Teoria geocèntrica

En astronomia, la teoria geocèntrica (del grec , geokentrikó, centrat en la Terra) és aquella que col·loca el planeta Terra immòbil en el centre de l'univers, i la resta dels planetes, el Sol i les estrelles giren al seu voltant. Aquesta creença fou habitual en la Grècia antiga i a la Xina, i va sobreviure fins al començament de l'edat moderna; a partir de finals del  fou substituït gradualment pel model heliocèntric. Avui dia, la cosmologia geocèntrica sobreviu com a element literari dins la ciència-ficció.

La teoria va ser formulada per Aristòtil al  i completada per Claudi Ptolemeu el . Normalment, els filòsofs grecs i medievals combinaven el model geocèntric amb una Terra esfèrica, diferent al model d'una Terra plana relacionat amb altres mitologies. Es creia també que el moviment dels planetes era circular i no el·líptic, una visió que no es posaria en dubte en la cultura occidental fins al .

Grècia clàssica 
El model geocèntric formà part de l'astronomia i filosofia gregues des de molt aviat, i apareix ja a la filosofia presocràtica; dos fenòmens, fàcilment observables, semblava que donaven suport a la idea que la Terra era al centre de l'univers. El primer és que el Sol, les estrelles i els planetes semblen girar al voltant de la Terra, els de més al nord de manera contínua i els propers a l'Equador sortint i posant-se cada dia. El segon, la percepció habitual que la Terra és sòlida i estable, i que no es mou sinó que roman immòbil.

El segle VI aC, Anaximandre de Milet proposà una cosmologia en què la Terra es configurava com un cilindre situat a la part superior del centre de tot. El Sol, la Lluna i els planetes eren forats en rodes invisibles que envoltaven la Terra; a través dels forats, els éssers humans podien veure el foc que s'hi amagava al darrere. Aproximadament en la mateixa època, i a partir de l'observació dels eclipsis, els pitagòrics deduïren que la Terra era una esfera, però que no es trobava al centre sinó que es movia al voltant d'un foc invisible. Més endavant, aquestes dues visions es van combinar, i a partir del  els grecs més cultivats pensaven que la Terra era una esfera al centre de l'univers.

El , dos influents filòsofs grecs, Plató i el seu deixeble Aristòtil, van realitzar escrits basats en el model geocèntric. Segons Plató, la Terra era una esfera, immòbil al centre de l'univers, i les estrelles i planetes es trobaven al seu voltant en esferes o cercles, seguint l'ordre següent (de dins cap enfora): Lluna, Sol, Venus, Mercuri, Mart, Júpiter, Saturn i estrelles fixes. Al Mite d'Er, part de La República, Plató descriu el cosmos com l"Eix de la necessitat", servit per les Sirenes i les tres Moires. Èudox de Cnidos, que va treballar amb Plató, va desenvolupar una explicació menys mítica i més matemàtica del moviment dels planetes, basant-se en l'afirmació de Plató que tots els fenòmens celestes poden explicar-se amb un moviment circular uniforme. Aristòtil va aprofundir en el sistema d'Èudox: la Terra esfèrica és al centre de l'univers, i tots els cossos celestes estan encastats a 56 esferes concèntriques (el nombre és tan alt perquè calen diverses esferes transparents per a cada planeta) que giren al voltant de la Terra. La Lluna, en trobar-se a l'esfera més interior, entra en contacte amb el regne de la Terra i n'és contaminada, cosa que causa les taques fosques i les fases lunars; així, no és perfecta com els altres cossos celestes, que brillen amb llum pròpia.

