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Ciencia y Compás (I): Arte a la redonda

“Si un hombre se echa sobre la espalda, con las manos y los pies extendidos, y coloca la punta de un compás en su ombligo, los dedos de las manos y los de los pies tocarán la circunferencia del círculo que así trazamos”.  Leonardo da Vinci (“El Hombre de Vitruvio”)

Compás parabólico diseñado por Leonardo da Vinci

El compás ha sido un símbolo de perfección y medida a lo largo de la historia. Basta determinar su centro y un punto cualquiera para conseguir un fabuloso y refinado círculo. Pero no sólo sirve para la creación de redondeles, sino también para trazar ángulos y tomar distancias. Gracias a este instrumento geométrico los griegos construyeron gran parte de sus figuras planas y consideraron que cualquier construcción hecha solamente con regla y compás era más elegante que aquellas conseguidas por otras herramientas. Por ello, su imagen ha sido utilizada frecuentemente por el arte como representación del conocimiento y la ciencia, en especial, de disciplinas como las Matemáticas, la Geometría, la Astronomía, la Filosofía natural o la Arquitectura. Veamos algunos ejemplos:

Newton (1995) y Master of the Universe (1989)
De Eduardo Paolozzi

"Newton", Eduardo Paolozzi. British Library (Londres). Credito: John McCullough

El artista escocés Eduardo Paolozzi realizó en 1995 una escultura para la Biblioteca Británica de Londres basada en el cuadro Newton de William Blake en la que se representa al genio de la manzana desnudo y con un compás en la mano. Paolozzi se inspiró en estos dos grandes genios ingleses como símbolos de la unión entre la ciencia y el arte. Para resaltar esta idea puso a su escultura los ojos del David de Miguel Ángel. Antes de esta obra, Paolozzi había realizado otra muy parecida llamada Master of the Universe, inspirada en El anciano de los días también de Blake. A diferencia de la estatua de Newton, el Creador es ciego y usa sus dedos en lugar de un compás.

Master of the Universe, Eduardo Paolozzi. National Gallery of Scotland (Edimburgo)

Como era habitual en la obra del artista, los personajes aparecen reconstruidos de un modo cubista lo que les confiere un cierto aire robótico o cibernético. “Un escultor en el mundo urbano debe preocuparse por las contradicciones del hombre y la máquina”, expresó. Paolozzi siempre estuvo muy interesado en los desarrollos científicos y tecnológicos lo que quedó reflejado en una serie de esculturas humanas con elementos mecánicos. El escritor de ciencia ficción J. G. Ballard dijo que “si hubiera un holocausto, se podría reconstruir el siglo XX con los trabajos de Eduardo Paolozzi”. El siguiente vídeo es un buen resumen de su obra:

El anciano de los días (1794) y Newton (1795)
De William Blake

"El anciano de los días", William Blake. British Museum (Londres)

El anciano de los días es una ilustración realizada por el escritor y pintor romántico William Blake para el frontispicio de su poema Europa, una profecía (1794). En ella aparece una divinidad, que Blake identifica como Urizen -símbolo de la fuerza de la razón-, que mide las dimensiones de su creación mediante un compás. Observamos también en la imagen una serie de figuras geométricas básicas como el triángulo y, por supuesto, el círculo. La obra de Blake estuvo muy influenciada por la mitología y la religión. La ciencia, en cambio, no era santo de su devoción.

"Newton", William Blake. Tate Britain (Londres)

Consideraba ridículo cualquier esfuerzo por intentar entender la creación a través de leyes racionales. La ciencia, sin la imaginación y sin la poesía, era par él un poder satánico que intentaba reemplazar a los dioses. Como crítica a la arrogancia intelectual de los científicos quiso parodiar en otra ilustración a Newton mostrándolo desnudo, en una posición contraída y sosteniendo nuevamente un compás; concentrado en su estudio, pero sin apreciar las belleza de la naturaleza circundante.

El geógrafo (1668-1669) y El astrónomo (1668)
De
Johannes Vermeer

"El geógrafo", Johannes Vermeer. Städelsches Kunstinstitut (Frankfurt)

Aunque este cuadro recibe el nombre de El geógrafo, no se conoce exactamente cuál es el motivo del lienzo. Tampoco se sabe a quién está retratando, aunque existe la teoría de que tal vez se trate del rostro del propio Vermeer. Pero lo que sí está claro es que el conjunto de elementos representados tienen mucho que ver con la ciencia; el personaje sostiene un compás en la mano y no es casualidad que detrás de él se muestre una esfera, concretamente, un globo terráqueo. También cabe interpretar el mapa sobre el que se inclina como un símbolo del poder del conocimiento ya que en la época de Vermeer los Países Bajos eran una potencia comercial gracias a los descubrimientos geográficos que habían permitido el comercio con territorios lejanos.

