Observant el planeta Júpiter, Galileu va descobrir que estava acompanyat d’uns quants satèl·lits petits o llunes que orbitaven al seu voltant. D’allò es deduïa que no tots els cossos havien d’orbitar directament al voltant de la Terra, com s’havien pensat Aristòtil i Ptolemeu. Encara era possible, evidentment, creure que la Terra estava quieta al centre de l’univers, però que les llunes de Júpiter es movien seguint unes trajectòries extremadament complicades al voltant de la Terra, fet que els donaria l’aparença que orbitaven entorn de Júpiter. Tanmateix, la teoria de Copèrnic era molt més senzilla.
En aquella mateixa època, Kepler va modificar la teoria de Copèrnic i va proposar que els planetes no es movien en trajectòries circulars, sinó el·líptiques. Ara, finalment, les prediccions coincidien amb les observacions. Pel que feia a Kepler, les òrbites el·líptiques eren merament una hipòtesi ad hoc, i una hipòtesi bastant desagradable, ja que les el·lipses eren clarament menys perfectes que els cercles. Després de descobrir, gairebé per accident, que les òrbites el·líptiques casaven bé amb les observacions, Kepler no podia acceptar la seva idea que els planetes giraven al voltant del Sol a causa de forces magnètiques.
A això no s’hi va trobar explicació fins molt més endavant, el 1687, quan Newton va publicar els seus Principia Mathematica Naturalis Causae. Aquesta és probablement l’obra més important que s’ha publicat mai en l’àmbit de la física. Newton no tan sols hi exposava una teoria de com els cossos es movien en l’espai i el temps, sinó que també hi desenvolupava les matemàtiques necessàries per analitzar aquells moviments. A més, Newton postulava una llei de la gravitació universal. Segons aquella llei, tot cos de l’univers experimentava una atracció envers qualsevol altre cos a causa d’una força que era més intensa com més massa tinguessin els cossos i com més a prop estiguessin l’un de l’altre. Era la mateixa força que feia que els objectes caiguessin a terra. La història que a Newton li va caure una poma al cap gairebé segur que és apòcrifa. L’únic que va dir el mateix Newton és que la idea de la gravetat se li va acudir mentre estava assegut en actitud contemplativa i que es va deure a la caiguda d’una poma.
Newton va mostrar que, segons la seva llei, la gravetat fa que la Lluna es mogui seguint una òrbita el·líptica al voltant de la Terra i fa que la Terra i els planetes segueixin trajectòries el·líptiques entorn del Sol. El model copernicà es va desempallegar de les esferes celestials ptolemaiques i, per tant, de la idea que l’univers tenia un límit natural. Les estrelles fixes no semblava que canviessin de posició relativa mentre la Terra girava al voltant del Sol. Per tant, va tornar-se natural suposar que les estrelles fixes eren objectes com el nostre Sol, però que eren molt més lluny. Això plantejava un problema. Newton es va adonar que, d’acord amb la seva teoria de la gravetat, les estrelles s’haurien d’atreure les unes a les altres; per tant, semblava que no podien estar quietes. Si s’atreien, no acabarien totes juntes en algun moment?
En una carta enviada el 1691 a Richard Bentley, un altre destacat pensador d’aquella època, Newton sostenia que això passaria sens dubte si només hi hagués un nombre finit d’estrelles. Però argumentava que si, en canvi, hi havia un nombre infinit d’estrelles distribuïdes més o menys uniformement al llarg d’un espai infinit, això no passaria, perquè no hi hauria cap punt central cap on s’aboquessin totes. Aquest argument és un dels entrebancs amb què un pot topar quan parla sobre la infinitud.
En un univers infinit, qualsevol punt pot ser considerat el centre perquè qualsevol punt té un nombre infinit d’estrelles a cada costat. L’enfocament correcte, com es va descobrir molt més endavant, és partir de la situació finita en què les estrelles s’aboquen totes les unes sobre les altres. Aleshores, un es pregunta com canvien les coses si s’afegeixen més estrelles distribuïdes d’una manera aproximadament uniforme fora d’aquesta regió. Segons la llei de Newton, les estrelles addicionals no aportarien cap diferència a les originals; per tant, les estrelles s’abocarien les unes sobre les altres a la mateixa velocitat. Podem afegir-hi tantes estrelles com vulguem, però sempre acabaran precipitant-se les unes sobre les altres. Ara sabem que és impossible tenir un model estàtic i infinit de l’univers en què la gravetat sigui sempre atractiva.
