La Edad Moderna, con el margen preciso, puede ubicarse en el tiempo desde mediados del siglo XV a finales del siglo XVIII. Es el tercero de los períodos históricos en que se divide la Historia Universal, en un principio de carácter internacional, hoy de alcance más restringido, 
circunscrito a la historia de la civilización Occidental. En este tiempo triunfan los valores de la 'modernidad', progreso, razón, necesidad de avance, frente a la oscura Edad Media inmediatamente anterior.
El acontecimiento de inicio más aceptado es la toma de Constantinopla por los turcos en el año 1453, cierto que coincide en el tiempo con la invención de la imprenta y el desarrollo del Humanismo y el Renacimiento, y en el que el descubrimiento de América en 1492 y la reforma protestante en 1517 son también hitos de una época.
En cuanto a su final, generalmente se acepta la Revolución Francesa, 1789, como el fin de Edad Moderna o inicio del siguiente período, la Edad Contemporánea.
Los principales esfuerzos de los científicos de los siglos XVI y XVII estuvieron encaminados a ofrecer un modelo del Universo más ajustado a la realidad que el aceptado hasta ese momento. Al principio de ese camino pesaba mucho la tradición teórica clásica, platónica y aristotélica, sistematizada por Ptolomeo. Poco a poco, se abren paso la recogida de datos y las observaciones directas.
El humanista no es ya el hombre medieval que se siente inferior a los clásicos y los acoge como un dogma, al rescatarlos, se pone a su mismo nivel, rechazando, en función de sus necesidades y descubrimientos, sus principios.
Para comprender la auténtica dimensión de las transformaciones que se producen en la Astronomía se hace pertinente recordar el punto de partida.
Desde la Prehistoria, el firmamento ha constituido para el hombre una referencia por la cual guiarse. Observando los cambios en la posición de las estrellas a lo largo del año se podía seguir el ciclo de las estaciones, imprescindible en un mundo agrícola.
El cómputo del tiempo se codifica siguiendo las fases lunares: semanas de siete días desde los primeros calendarios, ya que ese es el tiempo que tarda la Luna en superar una fase. Igualmente el año refleja el ciclo de estas fases, repetido doce veces. El Sol era fuente de luz y vida en la Tierra, los astros se hacen dioses y dan lugar a mitologías que explican los cambios en el cielo.
Son milenios de observación que han hecho se interiorice el concepto de un cosmos ordenado, que tiene por cuna la Grecia clásica.
Los científicos son conscientes, y van a serlo cada vez más, de la existencia en paralelo de un caos en el Universo. Llegar no fue sencillo, las primeras cuestiones son planteadas por observadores de muchos cambios aparentemente inconexos en el cielo, el ciclo diario y anual del Sol, las fases lunares, la distinta duración de los días y las noches a lo largo de las estaciones, el movimiento aparente de las estrellas, entre otros fenómenos.
A partir de la Edad Moderna, todas esas arraigadas y encorsetadas teorías irán cayendo, en un proceso imparable, una tras otra, comenzando por la teoría geocéntrica. En tan sólo unos cientos de años, se derrumbará una estructura cosmológica milenaria.
Los astrónomos Kepler, junto con Bruno, pueden ser incorporados al Renacimiento. Con Galileo salimos definitivamente de esta época, Galileo es autor de la Edad Moderna.
Lo que le anima es la gran idea de la física matemática, de la reducción de lo real a lo geométrico. De este modo, geometriza el Universo, es decir, identifica el espacio físico con el de la geometría euclidiana.
Nacido en el año de la muerte de Copérnico, fue uno de los defensores más importantes de la teoría heliocentrista.
‘Eppur, si muove’(y sin embargo, se mueve).
Galileo Gallilei (1564-1642) escruta los cielos, a partir de 1609, con un telescopio por primera vez, instrumento que construyó a partir de un invento del holandés Hans Lippershey, mejorándolo, resulta un instrumento el telescopio que marca un antes y un después en Astronomía. Fue Galileo el primero en utilizarlo para el estudio de los astros. Sus observaciones tan sólo eran compatibles con el modelo copernicano.
Le permitió descubrir innumerables testimonios a favor del mismo, aportando a la Astronomía los primeros datos cualitativos desde los recogidos en la antigüedad.