"El astrónomo", Johannes Vermeer. Musée du Louvre (Paris)

Hasta entonces no era habitual mostrar a científicos en la pintura ya que se suponía que la ciencia atentaba contra lo divino. Vermeer quiso plasmar el cambio de paradigma que el mundo estaba experimentando en el siglo XVII y que ponía fin al viejo molde de la Edad Media impuesto por la Iglesia. Para ello, utilizó esta figura y la de El astrónomo, en la que también podemos apreciar instrumentos científicos, como el dibujo de las tablas astronómicas, el astrolabio plano de la mesa o el compás al lado del libro. En este interesante vídeo podrás descubrir algunas claves más del misterioso cuadro de “El geógrafo”:

Heráclito (1650-1674) y otros Filósofos
De Luca Giordano

"Heráclito", Luca Giordano. Pinacoteca Tosio Martinengo (Brescia)

Siguiendo la moda, entre los hombres de letras y los coleccionistas del Barroco, de las serie de retratos de filósofos de la antigüedad, el napolitano Luca Giordano recogió el legado de su maestro Ribera y realizó múltiples cuadros representando filósofos, astrónomos y científicos, a quienes dotó de un cierto aire de misticismo. Entre ellos destaca, por sostener un compás y apoyarlo sobre una esfera, este retrato del filósofo griego Heráclito, también conocido como “el Oscuro” o “el filósofo llorón” por la naturaleza enigmática de su filosofía, su expresión críptica y su concepción pesimista de la humanidad.

"Filósofo dibujando figuras gemétricas con un compás", Luca Giordano. Musée du Louvre (París)

Giordano, conocido desde su infancia por su talento y rapidez de ejecución, -se le llegó a llamar Luca “fa Presto”- manifestó también una especial habilidad en la pintura al fresco, lo que le llevó a recibir numerosos encargos de la corte española. Entre 1692 y 1702, se convirtió en el pintor más relevante del final del reinado del último rey de la Casa de los Austria, Carlos II. El pintor Napolitano (1634- 1705) se enfrentó en el Casón del Buen Retiro a uno de los retos más importante de su carrera, decorar la bóveda del Salón de Embajadores, una superficie de 12 metros de ancho por 20 de largo.

"Pareja de filósofos", Luca Giordano. Museo Nacional del Prado (Madrid)

Giordano se inspiró en sus propias pinturas en busca de temas o figuras que pudiera incluir en el Casón. Así, muchos de los asuntos tratados proceden de obras realizadas por el propio artista antes de su llegada a Madrid, entre ellos, sus filósofos, que coronan los lunetos de la bóveda y sostienen la historia del Mundo acompañados de las nueve musas de las artes y las ciencias.

Astronomía (1649) y Alegoría de la geometría (1649)
De Laurent de la Hyre

"Astronomía", Laurent de la Hyre. Musée des Beaux-Arts (Orléans)

Astronomía y Alegoría de la Geometría son dos obras que pertenecen a una serie de representaciones de las Siete Artes Liberales pintadas por el artista barroco Laurent de la Hyre para decorar una habitación de la casa de París de Gédéon Tallemant, uno de los consejeros del rey Luis XIII. Las siete artes son el trío Gramática, Retórica y Dialéctica, y el cuarteto Aritmética, Música, Geometría y Astronomía, siempre representadas por mujeres, de acuerdo con el género femenino de sus nombres en latín y que se mantiene en todas las lenguas romances. Era muy habitual que estas imágenes decoraran estudios privados y bibliotecas, aunque en el caso de las pinturas de De la Hyre no se conoce con certeza como estaban dispuestas en la sala ya que apenas se han conservado repartidas en varias colecciones.

"Alegoría de la Geometría", Laurent de la Hyre.Toledo Museum of Art (Ohio)

En el caso de sus alegorías de la Geometría y de la Astronomía, ambas aparecen sujetando un compás y acompañadas de una esfera, en la forma de un globo terráqueo y otro celeste respectivamente. En el caso de la joven geómetra sostiene además un papel en su mano derecha en el que aparecen el teorema de Pitágoras y la medición del círculo de Arquímedes. Por su parte, la Astronomía se muestra alada, como si se tratara de un ángel, y con una montaña de libros a su lado; dirige su mirada al cielo mientras su rostro queda iluminado, símbolo de la inspiración. Curiosamente, la relación de Laurent de la Hyre con la ciencia no acaba aquí. Su hijo, Philippe de La Hire, intentó seguir sus pasos en la pintura, sin embargo, acabó convirtiéndose en un reconocido matemático y astrónomo, miembro de la Academia de la Ciencias y director del observatorio de París.

Filósofo y Arquímedes o Demócrito (1630)
De José de Ribera

En el barroco, la representación alegórica de las artes liberales dio paso a los retratos de sabios que eran representados como hombres pobres, humildemente vestidos, cuya única riqueza era su conocimiento y su espíritu modesto. El tenebrista valenciano, asentado en Nápoles, José de Ribera, también llamado Lo Spagnoletto, (“el españolito”), realizó varias pinturas dedicadas a filósofos por encargo del Virrey de Nápoles Don Fernando Atán de Ribera y Enríquez, Duque de Alcalá, hombre de gran aprecio por la cultura y que poseía una gran colección de retratos de filósofos antes del encargo a Ribera. Es muy probable que fuera éste quien aportara al pintor el concepto de la serie de filósofos harapientos. Estos primeros retratos generaron más demanda y otro grupo de filósofos le fue encomendado por el príncipe de Liechtenstein. A partir de estos encargos se hicieron innumerables réplicas e imitaciones. Sin embargo, debido a la multitud de versiones existentes, la ausencia de firma en la mayoría  de los lienzos, la variedad de filósofos retratados y la ausencia de identificación de cada filósofo, hoy en día es difícil conocer la dimensión real de la obra de Ribera.