És interessant adonar-se, pensant en el clima general del pensament d’abans del segle xx, que ningú no va proposar que l’univers s’estigués expandint o contraient. La idea acceptada de manera general era o bé que l’univers havia existit des de sempre en un estat invariable o que havia estat creat en un moment finit del passat més o menys com l’observem avui dia. En part, això pot haver estat conseqüència de la tendència de la gent a creure en veritats eternes, com també al confort que trobaven en el fet de pensar que, encara que envellissin i morissin, l’univers restaria immutable.
Fins i tot els qui es van adonar que la teoria de la gravetat de Newton posava de manifest que l’univers no podia ser estàtic no van pensar a proposar que es podia estar expandint. En canvi, van intentar modificar la teoria fent que la força gravitatòria fos repulsiva a distàncies molt grans. Això no afectava significativament les seves prediccions sobre els moviments dels planetes, però sí que permetia que una distribució infinita d’estrelles es mantingués en equilibri, ja que les forces d’atracció entre estrelles properes quedarien equilibrades per les forces de repulsió dels estels situats més lluny.
No obstant això, ara sabem que un equilibri d’aquesta mena seria inestable. Si les estrelles d’una regió determinada s’acostessin ni que fos una mica entre si, les forces d’atracció entre elles augmentarien i s’imposarien a les forces de repulsió. Això comportaria que les estrelles continuessin precipitant-se les unes sobre les altres. D’altra banda, si les estrelles s’allunyessin una mica les unes de les altres, les forces de repulsió s’imposarien i les farien allunyar encara més.
Una altra objecció a l’univers estàtic infinit se sol atribuir al filòsof alemany Heinrich Olbers. De fet, diversos contemporanis de Newton ja havien plantejat el problema, i l’article d’Olbers del 1823 no va ser ni de bon tros el primer que contenia arguments plausibles sobre aquesta qüestió. Sí que va ser, tanmateix, el primer que va tenir una àmplia difusió. La dificultat és que en un univers estàtic infinit gairebé qualsevol línia visual acabaria a la superfície d’una estrella. Per tant, el que seria esperable és que tot el cel fos tan brillant com el Sol, de nit i tot. El contraargument d’Olbers era que la llum de les estrelles distants quedaria atenuada perquè l’absorbiria la matèria situada entremig. Així i tot, si passés això, la matèria intermèdia finalment s’escalfaria i acabaria sent tan lluent com les estrelles.
L’única manera d’evitar la conclusió que el conjunt del cel nocturn hauria de ser tan resplendent com la superfície del Sol seria que les estrelles no haguessin estat brillant en tot moment, sinó que s’haguessin encès en algun moment finit del passat. En aquest cas, la matèria absorbent potser encara no s’hauria escalfat, o la llum de les estrelles distants encara no ens hauria arribat. I això ens porta a preguntar-nos quina podria haver estat la causa que les estrelles s’encenguessin.
EL COMENÇAMENT DE L’UNIVERS
Evidentment, el començament de l’univers feia molt de temps que era objecte de debat. Segons diverses cosmologies primitives de la tradició jueva/cristiana/musulmana, l’univers va començar en un instant finit i no gaire distant en el passat. Un argument a favor d’aquesta mena de començament era la sensació que hi havia d’haver una primera causa que expliqués l’existència de l’univers.
Un altre argument va ser proposat per sant Agustí en el seu llibre La ciutat de Déu. Agustí d’Hipona va assenyalar que la civilització progressa i que recordem qui va dur a terme una gesta determinada o qui va desenvolupar una tècnica concreta. Per això l’home —i, per tant, potser també l’univers— no pot haver existit des de sempre. Perquè, si no, ja hauríem progressat