La Rivoluzione SCIENTIFICA Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Presentazione a cura di Lauro Colasanti La rivoluzione scientifica Tra la metà del Cinquecento e la metà Seicento In Europa. Vengono abbandonate importanti teorie scientifiche ritenute valide per decine di secoli e avviene un radicale mutamento nella concezione e nel metodo della scienza. Ciò porterà a un profondo ripensamento del ruolo dell’uomo nel cosmo, degli ambiti rispettivi della scienza, della filosofia e della religione, uno sviluppo rapido e solido di nuove teorie scientifiche, una supremazia della civiltà europea sulle altre civiltà mondiali. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Come studiare la rivoluzione scientifica Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Come studiare la rivoluzione scientifica? Specificare i settori e le teorie della scienza che subiscono i principali mutamenti. Individuare i principali attori della rivoluzione scientifica. Determinare le caratteristiche del nuovo modello di scienza e confrontarle con quelle del modello precedente. Individuare sia i fattori che hanno che hanno favorito tale rivoluzione in Europa in quel momento, sia le forze che si sono opposte a tale cambiamento. Riflettere sulle conseguenze della rivoluzione scientifica Nuova concezione dell’uomo, della natura, della scienza, delle relazioni tra scienza e filosofia e tra scienza e religione Mutamenti provocati in ambito sociale ed economico. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Come studiare la rivoluzione scientifica? Quando e dove. Tabella/schema dei principali eventi/scoperte/scienziati data scoperta evento data evento scoperta teoria data libro evento scoperta data evento Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Come studiare la rivoluzione scientifica? Nuove scoperte e nuove teorie. Tabella/schema delle principali scoperte/teorie/scienziati Scienziato Anno/i Teoria/Scoperta Descrizione Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Come studiare la rivoluzione scientifica? Scienza aristotelica e scienza galileiana. Tabelle di confronto tra i due modelli di scienza Scienza aristotelica Qualitativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Scienza galileiana Quantitativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Come studiare la rivoluzione scientifica? Fattori culturali, sociali, politici che hanno favorito la rivoluzione scientifica. Perché la rivoluzione scientifica è avvenuta proprio in Europa e proprio in quel momento? Mappa concettuale sulle cause della rivoluzione scientifica. Le cause della Rivoluzione Scientifica La rivoluzione scientifica Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Come studiare la rivoluzione scientifica? Le forze che si sono opposte alla rivoluzione scientifica. Tabella/schema dei principali oppositori alle nuove scoperte/teorie Soggetto Anno/i Perché Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Come studiare la rivoluzione scientifica? Le conseguenze culturali, sociali, economiche, politiche della rivoluzione scientifica. Mappa concettuale sulle conseguenze della rivoluzione scientifica. Le conseguenze della Rivoluzione Scientifica La rivoluzione scientifica Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Una periodizzazione un po’ più precisa La rivoluzione scientifica 1543 Niccolò Copernico De revolutionibus orbium coelestium 1687 Isaac Newton Philosophiae Naturalis Principia Mathematica Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Un utile concetto: paradigma scientifico Rivoluzione scientifica Vecchio paradigma scientifico Nuovo paradigma scientifico Thomas Kuhn nel suo libro La struttura delle rivoluzioni scientifiche definisce come paradigma scientifico tutto quell’insieme di premesse (culturali, metafisiche, ecc.) cornici concettuali, demarcazioni delle aree di ricerca legittima, teorie di base, metodi di ricerca accettati, valori sui quali basarsi, condiviso normalmente dai membri di una data comunità scientifica. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Rivoluzione astronomica e rivoluzione scientifica Rivoluzione in Astronomia Radicale mutamento nella concezione del cosmo: Dal sistema geocentrico al sistema eliocentrico. Dal sistema aristotelico-tolemaico al sistema copernicano Rivoluzione nelle altre branche della scienza e soprattutto della Fisica. Dall’astronomia la rivoluzione si sposta nel campo della fisica e in particolare della meccanica. Non cambiano solo le teorie scientifiche ma il concetto stesso (il paradigma) di scienza e di natura. Dalla scienza aristotelica alla scienza galileiana La rivoluzione astronomica ha dato l’avvio alla rivoluzione scientifica Presentazione a cura di Lauro Colasanti