"Filósofo", José de Ribera. Hermitage (San Petersburgo)

De lo que no hay duda es que la década de 1630 fue la más fructífera para el pintor.  Entre sus series de los filósofos destacan varios por llevar en su mano un compás como símbolo de la relación entre sabiduría y conocimiento científico y matemático. Es el caso de este anciano barbudo que, por la forma en la que sujeta el compás, abierto y con las puntas hacia arriba, sugiere que se trata de un filósofo y no de un geómetra, como estuvo identificado en el pasado. Hay quien piensa que podría tratarse de Aristóteles o Euclides, aunque sigue abierto a la especulación. Valga mencionar que se trata de una copia parcial de otra composición original de mayor formato, con seguridad perdida o destruida, del que sólo se conservan copias repartidas en varia colecciones.

"Arquímedes" (o Demócrito), José de Ribera. Museo Nacional del Prado (Madrid)

La siguiente pintura también ha sufrido diversos cambios de identidad. Por la sonrisa se le ha identificado con Demócrito, el filósofo presocrático fundador del atomismo, también llamado “el filósofo de la risa” ya que consideraba que el estado natural del ánimo del hombre era la apacible alegría. Sin embargo, el compás que sostiene y los folios con trazados relativos a la correspondencia entre el cuadrado y el círculo, parecen indicar el carácter matemático del  filósofo, lo que apunta a que podría tratarse de Arquímedes. Actualmente la primera teoría es la más aceptada, aunque entre los filósofos de Ribera ya existe otro Demócrito también sonriente. Se ha hablado de una posible influencia de Velázquez, durante su viaje a Nápoles en 1630, señalando la semejanza del personaje con los Borrachos (1629). Lo más interesante es que la sencillez de la pintura de Ribera y el gesto risueño e incluso pícaro del personaje contrastan con la tradicional imagen de Arquímedes asesinado por los soldados romanas en el asedio de Siracusa.

Ilustración del artista francés Eduard Vimont (1846-1930). Entre algunos elementos representados, podemos apreciar la esfera armilar que sujeta el solado romano, el compás en el suelo al lado del cadáver de Arquímedes y el diagrama detrás de la silla sobre la relación entre la esfera y el cilindro.

Curiosamente, según una de las versiones  del historiador griego Plutarco sobre la muerte de este personaje, tal vez,  la fatalidad de sostener en su mano algún tipo de instrumento matemático (¿un compás?) pudo confundir al soldado romano y motivar su asesinato, no sin antes pronunciar, como cuenta la leyenda, sus últimas palabras en referencia a la figura que supuestamente estaba estudiando: “No molestes mis círculos”. También el filósofo e historiador romano Cicerón cuenta que se colocaron sobre su tumba, a petición del propio Arquímedes, las esculturas de una esfera y un cilindro en alusión a su descubrimiento de una relación matemática entre estos dos cuerpos geométricos. Para conocer más sobre este personaje, también llamado “el Einstein de la Grecia antigua”, recomiendo el siguiente vídeo que corresponde al capítulo Arquímedes y los griegos de la serie de dibujos animados Érase una vez… los inventores, creada por Albert Barillé, un ejemplo de televisión educativa que consiguió la difícil tarea de trasmitir a los más jóvenes el amor por el conocimiento y la cultura a través del entretenimiento:

Una esférica visión del Cosmos II

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Ilustraciones del libro “Imago Mundi” cedidas para la exposción “Cosmovisiones” del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). Realizado por Iván Jiménez

“La figura y el movimiento del mundo contribuyen a darle armonía; la figura, porque siendo esférica y semejante a sí misma en todos sentidos puede encerrar en sí todas las demás figuras regulares; el movimiento, porque describe eternamente un círculo.”

Platón (s. IV a. C)

“Hay algo que se mueve con el movimiento continuo, el cual es el movimiento circular. No sólo lo prueba el razonamiento, sino el hecho mismo. De aquí se sigue que el primer cielo debe ser eterno.”

Aristóteles (s. IV a. C)

“El Ser es semejante a la masa de una esfera bien redondeada, cuya fuerza es constante desde el centro en cualquier dirección.”

Parménides (s. VI a. C)

“Cuando sigo a mi capricho la apretada multitud de las estrellas en su curso circular, mis pies ya no tocan la Tierra.”

Ptolomeo (s. II)

“La esfera de las estrellas es inmóvil; la Tierra, haciendo una revolución, produce el nacimiento y el ocaso cotidiano de las estrellas y de los planetas.”

Aryabhata (s. VI)

“La perfección última de una cosa es que se una con su principio; por eso también se dice que el círculo es una figura perfecta, porque tiene el mismo principio y fin.”

Tomás de Aquino (s.XIII)

“Mas ya movía mi deseo y mi querer,
como rueda a su vez movida,
el amor que mueve el Sol y las demás estrellas.”