La creença en el model geocèntric es fonamentava en gran part en diverses observacions importants. D'entrada, si la Terra es mogués realment, caldria ser possible observar el canvi de posició de les estrelles fixes degut a la paral·laxi, és a dir, que les formes de les constel·lacions haurien de canviar considerablement durant l'any, tret que les estrelles es trobessin tan allunyades que el seu canvi de posició fos indetectable. La paral·laxi estel·lar no fou detectada fins al , ja que les estrelles efectivament es troben tan lluny de la Terra que l'efecte és extremadament petit, de manera que els grecs van decantar-se per l'explicació més senzilla: la Terra no es movia, i la manca de paral·laxi fou considerat una flaca bàsica de qualsevol teoria no geocèntrica.

D'altra banda, Venus mostra poques variacions de brillantor, i d'aquí es deduïa que es trobava sempre a la mateixa distància de la Terra, fet que s'explica millor amb un model geocèntric que amb un d'heliocèntric, però que en realitat és a causa del fet que la pèrdua de lluminositat produïda per les seves fases queda compensada per l'augment de la seva mida aparent a causa de la seva distància variable a la Terra.

Un altre suport a la teoria era la idea, plantejada per Aristòtil, que l'estat natural dels objectes pesants, com és la Terra, és el repòs, i que per a desplaçar-los cal alguna mena de força. Alguns creien també que la rotació de la Terra sobre el seu eix farien que l'atmosfera, i els objectes que s'hi trobaven, com ara els núvols i els ocells, es quedarien enrere.

Tanmateix, un dels problemes principals dels models d'Èudox i d'Aristòtil, basats en esferes concèntriques, era que no podien explicar els canvis en la brillantor dels planetes, causats per la seva distància variable.

Sistema ptolemaic 

Tot i que els principis del geocentrisme grec van ser establerts per Aristòtil, el seu sistema no es va considerar com a estàndard, a diferència del de Claudi Ptolemeu, desenvolupat el . La seva principal obra astronòmica, l'Almagest, fou la culminació de segles de treball d'astrònoms hel·lènics i babilonis, i, durant més d'un mil·lenni, els astrònoms europeus i de l'islam l'acceptaren com a model cosmològic correcte. És a causa de la seva influència que el sistema ptolemaic s'identifica de vegades com a sinònim del model geocèntric.

Ptolemeu afirmava que la terra era al centre de l'Univers, a partir de la simple observació que, en tot moment, la meitat de les estrelles es trobaven sobre l'horitzó i l'altra meitat per sota d'ell, i de la creença que totes elles es trobaven a la mateixa distància del centre de l'univers. Si la Terra estigués gaire desplaçada del centre, la divisió entre les estrelles visibles i les no visibles no seria idèntica.

En el sistema ptolemaic, cada planeta és mogut per cinc o més esferes; una d'elles n'és el deferent, un cercle el centre del qual és un punt situat entre l'equant i la Terra. Una altra esfera és l'epicicle, ancorat en el deferent, i en què el planeta està ancorat. El deferent gira al voltant de la Terra, mentre que l'epicicle gira dins el deferent, fent que el planeta es mogui més lluny o més a prop de la Terra en diferents punts de la seva òrbita, i fins i tot pugui alentir-se, aturar-se i retrocedir (moviment retrògrad). Els epicicles de Venus i Mercuri estan sempre centrats en una línia entre la Terra i el Sol (amb Mercuri més a prop de la Terra), cosa que explica per què són sempre tan propers en el cel.

L'ordre ptolemaic de les esferes, a partir de la Terra, és el següent:
 Lluna
 Mercuri
 Venus
 Sol
 Mart
 Júpiter
 Saturn
 Estrelles fixes