La rivoluzione Astronomica Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Presentazione a cura di Lauro Colasanti La vecchia astronomia Il sistema astronomico accettato per più di 1500 anni e messo in crisi dalla rivoluzione astronomica viene chiamato sistema geocentrico o sistema aristotelico o sistema aristotelico-tolemaico. In realtà non si tratta di un’unica concezione ma di un condensato di idee che provengono da: l’osservazione del movimento degli astri, le concezioni metafisiche di Platone (427-348 a.C.), la ipotesi matematiche di Eudosso (408-355 a.C.), la cosmologia e la fisica di Aristotele (384-322 a.C.), la sintesi astronomica matematica di Tolomeo (100-175 d.C.), l’autorità della Bibbia. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Le basi comuni della vecchia astronomia La sfera è la forma perfetta dei corpi celesti. L’universo è sferico e finito. L’universo è composto da varie sfere concentriche. Il movimento circolare uniforme è il movimento perfetto. Tutti i corpi celesti si muovono in modo circolare uniforme attorno alla Terra. La Terra è posta al centro, o vicino al centro, dell’universo. I corpi celesti sono perfetti, eterni, incorruttibili. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

La fisica aristotelica La fisica è la scienza dell’essere in divenire, in movimento. Esistono quattro tipi di movimento/divenire: Sostanziale Le cose nascono e muoiono Quantitativo Le cose crescono o diminuiscono Qualitativo Le cose cambiano colore, sapore, ecc. Locale Le cose si spostano da un luogo all’altro Il movimento locale può essere naturale o innaturale (violento). Presentazione a cura di Lauro Colasanti

La fisica aristotelica Spiegare un fenomeno significa spiegarne le cause. Esistono quattro tipi di causa: materiale Di cosa è fatto? formale Qual è la sua essenza? efficiente Cosa lo provoca/lo mette in moto? finale A che serve? Qual è il suo scopo? Di che è fatta? Qual è la sua essenza? Cosa la provoca? A che serve? Pioggia Presentazione a cura di Lauro Colasanti

La cosmologia aristotelica Il cosmo è formato da sfere concentriche. La sfera più esterna è quella delle stelle fisse. La sfera più interna è quella della Terra. La Terra è immobile al centro dell’universo. Fra la sfera delle stelle fisse e quella della Terra ci sono le sfere dei pianeti. Tutti i corpi celesti si muovono, insieme alle loro sfere, con moto circolare uniforme attorno alla Terra. Al di là della sfera delle stelle fisse non c’è nulla: il cosmo è finito e chiuso. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

La cosmologia aristotelica Il cosmo secondo Aristotele è diviso in due parte nettamente distinte: sfere celesti sfera terrestre o sublunare Le leggi fisiche che valgono per i corpi celesti non sono le stesse che valgono per i corpi terrestri. I corpi terrestri sono fatti dalla composizione di quattro elementi fondamentali: Terra Acqua Aria Fuoco I corpi celesti sono fatti da un quinto elemento incorruttibile: Etere Presentazione a cura di Lauro Colasanti

La cosmologia aristotelica Presentazione a cura di Lauro Colasanti

La cosmologia aristotelica Corpi celesti Movimento sostanziale Movimento quantitativo Movimento qualitativo Movimento locale violento naturale I corpi celesti sono eterni, perfetti, incorruttibili. Si muovono in eterno in modo circolare uniforme Corpi terrestri Movimento sostanziale Movimento quantitativo Movimento qualitativo Movimento locale violento naturale Naturali Linea retta da alto a basso da basso a alto Violenti Linee qualsiasi. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Problemi della vecchia astronomia Le sfere celesti devono essere interpretate solo come enti ideali, astratti o come enti concreti, materiali? Eudosso e Tolomeo sono più propensi verso la prima ipotesi. Aristotele le considera come sfere cristalline, concrete fatte di un materiale particolare: l’etere. La concezione di Aristotele è la più diffusa. L’ipotesi di una sfera celeste che si muove con moto uniforme per ogni corpo celeste non si accorda con l’osservazione, poiché l’esperienza ci dice che I pianeti non si muovono con moto uniforme ma accelerano, decelerano, addirittura invertono il loro cammino. I pianeti non mostrano sempre la stessa luminosità. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Moto retrogrado dei pianeti Osservando Marte per alcune settimane si nota che rispetto alle stelle fisse si muove da Ovest a Est, ma “talvolta” cambia direzione, si muove da Est a Ovest, prima di riprendere il suo movimento normale. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