La observación detallada de la superficie lunar, las manchas y rotación solares y el descubrimiento de las lunas de Júpiter, que ofrecían un modelo visible del sistema solar copernicano, o las fases de Venus, terminaron de destruir la supuesta perfección de la región celeste, desterrando la idea de inmutabilidad de los cuerpos celestes.
En 'El Diálogo sobre los dos máximos sistemas del mundo', terminado y publicado en 1632, Galileo intenta exponer a través de la construcción de personajes, con estilos y formas de pensamiento diametralmente opuestas (sendos protgonistas: Salviati y Simplicio), la imposibilidad de las ideas Aristotélicas en torno al movimiento de los cuerpos, así como también de la noción misma de reposo formulado por Aristóteles.
Pese a que habrá de ocuparse del movimiento de los cuerpos, alcanza a llegar a los umbrales del ‘principio de inercia’, sin llegar a formularlo.
Su trabajo lo enfrentó a la iglesia católica que ya había prohibido el libro de Copérnico, ‘de Revolutionibus’. Después de varios enfrentamientos con los religiosos, ante los que fue respaldado por el Papa Urbano VIII, pese a los pedidos de moderación en la difusión de sus estudios, Galileo escribió El Diálogo sobre los dos máximos sistemas del mundo, en esta obra ridiculizó la posición de la iglesia. 
Por esta desobediencia fue llevado a juicio por la Inquisición, donde fue obligado a abjurar de sus ideas (pronunciando la frase que introduce este personaje), y posteriormente recluido bajo arresto domiciliario. Murió con la bendición papal a los 88 años. (En el siglo XX el Papa Juan Pablo Segundo dio disculpas al mundo por esta injusticia contra Galileo).
La concepción cosmológica ya había quedado firmemente definida con este modelo heliocéntrico.
Galileo se nos presenta al mismo tiempo como uno de los primeros hombres que comprendió de manera muy precisa la naturaleza y el papel de la experiencia en las ciencias.
El experimentum, por oposición a la experiencia común, es una pregunta hecha a la naturaleza, en un lenguaje especial, en el lenguaje geométrico y matemático. No basta observar lo que existe, lo que se presenta normal y naturalmente a los ojos.
La ruptura con todo lo anterior es extremadamente profunda. Con Galileo y después de él se asiste a una ruptura entre el mundo que se ofrece a los sentidos y el mundo que es real, el de la ciencia, el de la Geometría. Galileo había abierto la puerta que permitirá al ser humano comprender el funcionamiento del Cosmos. La Tierra podía estar muy distante de las estrellas de la Vía Láctea (millares de estrellas débiles, invisibles a simple vista individualmente pero que, como un todo, puede observarse a simple vista como una banda de luz que recorre el firmamento nocturno, que Demócrito ya atribuyó a un conjunto de estrellas innumerables tan cercanas entre sí que resultaban indistinguibles. Es en 1610 Galileo, usando por primera vez el telescopio, quien confirma la observación de Demócrito.), pero era regido por unas mismas leyes matemáticas.
Por su pertinaz insistencia en el empirismo para justificar la teoría heliocéntrica, Galileo es considerado uno de los precursores del ‘método científico’.
La 'física del ímpetus', incluso con el progreso que acoge con los trabajos de Galileo, encuentra que es imposible de matematizar, es decir, transformar en concepto exacto, matemático.
A medida que se iban haciendo más difícil dudar de la innovación introducida en la Astronomia, más urgente se hizo la necesidad de efectuar ciertos ajustes en otros dominios del pensamiento. Denostadas las respuestas tradicionales a muchas cuestiones, pero sin ofrecer nada en sustitución, hace necesarias una nueva física y una nueva cosmología.
Dicho lo cual, en este punto, tal es el legado de Copérnico, Kepler y Galileo, que la Astronomía científica, ya puede asentarse sobre bases firmes en el siglo XVII.
Si bien es un modelo cosmológico que carece de la unidad necesaria para solidificar. Sus leyes parten de un empirismo sin cuestionamiento previo, de la práctica casual y no dirigida o metódica. Comienza una visión mecanicista del mundo pero no se cuestionan quién, cómo, por qué…
El uso y perfeccionamiento del telescopio lleva, en el siglo XVII, a toda una oleada de descubrimientos.
Entre los astrónomos de ésta época merece mención, Simón Marius, descubre las lunas de Júpiter, detección de la nebulosa de Andrómeda en 1612, Christoph Scheiner, realiza la primera obra sistemática de las manchas solares, 
Johannes Hevelius, destaca por sus observaciones de la Luna y los cometas, Christian Huygens, por el descubrimiento del anillo de Saturno y de Titán el mayor satélite del planeta o John Flamsteed, que funda el observatorio de Greenwich en 1675, entre otros.