“La Divina Comedia”, Dante (s.XIV)

“La máquina del mundo tendrá el centro en cualquier lugar y la circunferencia en ninguno, pues la circunferencia y el centro son Dios, que está en todas partes y en ninguna.”

Nicolás de Cusa (s. XV)

“Podemos afirmar con certidumbre que el Universo es todo centro, o que el centro del Universo está en todas partes y la circunferencia.”

Giordano Bruno (s. XVI)

“El mundo es esférico, sea porque es la forma más perfecta de todas, sin comparación alguna, totalmente indivisa, sea porque es la más capaz de todas las figuras, la que más conviene para comprender todas las cosas y conservarlas, sea también porque las demás partes separadas del mundo (me refiero al Sol, a la Luna y a las estrellas) aparecen con tal forma.”

Nicolás Copérnico (s. XVI)

“Es imposible que la razón, sin una instrucción previa, pueda dejar de imaginar que la Tierra es una especie de casa inmensa con la bóveda del cielo situada sobre ella; una casa inmóvil dentro de la cual el Sol, que es tan pequeño, pasa de una región a otra como pájaro errante a través del aire.”

Johannes Kepler (s. XVII)

“La entera creación como una coalición de todas las estrellas distribuidas en forma esférica alrededor de un centro general y todas gobernadas por una misma ley.”

Thomas Wright (s. XVIII)

“Nosotros sabemos que un círculo es un ser más elevado que una línea recta, en la medida en que el conocimiento y la sabiduría son más dignos de estima que el mero afecto.”

“Planilandia”, Edwin A. Abbot  (s. XIX)

“La forma primordial de cualquier cosa manifiesta, del átomo al globo, del hombre a los ángeles, es esferoidal, siendo la esfera, en todas las naciones, el emblema de eternidad y del infinito”.

Helena Blavatsky (s. XIX)

“El desplazamiento en el a línea recta hacia cualquier planeta sólo puede conseguirse mediante el recorrido en círculos de satélites intermedios, que proporcionarán una línea directa de círculos de un satélite a otro.”

Kazimir Malevich (s.XX)

“Oculto en el cambiante esquema de las cifras , en lo más recóndito del número irracional, se hallaba un círculo perfecto, trazado mediante unidades dentro de un campo de ceros. El universo había sido creado ex profeso, manifestaba el círculo. En cualquier galaxia que nos encontremos, tomamos la circunferencia de un círculo, la dividimos por su diámetro y descubrimos un milagro: otro círculo que se remonta kilómetros y kilómetros después de la coma decimal. (…) En tanto y cuanto habitemos en este universo y poseamos un mínimo talento para la matemática, tarde o temprano lo descubriremos porque ya está aquí, en el interior de todas las cosas. No es necesario salir de nuestro planeta para hallarlo. En la textura del espacio y en la naturaleza de la materia, al igual que en una gran obra de arte, siempre figura, en letras pequeñas, la firma del artista. Por encima del hombre, de los demonios, de los guardianes y constructores de túneles, hay una inteligencia que precede el Universo. El círculo se ha cerrado. Eleanor encontró, por fin, lo que buscaba.”

“Contact”, Carl Sagan (s. XX)

Una esférica visión del Cosmos

“El universo había sido creado ex profeso, manifestaba el círculo. En cualquier galaxia que nos encontremos, tomamos la circunferencia de un círculo, la dividimos por su diámetro y descubrimos un milagro: otro círculo que se remonta kilómetros y kilómetros después de la coma decimal.” Carl Sagan, Contact

Los pueblos de América Central alcanzaron un alto grado de conocimientos astronómico. La figura muestra un monolito circular con cuatro círculos concéntricos. En el centro se distingue el rostro del Dios Sol. Lo flanquean cuatro figuras de forma cuadrada que representan cuatro soles. El círculo exterior está formado por 20 áreas, los días de cada uno de los 18 meses del calendario azteca.

Circunferencias, círculos, esferas… La simetría circular es la forma matemática más frecuente en la naturaleza. La circunferencia es el perímetro más corto que encierra una superficie plana. La esfera es la menor superficie que encierra un volumen. El círculo protege, rueda, mueve. Es perfección y armonía; orden y belleza.

No es casualidad que desde el primer momento en el que la humanidad dirigió su mirada al cielo creyera ver una geometría circular que proveía de armonía y movimiento al Cosmos. A simple vista, el Universo finge reflejar en él la perfección de la esfera y la inercia de un círculo: la redondez está en muchos de los objetos que lo componen, como el Sol, las estrellas y los planetas; y el cielo parece moverse como una esfera de estrellas fijas rodeando la Tierra.

El círculo, la esfera, han seducido tanto a la ciencia como al arte. No sólo es la forma más simétrica y estable en la naturaleza, sino que constituye el símbolo a través del cual el hombre ha tratado de entender los misterios del mundo. En la historia de la astronomía tiene un especial significado: el orden y la belleza del movimiento planetario, la perfección geométrica de los cuerpos celestes e incluso la armonía en sentido musical, “la música de las esferas”.