El model deferent-epicicle havia estat utilitzat pels astrònoms grecs durant segles, com també la idea de l'"excèntric" (un deferent lleugerament descentrat respecte a la Terra). A la il·lustració, el centre del deferent no és la Terra sinó X, convertint-lo en excèntric. Malauradament, el sistema disponible a l'època de Ptolemeu no concordava completament amb les observacions, tot i que es considerava una millora considerable respecte al sistema d'Aristòtil. De vegades, la mida d'un bucle retrògrad d'un planeta (especialment el de Mart) era més petit, i altres vegades més gran, i va ser això el que va impulsar la idea dels equants. L'equant era un punt, proper al centre de l'òrbita del planeta, des del qual a un observador li semblaria que el centre de l'epicicle del planeta es movia sempre a la mateixa velocitat. Per tant, el planeta es movia realment a velocitats diferents quan l'epicicle era a punts diferents del seu diferent. En utilitzar l'equant, Ptolemeu afirmava mantenir el moviment uniforme i circular, però a molts no els agradava perquè no creien en la teoria del moviment circular uniforme de Plató. Finalment, el sistema resultant que fou àmpliament acceptat a Occident fou un de poc manejable per a ulls moderns: cada planeta necessitava un epicicle que orbitava a un deferent i desplaçat a un equant diferent per a cada planeta. Tanmateix, predeia diversos moviments celestes, incloent el començament i final dels moviments retrògrads, amb força exactitud per a l'època.

Geocentrisme i sistemes rivals 
No tots els grecs acceptaven el model geocèntric. S'ha esmentat ja el sistema pitagòric: alguns pitagòrics creien que la Terra era un de diversos planetes que giren al voltant d'un foc central. Hicetes i Ecfant de Siracusa, dos pitagòrics del , i Heràclides Pòntic del , creien que la Terra girava sobre el seu eix però que romania al centre de l'univers; un sistema d'aquestes característiques es pot seguir considerant com a geocèntric, i Jean Buridan el va reviscolar a l'edat mitjana. De vegades també es diu que Heràclides Pòntic afirmà que tant Venus com Mercuri giraven al voltant del Sol i no de la Terra, però no n'hi ha proves clares. Marcià Capel·la va col·locar clarament Mercuri i Venus en epicicles al voltant del Sol.

Aristarc de Samos fou el més radical; va escriure una obra, que no ha perdurat, sobre l'heliocentrisme, dient que el Sol era al centre de l'univers mentre que la Terra i els altres planetes hi orbitaven. Aquesta teoria no fou gaire popular i només se'n coneix un seguidor, Seleuc de Selèucida.

Sistema Maragha 
La revolució Maragha fa referència a la revolució de l'escola de Maragheh (actual Iran) contra l'astronomia ptolemaica. L'escola de Maragha era una tradició astronòmica iniciada a l'observatori de Maragheh i continuada pels astrònoms de Damasc i Samarcanda. Com els seus antecessors andalusins, els astrònoms Maragha van intentar solucionar el problema dels equants i desenvolupar configuracions alternatives al model ptolemaic, i van tenir més èxit que aquells en crear configuracions no ptolemaiques que eliminaven l'equant i l'excèntric, van ser més exactes en la predicció numèrica de posicions planetàries i van acostar-se més a les observacions empíriques. Alguns dels astrònoms Maragha més importants foren Mo'ayyeduddin Urdi (mort el 1266), Nasīr al-Dīn al-Tūsī (1201-1274), 'Umar al-Katibi al-Qazwini (mort el 1277), Qutb al-Din al-Shirazi (1236-1311), Sadr al-Sharia al-Bukhari (mort cap al 1347), Ibn al-Shatir (1304-1375), Ali al-Qushji (mort cap al 1474), al-Birjandi (mort el 1525) i Xams al-Din al-Khafri (mort el 1550).

Ibn Al-Shatir, l'astrònom damasquí (1304-1375), va escriure una important obra de títol Kitab Nihayat al-Sul fi Tashih al-Usul ("Una investigació definitiva quant a la rectificació de la teoria planetària") sobre una teoria que es desviava considerablement del sistema ptolemaic conegut a l'època. En el seu llibre Ibn al-Shatir, an Arab astronomer of the fourteenth century ("Ibn al-Shatir, astrònom àrab del "), E.S. Kennedy escrigué: "el que és més interessant, però, és que la teoria lunar d'Ibn al-Shatir, tret de diferències trivials en els paràmetres, és idèntica a la de Copèrnic (1473-1543)". La descoberta que els models d'Ibn al-Shatir són matemàticament idèntics als de Copèrnic plantejava l'interessant tema d'una possible transmissió d'aquests models a Europa.