El alemán Johan Bayer publicó la Uranometría (1603), denominando a las estrellas dentro de cada constelación con una letra griega, sistema que perdura en nuestros días.
El francés Charles Messier, cazador de cometas, que elaboró el catálogo que lleva su nombre.
El italo-francés Giovanni Domenico Cassini (1625-1712) realizó interesantes observaciones acerca del paralaje planetario y las dimensiones del Sistema Solar; la división entre los anillos A y B de Saturno, lleva su nombre, ’división de Cassini’.
Desde aquí la sucesión de nombres junto a sus aportaciones a la Astronomía se ve acrecentado, tal es así que serán menos los grandes nombres y más la cronología en avances o descubrimientos, y así acontecerá en los siglos venideros.
La prohibición de las teorías de Copérnico y el juicio a Galileo, en el marco de la Guerra de los Treinta Años, librada en la Europa Central, entre los años 1618 y 1648, en la que intervino la mayoría de las potencias europeas de la época. Esta guerra, originariamente religiosa, ‘cuius regno eius religio’, que termina siendo por una búsqueda de equilibrio político, por alcanzar la hegemonía en toda Europa, marcará el futuro del conjunto de Europa en los siglos posteriores.
Crea tal clima de inestabilidad en centroeuropa que provoca el desplazamiento del trabajo científico a las Islas Británicas. Queda allanado el camino hacia una concepción newtoniana del mundo.
Kepler fue uno de los primeros en introducir fuerzas dimanantes del Sol que fundamentaban el movimiento planetario con el concepto, visto al tratar este astrónomo, de ‘anima motrix’.
Este concepto es precedente primitivo de la gravedad newtoniana. De hecho el salto a Newton, si bien con profundas correcciones, consecuencia directa del reconocimiento de la función de la ‘inercia’ en la Física, sería relativamente sencillo.
Kepler descubre la fuerza de atracción mutua de todos los cuerpos materiales, la atracción de todas las cosas por la Tierra.
Las correcciones en los sistemas fueron realizadas por dos científicos ingleses, G.A.Borelli (1608-1679) y Robert Hooke (1635-1703), que sí se acercan a los rasgos, en términos cualitativos, del sistema newtoniano. Este último participó en la creación de la primera sociedad científica de la historia,
la Royal Society de Londres. Prolífico en ideas nuevas, pero no terminaba desarrollando, destaca por sus polémicas con Newton acerca de la paternidad de la ‘ley de la gravitación universal’.
Otro problema, arrastrado del copernicanismo, es la cuestión de por qué los cuerpos pesados caen sobre la superficie de la Tierra. Problema que ha llevado a los historiadores de la ciencia y la Filosofía a caracterizar a la Física moderna por uno de sus rasgos más distintivos: el ‘principio de inercia’. La Física moderna estudia en primer lugar el movimiento de los cuerpos que nos rodean.
El 'principio de inercia' afirma que un cuerpo abandonado a sí mismo permanece en estado de reposo, o de movimiento, tanto tiempo como esté sin someterse a la acción de una fuerza exterior cualquiera.
Este principio es por primera vez enunciado por René Descartes (31 de marzo de 1596-11 de febrero de 1650), filósofo, matemático y físico francés, considerado como el padre de la Filosofía moderna y uno de los nombres más destacados de la ‘revolución científica’.
Como suele ocurrir con los grades filósofos, la importancia de la filosofía cartesiana desborda ampliamente el marco de la filosofía. La Ilustración y la explosión científica europea surgen del racionalismo iniciado por él. Un racionalismo volcado hacia la Física, e interesado por las pasiones que Descartes trata de describir.
La concepción cartesiana de la naturaleza se caracteriza por notas distintivas que van a estar presentes en toda la modernidad, y que van a orientar el desarrollo científico. Son:
A partir de su inmutabilidad se derivan las leyes de la naturaleza de Descartes:
Descartes contestó que estos cuerpos son empujados hacia la Tierra por impactos procedentes de los corpúsculos de aire del vórtice centrado en la tierra, explicación corpuscular de la gravedad en 1644, de gran importancia para el paso al newtonianismo.