A la vez, son muchas las representaciones artísticas que han llegado hasta nuestros días a través de libros y manuscritos en los cuales  la hegemonía de lo círcular es más que evidente a la hora de ilustrar los grandes conceptos de la creación, Dios o el Cosmos.  Sólo el desarrollo de la astronomía moderna, gracias al telescopio, consiguió romper la fascinación por el círculo y dotar al Universo de su verdadera forma y lugar.

De sphaera mundi. La divina geometría

El Universo geocéntrico en la Europa Cristiana situaba la Tierra, con las aguas y los continentes, en el centro del Universo y rodeada de los círculos del Aire y del Fuego. En el exterior, se mueven concéntricamente las esferas que contienen los planetas, el Sol y la Luna, así como las representaciones del zodiaco. Entre ésta última franja y las estrellas fijas, está el 'Primum Mobile', que transmite el movimiento a todo el Universo.

Fue la escuela griega quien dio a la astronomía una verdadera importancia científica. Los filósofos griegos tenían una concepción geocéntrica del mundo. Propusieron un modelo en el que los planetas, además de la Luna y el Sol, giraban en torno de la Tierra, el centro del Universo, describiendo círculos a velocidad constante. Esta idea estaba de acuerdo con un sentido de lo que parecía bello y elegante. El círculo era la forma más perfecta, sin principio ni final. Y el movimiento circular era, sin duda, el más apropiado para cuerpos tan sublimes como los celestes. El modelo geocéntrico de los griegos (conocido como modelo aristotélico) fue ampliado por Claudio Ptolomeo en el siglo II d. C hasta constituir un modelo cosmológico completo en el que la Tierra estaba rodeada concretamente de ocho esferas concéntricas donde se engarzaban la Luna, Mercurio, Venus, el Sol, Marte, Júpiter, Saturno, la esfera del Zodíaco y las estrellas fijas.

Sin embargo, el modelo griego no explicaba algunas singularidades como, por ejemplo, por qué algunos planetas parecían describir bucles mientras avanzaban con respecto a las estrellas fijas. Debido a estos extraños cambios en su movimiento, a los planetas se les denominó “estrellas errantes”. Para solucionar el problema, Ptolomeo ideó un ingenioso sistema en el cual la Tierra no estaba en el centro exacto (ecuante). Y los planetas giraban alrededor de su propia órbita (epiciclo), mientras describían un gran círculo (deferente). Así, los planetas no estaban sujetos directamente a las esferas, sino mediante una rueda excéntrica. Cuando la esfera gira, la rueda entra en rotación y los planetas rizan su trayectoria.

Este esquema del mundo, representa el modelo matemático de Ptolomeo. Todos los planetas, a excepción del Sol, tienen epiciclos. Y la esfera de las estrellas fijas es concéntrica a la Tierra. También lo son las siete esferas, todas de color azul, que transmiten el movimiento a las esferas planetarias.

La Iglesia cristiana no tuvo problemas para aceptar y abrazar el modelo geocéntrico ptolemaico como la imagen del Universo que mejor se ajustaba a las escrituras y constituyó el paradigma de la ciencia medieval hasta la revolución científica moderna. Además, presentaba la gran ventaja de dejar más allá de la esfera de las estrellas fijas una enorme cantidad de espacio para acomodar nuevas esferas transparentes e invisibles. La más externa fue denominada Empíreo, donde los ángeles, santos y bienaventurados gozaban de la presencia de Dios. Por debajo se encontraba el Primum Mobile (‘primer motor’), una fuerza mística encargada de trasmitir el movimiento a las demás esferas. El mundo era así más perfecto y más adecuado a como Dios, obviamente, debía de haberlo creado.

De revolutionibus. La revolución cosmológica

Conforme avanzaban los siglos y los astrónomos realizaban observaciones cada vez más continuas y precisas, el sistema de Ptolomeo se manifestaba incapaz de explicar los fenómenos celestes del Sistema Solar. Se imponía la necesidad de una reforma fundamental que no tardó en realizarse. En 1543, Nicolás Copérnico publicó una hipótesis totalmente diferente y reveladora que proponía Sol, y no a la Tierra, como el centro del Universo. Copérnico tardó 25 años en desarrollar su modelo heliocéntrico. Su obra De Revolutionibus Orbium Coelestium (De las Revoluciones de las Esferas Celestes) se considera el inicio de la astronomía moderna y marcó uno de los mayores cambios en la historia de la ciencia que afectó también a la filosofía y la religión.

La idea de Heráclides pudo llegar a la Edad Media a través de ilustraciones como ésta. En la imagen vemos al Sol casi en el centro del Zodiaco rodeado por Mercurio y Venus girando en órbitas no concéntricas. El Sol y la Luna giran alrededor de la Tierra, que presenta una extraña forma oblonga, mientras que Júpiter y Saturno giran tanto alrededor de la Tierra como del Sol.

Antes de elaborar su teoría, Copérnico estudió los textos griegos y descubrió que la rotación de la Tierra y el sistema heliocéntrico ya habían sido propuestos en la antigua Grecia. Heráclides Póntico (s. IV a. C), discípulo de Aristóteles y de la escuela platónica, afirmó que el movimiento aparente diurno del cielo se debía al movimiento de nuestro planeta, cada 24 horas, alrededor de su eje. Y dedujo que los planetas Mercurio y Venus giraban alrededor del Sol, que a su vez daba vueltas a la Tierra. Una idea revolucionaria que situará a Heráclides entre los precursores de Copérnico. Más adelante, Aristarco de Samos (s. III a. C), propuso un modelo totalmente heliocéntrico. Diecisiete siglos habrían de pasar para que la imagen de los planetas girando alrededor del Sol volviera a aparecer.

