"Si he visto más lejos, fue subiéndome sobre los hombros de gigantes" Newton a Hooke, 1676

Son cuatro los gigantes en que Newton se apoyó: Nicolás Copérnico, Tycho Brahe y Johannes Kepler, desde la perspectiva astronómica, así como Galileo Galilei, el fundador de la ciencia experimental, desde el punto de vista físico.

Veinte años antes del descubrimiento de América, nace Copérnico en la ciudad polaca de Torun. Estudió primero matemáticas en Cracovia y luego medicina y derecho canónico en Italia, donde se interesó por la astronomía. Copérnico resucitó, para explicar las posiciones planetarias, la vieja idea heliocéntrica de Aristarco. Sin embargo, aunó sus conocimientos matemáticos al de las tablas astronómicas y con ello inició la revolución científica que destronó a la ciencia griega; tal revolución habría de culminar con Newton, ciento cincuenta años después. Con el sistema copernicano era simple explicar por qué los planetas más cercanos al Sol, Mercurio y Venus, no se alejarían, vistos desde la Tierra, más allá de una cierta distancia del Sol, y por qué Marte, Júpiter y Saturno aparentemente podrían sumirse en el cielo. No obstante, el sistema planetario de Copérnico, con sus órbitas circulares, no podía prescindir de los epiciclos, que lo complicaban igual que al sistema ptolemaico.

En la católica Polonia, Copérnico llegó a ser canónigo de la Catedral de Frauenberg, donde hoy se halla enterrado. Dada la posición de la Iglesia, las ideas copernicanas eran arriesgadas y el gran sabio polaco sólo se atrevió, por allí de 1530, a circular en forma manuscrita sus ideas sobre el sistema del mundo. Finalmente, y consciente del riesgo que ello implicaba, se decidió a publicar su famoso libro De revolutionibus orbium coelestium, que hábilmente dedicó al papa Pablo III. Muchas historias corren sobre este famoso libro que, como otros tratados científicos de esos primeros siglos de la ciencia occidental, tuvo una historia azarosa. Se dice, por ejemplo, que el matemático alemán Rheticus, discípulo de Copérnico, fue quien lo convenció de publicar su manuscrito, prometiéndole hacerse cargo de cuidar la edición. El matemático dejó el encargo a la mitad y pidió a un ministro luterano que supervisara el libro. Dada la firme oposición de Lutero mismo a las ideas de Copérnico, el ministro luterano agregó un prefacio a la obra, donde se afirma que la teoría copernicana era tan sólo un método de cálculo de las posiciones planetarias y no se intentaba con ella describir la realidad. El ministro luterano omitió indicar su nombre en el prefacio, que por mucho tiempo se atribuyó a Copérnico. Unos dicen, también, que el libro llegó a las manos del sabio cuando yacía en su lecho de muerte; sin embargo, esta historia podría ser apócrifa, pues se ha encontrado una copia del libro fechada un mes antes de la muerte del gran pensador polaco.

Un gigante que no creyó en las ideas heliocéntricas de Copérnico fue el astrónomo real de Dinamarca, Tycho Brahe. Noble danés, llamó la atención de su rey al publicar un pequeño fascículo, De Nova Stella, en el que describe su descubrimiento del nacimiento de una nueva estrella el 11 de noviembre de 1572. En realidad Tycho observó lo que ahora llamamos una nova, que es una estrella que explota y por ello su brillo aumenta de súbito. Para el ojo desnudo de Tycho, que observaba el cielo sin que aún hubiera telescopios, la nova pareció una nueva estrella. Por ello, su pequeño libro arremetió contra la idea aristotélica de un cielo impasible y perfecto. El rey Federico II decidió servir de mecenas al astrónomo y financió con largueza el primer observatorio real. En éste, Tycho observó con cuidado un cometa y demostró que su órbita alargada debería cortar a la de los planetas. Un golpe más a las teorías de Aristóteles y a la existencia de las esferas planetarias en que muchos astrónomos creían en esa época.

