprecisiones, sino principalmente por su falta de simplicidad. Cuando la hipótesis centrada en el sol de Copérnico se publicó en el siglo XVI de nuestra era, ganó popularidad no porque fuera más precisa, sino porque era mucho más sencilla y no necesitaba todos los dispositivos excesivamente complejos que tenía que utilizar Ptolomeo.

Legado

Los logros de los griegos en el arte, la política e incluso en la filosofía pueden juzgarse según el gusto personal, pero lo que consiguieron en astronomía es totalmente incuestionable. No sólo desarrollaron un fino conocimiento astronómico, sino que también explotaron con éxito los datos astronómicos que obtuvieron de la astronomía egipcia, babilónica y caldea y lograron fusionarlos con sus propios conocimientos. Incluso cuando hacían una suposición errónea, mostraban una creatividad única para idear dispositivos que salvaran sus errores. Durante el auge de la ciencia moderna, no fue hasta el Renacimiento cuando el mundo vio pensadores con la suficiente competencia astronómica como para desafiar las nociones de la antigua astronomía griega.