No obstante, en la época en que se publicó la obra de Copérnico resultaba difícil que los científicos lo aceptaran. Muchos consideraron que se trataba sólo de un artificio para calcular los movimientos de los planetas. Su teoría también levantó una tormenta de protestas de otro tipo. La idea de que el Sol, generoso creador de luz y calor, debía ser el soberano de los planetas más pequeños, era totalmente contraria a las enseñanzas religiosas occidentales. El propio Copérnico, consciente de la polémica que generarían sus ideas, quiso que el libro se publicara estando en su lecho de muerte y dedicó el mismo al Papa. Más tarde, la Iglesia católica colocaría la obra en su lista de libros prohibidos.

Con esta imagen Thomas Digges sugiere una de las más profundas transformaciones en la historia del pensamiento científico. La esfera de las estrellas fijas, que hasta entonces siempre había encerrado el Universo entero, se quebranta; las estrellas parecen salirse de los bordes de la página. Por primera vez se representa un Universo no terminado, infinito y poblado de estrellas.

Durante los siglos XVI y XVII hubo un intenso debate entre los do sistemas del mundo, copernicano y ptolemaico. En ambos casos el Universo todavía se encontraba limitado por una única esfera externa formada por las estrellas. Sin embargo, algunos astrónomos como Thomas Digges y Giordano Bruno empezaron a imaginar las estrellas como otros soles poblando un Universo infinito. De alguna manera, comenzaba a resquebrajarse el sistema imperante hasta ese momento. Las estrellas no estaban necesariamente dispuestas sobre una esfera, sino que se encontraban a distintas distancias de la Tierra; el Universo ya no podía concebirse como finito. Por defender esta idea, demasiado avanzada para su tiempo, Bruno perecería en la hoguera.

Astronomía nova. La cuadratura del círculo

El sistema copernicano, mucho más simple y superior a todos los precedentes, no estaba libre de defectos. Copérnico compartió el apego al prestigio de las formas perfectas del círculo y la esfera, y representó el sistema solar con órbitas circulares y con distancias respectivas bastante equivocadas. En conjunto, la visión copernicana no tuvo un impacto inmediato. Pasó casi un siglo para que científicos de la talla de Galileo Galilei, Johannes Kepler e Isaac Newton completaran la revolución astronómica liberando a la astronomía de los residuos geocéntricos.

El Sol irradia con su luz todo el Universo. La Tierra y el globo sublunar, constituido por los cuatro elementos, gira alrededor del Sol dejando en su interior las órbitas de Mercurio y Venus. Júpiter está representad, además, con los cuatro satélites descubiertos por Galileo en 1610. Y el octavo cielo se representa con las doce figuras zodiacales.

Gracias al telescopio de Galileo se inició una era de descubrimientos y observaciones que elevó progresivamente el conocimiento del Universo. Lo primero que Galileo observó fue la Luna. Ya no parecía un disco perfectamente liso, sino que tenía montañas y estaba llena de cráteres. A continuación dirigió su telescopio a Júpiter y avistó cuatro lunas (que hoy son 12). De modo que los cuerpos celestes no giraban exclusivamente alrededor de la Tierra. Y por último, volvió su telescopio hacia el Sol y descubrió manchas en su superficie que cambiaban de forma y posición. Las observaciones con el telescopio demostraban que los cielos no eran inmutables e indestructibles, y que toda la materia debería ser la misma en todas partes. Había comenzado la astronomía moderna.

Pitágoras, Platón, Ptolomeo y todos los astrónomos cristianos, daban por sentado que el círculo era la forma geométrica más perfecta. Fiel a esta convicción, Kepler relacionó las órbitas de los planetas con los sólidos regulares, como plasmó en su obra Mysterium Cosmographicum (a la izquierda) y con los acordes musicales, idea que fue compartida por muchos, entre ellos Robert Fludd (imagen de la derecha) que representó el Universo entero atravesado por un instrumento musical con una sola cuerda afinado, claro, por la mano divina.

Sin embargo, la geometría circular seguía ofreciendo una imagen de perfección y de esplendor cósmico que nadie estaba dispuesto cuestionar. El Cosmos parecía estar dotado de un “concierto admirable” conseguido mediante movimientos regulares, órbitas circulares y proporciones armoniosas. Muchos científicos siguieron empeñados en hacer encajar las piezas de la maquinaría celeste y creyeron ver correspondencias y analogías según las creencias de los antiguos matemáticos griegos.

El empleo del telescopio reveló que muchos objetos celestes estaban formados en realidad por muchas estrellas. En la imagen está representado el sistema solar con sus planetas, la Luna, los satélites de Júpiter y de Saturno. No sólo el Sol está rodeado por planetas que orbitan en elipses, sino también todas las estrellas que forman 'otros mundos'. En la parte inferior discuten las figuras de Ptolomeo, Copérnico, Keplero y Tycho Brahe.