En 1597, cuatro años antes de su muerte, Tycho emigró a Praga, por aquel entonces parte de Alemania. Allí recolectó sus observaciones, tomadas con gran paciencia durante muchos años, y preparó sus tablas de los movimientos planetarios. Aunque continuaba en la creencia firme de que la Tierra no se mueve, legó a su alumno Kepler sus valiosísimas tablas, preparando así el camino a la síntesis newtoniana. Por todo ello Tycho tiene un bien ganado lugar entre los gigantes científicos del siglo XVI.

Kepler y Galileo nacen con siete años de diferencia, uno en 1571 en Alemania, y el segundo en 1564 en Pisa, la ciudad de la torre inclinada. El astrónomo alemán, versado en matemáticas, recibió como herencia de su maestro Tycho las tablas planetarias, que incluían los movimientos de Marte. Kepler era un místico y, como muchos astrónomos de su época, dado a la astrología. Creía que los planetas en su viaje emiten música, y trató de cuantificar algo semejante a una teoría platónica del movimiento planetario. Buscó en vano aprovechar los sólidos platónicos, aquellos que son regulares, para entender las observaciones de Tycho. Finalmente intentó una órbita ya no circular y llegó a la elipse, una de las curvas cónicas que había estudiado siglos antes Apolonio.

La elipse es una curva que todos hemos visto: basta iluminar una pared plana con una linterna que emite un cono de luz; en la pared se ve un círculo achatado, que tiene dos ejes perpendiculares entre sí, llamados mayor y menor. Además, la elipse tiene dos focos, alojados a lo largo del eje mayor. De hecho, una elipse se define como aquella curva trazada por los puntos colocados de tal forma que la suma de sus dos distancias a los focos sea constante. Esta definición da la base para la técnica —llamada de los jardineros, pues a veces éstos la emplean para dibujar la forma de un rodete de flores— que se usa para construir una elipse: clávense dos alfileres en un papel plano y amárrense a ellos un hilo sin tensar. Luego, con la punta de un lápiz ténsese el hilo y deslícese la punta del lápiz sobre el papel. La curva que resulta es una elipse.

Pues bien, primero Kepler encontró que Marte seguía en su viaje una elipse, en uno de cuyos focos se hallaba el Sol. Luego pudo también ajustar elipses a las órbitas de los otros planetas; en todas ellas, el Sol ocupaba un foco de la órbita. Este es el contenido de la primera ley de Kepler, que publicó en su libro Astronomía Nova en 1609. En este libro aparece, también por primera vez, la que ahora se conoce como segunda ley de Kepler: una línea recta que une el planeta con el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales cuando el planeta recorre su órbita. Con todo ello, Kepler terminaba con las especulaciones griegas sobre el sistema planetario y se establecía el sistema heliocéntrico, con lo cual se destruían las órbitas circulares y sus molestos epiciclos. Para que el Sol controlara el movimiento de los planetas, habría de ejercer una fuerza sobre éstos. Kepler siguió en este punto las ideas del médico y físico inglés William Gilbert, autor del famoso libro sobre imanes De Magnete, y aceptó que la atracción del Sol era en alguna forma de origen magnético. Galileo mismo no llegó a conclusiones mejores. Sería Newton el que daría, al introducir la ley de la gravitación universal medio siglo después, una explicación más razonable.

Muchas otras contribuciones científicas se deben a Kepler. En un libro pleno de misticismo esconde su tercera ley: el cuadrado del periodo del planeta es proporcional al cubo de su distancia al Sol. O, más precisamente, el cuadrado del tiempo de recorrido de un planeta alrededor del Sol crece como el semieje mayor de la órbita planetaria elevado a la tercera potencia. Además, Kepler mejoró el telescopio que había recibido de Galileo y estudió la reflexión de la luz por espejos parabólicos, por lo cual podría considerarse como uno de los fundadores de la óptica moderna. Por todo ello, el científico alemán tiene un bien ganado lugar entre los gigantes que Newton mencionó.