Sistema copernicà 
El 1543, el sistema geocèntric es va enfrontar amb el seu primer competidor seriós amb la publicació de De revolutionibus orbium coelestium, de Nicolau Copèrnic, en què es postulava que la Terra i els altres planetes giraven al voltant del Sol. El sistema geocèntric, però, encara va estar en vigor durant molts anys, ja que, a l'època, el sistema copernicà no oferia prediccions millors que les del geocentrisme, i plantejava problemes tant a la filosofia natural com a les Escriptures.

Amb la invenció del telescopi el 1609, les observacions fetes principalment per Galileo Galilei, com ara la que Júpiter té llunes, van posar en dubte alguns dels principis del geocentrisme, tot i que no representaven una amenaça seriosa.

El desembre de 1610, Galileu observà amb el seu telescopi que, igual que la Lluna, Venus mostrava totes les fases. Aquesta característica era incompatible amb el sistema ptolemaic, però era una conseqüència natural del sistema heliocèntric.

Ptolemeu havia situat el deferent i l'epicicle de Venus completament dins l'esfera del Sol (entre el Sol i Mercuri), però això era totalment arbitrari; també podia haver intercanviat els dos planetes posant-los a l'altra banda del Sol, o fer-ne qualsevol altra combinació mentre es trobessin sempre prop d'una línia entre la Terra i el Sol. En aquest cas, si el Sol és l'origen de tota la llum, i seguint el sistema ptolemaic:
 Si Venus és entre la Terra i el Sol, la fase de Venus ha de ser sempre creixent (menys del 50% il·luminat) o nova.
 Si Venus és més enllà del Sol, la fase de Venus ha de ser sempre minvant (més del 50% il·luminat) o plena.

Galileu, però, va veure Venus primer petit i en fase plena, i després gran i en fase creixent; els astrònoms de l'època van considerar que, si aquestes observacions es confirmaven, això seria totalment incompatible amb la cosmologia ptolemaica. Com a resultat, la competició de dècades posteriors entre cosmologies astronòmiques es va centrar en variacions del sistema de Tycho Brahe (en el qual la Terra segueix al centre de l'univers, i el Sol i la Lluna giren al seu voltant, però la resta dels planetes orbiten al voltant del Sol en un gran conjunt d'epicicles), o en variacions del sistema copernicà.

Sovint es diu que el model heliocèntric de Nicolau Copèrnic va invalidar el model de Claudi Ptolemeu. És interessant el que escriu el físic Stephen Hawking al respecte:

Gravitació 
Johannes Kepler, després d'analitzar les observacions de Tycho Brahe, construí les seves tres lleis el 1609 i el 1619, basant-se en una visió heliocèntrica en què els planetes es mouen en trajectòries el·líptiques. Utilitzant aquestes lleis, fou el primer astrònom que predigué correctament un trànsit de Venus (el de l'any 1631).

El 1687, Isaac Newton desenvolupà la seva llei de la gravitació universal, que introduí la gravetat com la força que manté tant la Terra com els planetes movent-se en el cel i evita que l'atmosfera s'escapi a l'espai; això va possibilitar que els científics construïssin ràpidament un model heliocèntric plausible per al sistema solar.

El 1838, l'astrònom Friedrich Wilhelm Bessel va mesurar correctament la paral·laxi de l'estrella 61 Cygni, refutant així l'afirmació de Ptolemeu que la paral·laxi no existia.

Un marc geocèntric és útil per a moltes activitats quotidianes i la majoria d'experiments de laboratori, però no és tan encertat utilitzar-lo per a mecànica del sistema solar i viatges espacials, en què és més útil utilitzar-ne un d'heliocèntric. En canvi, l'astronomia galàctica i extragalàctica se simplifica si el Sol no es considera ni immòbil ni al centre de l'univers, sinó girant al voltant del centre de la Via Làctia.