Destacan los esfuerzos de Johannes Kepler quien relacionó los seis planetas conocidos hasta el momento (Mercurio, Venus, la Tierra, Marte, Júpiter y Saturno) con los cinco sólidos regulares o “platónicos”. De esta forma, cada uno de los polígonos regulares, inscritos o anidados uno dentro del otro, determinaban las distancias del Sol a los planetas. Fiel a su visión, Kepler también creyó ver la prueba irrefutable de la perfección celeste en la “música de las esferas”, un concepto pitagórico que sostenía que las esferas de los planetas emitían sonidos que combinados producían una música armónica. Kepler tuvo la convicción de que la velocidad de cada planeta correspondía a ciertas notas de la escala musical latina.

Finalmente, los descubrimientos de nuevos planetas como Urano y Neptuno, así como de las lunas de Júpiter, y el aumento en la precisión de las mediciones hizo comprender a Kepler que la fascinación por el círculo había sido un engaño. Advirtió que los planetas no describen círculos alrededor de la Tierra a velocidad constante, sino que se mueven alrededor del Sol describiendo ‘elipses’ a velocidad variable. Roto el hechizo del círculo, las elipses de Kepler dejaban un misterio por resolver. ¿Qué es lo que mueve a los planetas? La solución llegó unos pocos años después, cuando Isaac Newton publicó su famosa teoría de la gravitación. Su obra culminaba la revolución científica iniciada por Copérnico y proporcionaba el fundamento científico de la moderna visión del mundo.

Este texto pertenece al catálogo de la exposición “Cosmovisiones” del Instituto de Astrofísica de Canarias. (Versión .pdf)

Matemáticas en el pentagrama

El astrónomo Johannes Kepler formuló las leyes del movimiento planetario basándose en la idea de una armonía musical del Cosmos

El astrónomo Johannes Kepler formuló las leyes del movimiento planetario basándose en la idea de una armonía musical del Cosmos

No se puede ver ni palpar, sin embargo, se siente. La música es una de las manifestaciones artísticas más universales y, a la vez, una de los rasgos más singulares, junto con el habla, del ser humano. Pero el lenguaje musical tiene, también, mucho en común con otro lenguaje que la inteligencia ha inventado para describir la realidad: la ciencia. La música es racionalidad y es una actividad poética y creadora, la unión entre el sonido organizado y la transmisión de emociones. La metáfora perfecta del pensamiento humano.

La ciencia habla de espectros, frecuencias, resonancias, vibraciones y análisis armónico. No es una simple coincidencia, no hay música sin física. El sonido es un fenómeno físico originado por la vibración de los cuerpos y que se trasmite por ondas. A diferencia del ruido, el efecto estético de un sonido depende de la relación lógica y pautada de sus vibraciones. Es decir, que en el fenómeno musical existe una esencia matemática. Y si consideramos la música como una sensación auditiva cuyo propósito es invocar emociones, disciplinas como la fisiología, la psicología, la bioquímica y las neurociencias tienen mucho que decir.

A los griegos da gusto oírles
La correspondencia entre la música y la ciencia se conoce desde hace mucho tiempo.  Probablemente, hacia el siglo VI a.C., en Mesopotamia ya advirtieran las relaciones numéricas entre longitudes de cuerdas. Pero fue en la Grecia antigua cuando se trazaron las diferentes escaleras armónicas basadas en las proporciones numéricas. Para los pitagóricos el Universo era armonía y número. Las notas musicales se correspondían con los cuerpos celestes. Los planetas emitían tonos según las proporciones aritméticas de sus órbitas alrededor de la Tierra. Y los sonidos de cada esfera se combinaban produciendo una sincronía sonora: la “música de las esferas”.

Esta armonía celestial fue descrita por muchos pensadores como Platón, que en La República, relata el mito de Er, un guerrero que en su muerte temporal ve el Universo y describe las órbitas de los planetas. “Encima de cada uno de los círculos iba una Sirena que daba también vueltas y lanzaba una voz siempre del mismo tono; y de todas las voces, que eran ocho, se formaba un acorde”. También Cicerón, en El Sueño de Escipión, explica el fenómeno: “Es el sonido que se produce por el impulso y movimiento de las órbitas, compuesto de intervalos desiguales, pero armonizados (…) Porque tan grandes movimientos no podrían causarse con silencio, y hace la naturaleza que los extremos suenen, unos, graves, y otros, agudos”.

Un Sistema Solar polifónico
La tradición que consideraba al Universo como un gran instrumento musical se prolongará durante la Edad Media y hasta el siglo XVII, cuando aparece la figura de Johannes Kepler. El astrónomo alemán intentó comprender las leyes del movimiento planetario y consideró que éstas debían cumplir las leyes pitagóricas de la armonía. En su libro Harmonices Mundi (1619) ilustra el orden del Universo según los sonidos producidos por las velocidades angulares de cada planeta. Cuanto más rápido era el movimiento, más agudo era el sonido que emitía.

