La nave de galileo

La nave de Galileo se refiere a dos experimentos de física, un experimento mental y un experimento real, realizados por Galileo Galilei, el físico y astrónomo de los siglos XVI y XVII. Los experimentos se crearon para argumentar la idea de una Tierra en rotación en oposición a una Tierra estacionaria alrededor de la cual giraban el Sol, los planetas y las estrellas.

Un argumento que se usó en ese momento fue que si la Tierra estuviera rotando, habría efectos detectables en las trayectorias de proyectiles o cuerpos que caen.

Experimento de mástil de barco

En 1616, después de que Galileo ya se preocupara por ser blanco de sospechas de la Inquisición, recibió una carta de monseñor Francesco Ingoli que enumeraba argumentos científicos y teológicos contra el copernicanismo. Como parte de una larga respuesta de 1624, Galileo describió el experimento de dejar caer una piedra desde el mástil de un barco que se movía suavemente y observar si la piedra golpeaba en la base del mástil o detrás de él. Varias personas habían discutido el experimento en términos teóricos, y algunos afirmaron haberlo hecho, con informes contradictorios sobre el resultado. Por ejemplo, Jean Buridan, Nicolas Oresme, Nicolaus Cusanus, Clavius y Giordano Bruno habían discutido previamente experimentos reales o mentales similares a este.

Galileo le dijo a Ingoli (traducido por Stillman Drake):

He sido dos veces más bien un filósofo que los otros porque, al decir lo contrario del efecto, también han añadido la mentira de que han visto esto por experimento; y he hecho el experimento antes de lo cual, el razonamiento físico me había persuadido de que el efecto debe resultar como lo hace.

Galileo también discutió el experimento en su Diálogo sobre los dos principales sistemas mundiales (día 2), pero sin ninguna afirmación de que realmente se llevó a cabo. Un experimento similar discutido por Galileo y otros autores como Oresme, Clavius y Bruno es aquel en el que se lanza un proyectil directamente hacia arriba desde la superficie de la tierra. Un argumento común aristotélico-escolástico era que si la superficie de la tierra se movía hacia el este, entonces en este experimento el proyectil aterrizaría al oeste del punto de lanzamiento, contrariamente a la observación.

1632 experimento mental

El libro de Galileo de 1632 Diálogo sobre los dos principales sistemas mundiales consideró (el segundo día) todos los argumentos comunes entonces vigentes contra la idea de que la Tierra se mueve. Una de ellas es que si la Tierra estuviera girando sobre su eje, entonces todos nos estaríamos moviendo hacia el este a miles de kilómetros por hora, por lo que una pelota que se dejara caer directamente desde una torre aterrizaría al oeste de la torre, que se habría movido una cierta distancia. Oriente en el ínterin. De manera similar, decía el argumento, una bala de cañón disparada hacia el este aterrizaría más cerca del cañón que una disparada hacia el oeste porque el cañón que se mueve hacia el este alcanzaría parcialmente la bala. Para contrarrestar tales argumentos, el libro observa que una persona en un barco que se mueve uniformemente no tiene sentido del movimiento y, por lo tanto, una bala de cañón lanzada desde la parte superior del mástil caería directamente al pie. Para probar este punto, el abogado ficticio de Galileo, Salviati, propuso el experimento que se describe a continuación para mostrar el principio clásico de la relatividad según el cual no hay observación interna (es decir, sin, por así decirlo, mirar por la ventana) mediante la cual uno pueda distinguir entre un sistema que se mueve uniformemente desde uno en reposo. Por lo tanto, dos sistemas que se mueven sin aceleración son equivalentes y el movimiento sin aceleración es relativo. Casi tres siglos después, Albert Einstein aplicó esta noción a las leyes de la electricidad y el magnetismo (ecuaciones de Maxwell). Esto condujo a la formulación de la teoría especial de la relatividad, una reafirmación del argumento de Galileo teniendo en cuenta las conocidas leyes de la gravitación y el electromagnetismo.

La propuesta

El experimento de Salviati es el siguiente:

Cállese con un amigo en la cabina principal debajo de cubiertas en un barco grande, y tener allí algunas moscas, mariposas, y otros pequeños animales voladores. Tener un gran tazón de agua con algunos peces en él; colgar una botella que vacía caer por gota en un vaso ancho debajo de él. Con la nave parada quieta, observe cuidadosamente cómo los pequeños animales vuelan con igual velocidad a todos los lados de la cabina. Los peces nadan indiferentemente en todas las direcciones; las gotas caen en el vaso debajo; y, al lanzar algo a su amigo, usted necesita tirarlo no más fuertemente en una dirección que otra, las distancias siendo iguales; saltar con sus pies juntos, pasas espacios iguales en cada dirección. Cuando usted ha observado todas estas cosas cuidadosamente (aunque sin duda cuando el barco está de pie todavía todo debe suceder de esta manera), tenga el barco proceder con cualquier velocidad que desee, siempre y cuando el movimiento sea uniforme y no fluctuando de esta manera y eso. Usted descubrirá no el menor cambio en todos los efectos nombrados, ni se podría decir de ninguno de ellos si el barco se estaba moviendo o de pie todavía. Al saltar, pasarás en el suelo los mismos espacios que antes, ni harás saltos más grandes hacia la popa que hacia la proa, a pesar de que el barco se mueve bastante rápido, a pesar de que durante el tiempo que estás en el aire el piso debajo de ti irá en una dirección opuesta a tu salto. Al lanzar algo a tu compañero, no necesitarás más fuerza para llevarlo a él si está en la dirección del arco o la popa, con ti mismo situado enfrente. Las gotas caerán como antes en el recipiente debajo sin caer hacia la popa, aunque mientras las gotas están en el aire el barco corre muchos lazos. Los peces en su agua nadarán hacia la parte delantera de su tazón sin más esfuerzo que hacia la espalda, y irán con igual facilidad a cebo colocado alrededor de los bordes del tazón. Finalmente las mariposas y moscas continuarán sus vuelos indiferentemente hacia todos los lados, ni sucederá que se concentren hacia la popa, como si se cansara de mantenerse al día con el rumbo de la nave, de la cual se habrán separado durante largos intervalos manteniéndose en el aire. Y si el humo se hace quemando un poco de incienso, se verá subiendo en forma de una pequeña nube, permaneciendo quieto y moviéndose no más hacia un lado que el otro. La causa de todas estas correspondencias de efectos es el hecho de que el movimiento de la nave es común a todas las cosas contenidas en ella, y también al aire. Por eso dije que debías estar por debajo de las cubiertas; porque si esto tuviera lugar arriba en el aire libre, que no seguiría el curso del barco, se verían diferencias más o menos notables en algunos de los efectos señalados.

Diálogo sobre los dos sistemas mundiales principales, traducido por Stillman Drake, University of California Press, 1953, pp. 186 - 187 (Second Day).