Geocentrisme actual 
Alguns seguidors de determinades religions interpreten les escriptures sagrades literalment, i afirmen que la Terra és el centre físic de l'univers. Això fa necessari que sigui el Sol el que giri al voltant de la Terra, i no al contrari, perquè si la Terra es mogués no podria ser contínuament al centre de l'univers; això es coneix com a geocentrisme modern. Els astròlegs, independentment que creguin o no en el geocentrisme com a principi, segueixen utilitzant-lo també en els seus càlculs.

L'associació contemporània Association for Biblical Astronomy, dirigida pel físic Dr. Gerhardus Bouw, sosté una versió modificada del model de Tycho Brahe, que anomenen "geocentricitat", però la majoria dels grups religiosos de l'actualitat accepten el model heliocèntric. En un estudi, el Dr. Jon D. Miller de la Northwestern University, (Chicago, Illinois), expert en el nivell de comprensió de la ciència i la tecnologia del públic en general, va descobrir que, avui dia, un 20% dels americans creu que el Sol gira al voltant de la Terra.

Planetaris 
El model geocèntric (ptolemaic) del sistema solar segueix sent d'interès per als fabricants de planetaris, ja que, per raons tècniques, el moviment de tipus ptolemaic té alguns avantatges sobre el copernicà pel que fa als aparells que generen la llum dels planetes. L'esfera celeste, utilitzada en educació, i de vegades en navegació, també es basa en un sistema geocèntric.

Ciència-ficció 
La ciència-ficció d'història alternativa ha produït una certa quantitat de literatura interessant basant-se en la idea que Terres i universos alternatius podrien tenir lleis físiques i cosmològiques que són en essència ptolemaiques i aristotèliques. Aquesta subcategoria s'inicià amb el relat Sail On! Sail On! (1952), de Philip José Farmer, en el qual Colom té accés a la tecnologia de ràdio i navega més enllà del final de la Terra (plana), en comptes de descobrir les Amèriques, en el seu univers geocèntric alternatiu de 1492.

Celestial Matters (1996), de Richard Garfinkle, es desenvolupa en un cosmos geocèntric més elaborat, en què la Terra està dividida per dues faccions en lluita que poden volar dins d'un univers alternatiu basat en l'astronomia ptolemaica, la física aristotèlica i el pensament daoista. Malauradament, les dues superpotències porten lluitant mil anys en una guerra, des dels temps d'Alexandre Magne.

Bibliografia 
 
 Dreyer, J. L. E., A History of Astronomy from Thales to Kepler. 2nd edition. New York: Dover Publications, 1953.
 Evans, James, The History and Practice of Ancient Astronomy. New York: Oxford University Press, 1998.
 Heath, Thomas, Aristarchus of Samos. Oxford: Clarendon Press, 1913
 Hoyle, Fred, Nicolaus Copernicus, 1973.
 Koestler, Arthur, The Sleepwalkers: A History of Man's Changing Vision of the Universe, 1959, Penguin Books, 1986 edition: , 1990 reprint: 
 Kuhn, Thomas S., The Copernican Revolution. Cambridge: Harvard Univ. Pr., 1957. 
 
 Walker, Christopher, ed. Astronomy before the telescope. London: British Museum Press, 1996.

Referències

Vegeu també 
 Esfera celeste
 Firmament
 Heliocentrisme
 Teoria científica obsoleta

Enllaços externs 

 Animació de la perspectiva geocèntrica del sistema solar l'any 150
 Demostració de la complexitat de les òrbites observades en assumir un model geocèntric del sistema solar 
 Official Geocentricity Website, Association for Biblical Astronomy
 Explicació de Ptolemeu del moviment retrògrad
 Sistema astronòmic de Ptolemeu 

Sistema solar