Asumida esta creencia, Kepler escribió seis melodías, cada una correspondiente a un planeta diferente, e instó a los músicos de su época a asimilar su descubrimiento. Escribió: “el movimiento celeste no es otra cosa que una continua canción para varias voces, para ser percibida por el intelecto, no por el oído; una música que, a través de sus discordantes tensiones, a través de sus síncopas y cadencias, progresa hacia cierta predesignada cadencia para seis voces y, mientras tanto, deja sus marcas en el inmensurable flujo del tiempo”.

El Sol lleva la batuta
Las primeras evidencias de música originada en un cuerpo celeste, tal como habían imaginado los pitagóricos primero y Kepler más tarde, no se encontraron hasta hace varias décadas. Las estrellas no emiten melodías armoniosas, pero sí que están sometidas a perturbaciones que provocan una respuesta en forma de ondas. No podemos escuchar el sonido emitido por una estrella, ya que las ondas de sonido necesitan un medio por el que propagarse y el Universo está prácticamente vacío, pero sí podemos observar cómo vibra. Y éste es el ámbito de estudio de la sismología solar, un campo de la astrofísica que desde 1979 investiga en detalle la estructura interna invisible del Sol.

Como un complejo instrumento musical, nuestro astro oscila creando tipos de ondas (modos propios de oscilación) que se propagan por su interior y se reflejan en la superficie deformándola ligeramente, del mismo modo que las olas del mar. Observando esta alteración se pueden descubrir las frecuencias de las ondas que irradian desde su núcleo y deducir, al igual que en una ecografía, las características físicas y los movimientos que se prolongan en el interior. Que nuestro astro tenga ritmo no es una cualidad única, sino que cada estrella, como cada instrumento musical, posee su propio sonido.

El Sol es, también, la repuesta a uno los misterios que la ciencia llevaba años persiguiendo: el excelso sonido del violín Stradivarius. La última teoría sostiene que el secreto está en el “Mínimo de Maunder”, un periodo de escasa actividad solar que entre los siglos XVII y XVIII, cuando se elaboraron los citados violines, provocó un acusado cambio climático. La temperatura en Europa descendió, en lo que se llamó la “Pequeña Edad de Hielo”, causando un lento crecimiento en los árboles y dotando a la madera de unas singulares cualidades sonoras.

Los números dan la nota
Para Leibniz, “la música es un ejercicio de aritmética secreta y el que se entrega a ella ignora que maneja números”. Y Bertrand Russell consideraba que “el matemático puro, como el músico, es creador libre de su mundo de belleza ordenada”. Descartes (Compendio musical), Galileo (Discurso), Mersenne (Armonía Universal), D’Alembert (la solución de la ecuación de ondas) y Euler (Nueva teoría musical), son algunos de los matemáticos que se han preocupado por la elaboración de teorías musicales. Si bien, también se conocen muchos compositores que han aplicado a sus creaciones principios de lógica y probabilidad matemática, como Debussy, Boulez, Messiaen, Varese, Stockhausen o Xenakis, precursores de la música electrónica actual.

Pero la música no solamente ha seducido a los matemáticos. Científicos de muchas disciplinas han recogido sus teorías en composiciones musicales. Como Clark Maxwell, descubridor de la existencia de las ondas electromagnéticas, que compuso una canción titulada “Rigid Body Sings” para explicar de forma cómica la ley de colisión entre los cuerpos rígidos, o el físico Georges Gamow, que en uno de sus libros sobre su simpático personaje de ficción Mr. Tompkins incluyó tres arias para ser cantadas por tres eminentes cosmólogos, Abbé George Lemaître, Fred Hoyle y él mismo, que explicaban diferentes teorías de la creación del Universo.

Con la música a otra parte

Pocos estímulos despiertan una reacción tan emotiva como la música. Esto se debe a que, como cualquier creación del ser humano, es fruto del cerebro. En contra de la creencia popular, emoción y razón están relacionadas. Por ello, han prosperado nuevos campos de estudio, en especial, desde las neurociencias, que analizan la conexión entre el sonido, la emoción y el pensamiento. Y aunque hace 20 años pocos creían que pudiera aportar nada, actualmente es un ámbito de gran interés académico y múltiples aplicaciones, sobre todo, terapéuticas.

Hoy sabemos, que la música y el lenguaje tienen un origen común, ya que a nivel neurológico han evolucionado juntas en los últimos dos millones de años. También conocemos que la música estimula la zona del cerebro que registra el placer, un mecanismo básico para la supervivencia. Y que no todos escuchamos del mismo modo: gracias a imágenes obtenidas por Resonancia Magnética Funcional, se ha observado que la actividad cerebral en un músico es diferente de la de una persona sin formación musical.

Resumiendo, la música es el arte de combinar sonidos armónicamente con el propósito de producir sensaciones. Pero la armonía no es sólo un elemento esencial de la música, sino que ha sido invocada frecuentemente por la ciencia para describir y comprender el mundo. Muchos científicos han confiado en la armonía del Universo y algunos músicos han utilizado la lógica y el cálculo en sus creaciones. La música integra con la ciencia un campo general del pensamiento que nos distingue como humanos. Preguntarnos por ella, es preguntarnos por nosotros mismos.

Artículo publicado en el diario “La Opinión de Tenerife”. (Versión pdf.)