Isaac Newton (1643-1727). Nacido un año después de muerto Galileo, suele considerársele uno de los protagonistas de la ‘Revolución científica’ del siglo XVII y el padre de la mecánica moderna. Es el creador de la Ley de Gravitación Universal, cuya importancia supone la expresión como una teoría matemática capaz de explicar el movimiento de los cuerpos celestes.
Newton centró su atención en este problema a partir de 1666, descubriendo los valores matemáticos que regían la caída de los planetas
y los objetos pesados. Estos trabajos fueron el preludio para la publicación de los Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, en el año 1687, en los que establece las bases de la ciencia moderna.
Con sus aportaciones se demuestra por primera vez y de una vez, que el Universo se rige por leyes universales y principios mecánicos susceptibles de ser comprendidos por los seres humanos.
Dentro de este ambiente promulga sus leyes, tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la dinámica, en particular aquellos relativos al movimiento de los cuerpos en el Universo.
Eliminan de modo definitivo el empirismo en la explicación de los movimientos celestes. Son:
Se dice que Newton fue inspirado por la caída de una manzana para imaginar el efecto de la gravedad, comprobado que esto es una leyenda, sirve como herramienta para entender la fuerza de la gravitación. La misma fuerza gravitatoria que hace caer la manzana se extiende hacia la Luna, y si no fuera por ella la luna escaparía de la órbita terrestre.
La Ley de la gravitación universal dice: ''Dos cuerpos se atraen uno al otro con una fuerza que es directamente proporcional a la masa de cada uno e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.‘‘
Newton y Hooke dieron un paso que tuvo enormes consecuencias, guiados por la idea cartesiana por el que el mecanismo que regia las caídas terrestres y celestes era el mismo, sugirieron que la fuerza que atraía a los planetas hacia el Sol y la Luna a la Tierra, era la misma que la que causaba la caída de "piedras y manzanas".
Tras la publicación de los Principios Matemáticos, se transforma la navegación marítima. A partir de 1670 aproximadamente, utilizando instrumentos modernos de latitud y los mejores relojes disponibles se ubica cada lugar de la Tierra en un planisferio o mapa, calculando su latitud y su longitud.
Los requerimientos de la navegación supusieron un empuje para el desarrollo de observaciones astronómicas e instrumentos más precisos, constituyendo una base de datos creciente para los científicos.
Isaac Newton extiende a los cuerpos celestes las teorías de la gravedad terrestre, inventando así la ‘mecánica celeste’, con lo que se explica el movimiento de los planetas y se logra unir el vacío entre las leyes de Kepler y la dinámica de Galileo. Esto también supuso la primera unificación de la Astronomía y la Física.
El progreso de la nueva ciencia va a ser imparable.
A partir de los Principia, todo el Universo queda atado en función de un solo concepto: la fuerza gravitatoria. Por fin, el hombre podía comprender el ‘gran reloj del cosmos’
recurriendo a leyes matemáticas universales.
Paralelamente, la concepción de un perfecto, eterno, mundo constituido por átomos, había cambiado para muchos hombres la imagen de la propia divinidad. En el universo-reloj, dios pasa a aparecer como simple relojero, abandonando al hombre a sí mismo después de puesto en marcha.
A la muerte de Newton acaecida en 1727, la mayoría de los científicos y hombres cultivados concebían el Universo como un espacio infinito y neutro, donde moraban un número infinito de corpúsculos sometidos a leyes pasivas como la de la inercia, reemplazando definitivamente al simple Universo aristotélico.
El pensamiento científico siempre se encuentra en el interior de un cuadro de ideas, de principios fundamentales, de evidencias axiomáticas que pertenecen al campo de la Filosofía, especialmente en Astronomía y Física.
El siglo XVII termina siendo escenario de violentos conflictos entre filosofías naturales rivales, de luchas entre lo viejo y lo nuevo. Muchas ciencias experimentaron reorientaciones fundamentales: en astronomía, física, química, desde el punto vista metodológico, y sin duda uno de los más importantes: en matemáticas, cuyos adelantos dieron a esta ciencia la posibilidad de calcular y controlar aspectos que antes habían sido impresionistas.
Consideradas colectivamente, este conjunto de investigaciones supusieron sucesivas reformulaciones de fundamentos hasta que, especialmente con Newton, se llega a una síntesis coherente, de extraordinario alcance y capaz tanto de solucionar problemas cotidianos, como de servir de germen a futuras investigaciones.
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