La soluzione di Eudosso di Cnido A Eudosso di Cnido (408 – 355 a.C.), platonico, si deve la teoria delle sfere omocentriche, ripresa più tardi da Aristotele. Il cosmo è fatto di sfere concentriche. Ma le sfere della Luna e del Sole sono costituite da 3 sfere ognuna; e quelle degli altri cinque pianeti da 4 sfere ognuna; solo quella delle stelle fisse è unica. Questo sistema «a più sfere» riusciva, parzialmente a spiegare il moto retrogrado dei pianeti. Pur mantenendo il principio platonico della perfezione del cerchio e della sfera e del moto circolare uniforme. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

La soluzione di Eudosso di Cnido Le due sfere, una nell’altra, sono concentriche. Gli assi delle due sfere non hanno la stessa inclinazione. Il pianeta è inserito sull’equatore della sfera interne. L’asse della sfera interna è inserito nella sfera esterna, quindi la sfera interna segue il movimento di quella esterna. La sfera esterna ruota in senso antiorario. La sfera interna ruota in senso orario. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

La soluzione di Eudosso di Cnido La sfera esterna ruota in senso antiorario. La sfera interna ruota in senso orario. Le due sfere sono inserite in una terza sfera che ruota attorno alla Terra Presentazione a cura di Lauro Colasanti

La cosmologia aristotelica Aristotele (384-322 a.C.) accetta in pieno la teoria di Eudosso, ma attribuisce una realtà fisica alle sfere cristalline. Aristotele è costretto a combinare i gruppi separati di sfere in un unico complicatissimo sistema meccanico di sfere concentriche legate le une alle altre. Per riuscire a dare spiegazione ai complicati moti dei pianeti, il suo sistema arriva a prevedere un totale di 55 sfere diverse! Con Aristotele il modello delle sfere cristalline concentriche da semplice modello matematico diviene parte di una descrizione “fisica” del mondo. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Le precisazioni geometriche di Tolomeo È con Claudio Tolomeo (100-175 d.C.) che l’astronomia antica raggiunge la sua massima precisione e rimane identica per circa 1500 anni. L’ipotesi delle sfere cristalline non riusciva a spiegare: la periodica variazione di luminosità dei pianeti, i moti “a cappi” dei pianeti in cielo. La teoria geometrica di Tolomeo esposta nel suo Almagesto ruota attorno ai concetti di: Epiciclo Deferente Equante Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Gli epicicli e i deferenti di Tolomeo Il cerchio blu rappresenta il deferente del pianeta attorno alla Terra. Il pianeta non ruota direttamente sul deferente, ma sull’epiciclo rappresentato in rosso. I moti più complessi sono spiegati introducendo un moto di un epiciclo su un epiciclo. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Gli epicicli e i deferenti di Tolomeo Il cerchio bianco è il deferente, che trasporta con sé il cerchio rosso (l’epiciclo) attorno alla Terra. Il pianeta Marte (il piccolo punto rosso sul cerchietto rosso) quindi rotola nel cielo combinando I due diversi movimenti circolari uniformi. Il percorso risultante sembra invertire sullo sfondo delle stelle fisse. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Il punto Equante di Tolomeo Moto circolare strettamente uniforme Moto eccentrico Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Il punto Equante di Tolomeo Il corpo celeste si muove su un cerchio che non ha la Terra al suo centro. Il corpo celeste varia la velocità nella sua orbita (più veloce in basso, più lento in alto). Il moto è uniforme solo nel senso che copre angoli uguali in tempi uguali rispetto ad un punto centrale. Questo punto è chiamato punto equante che non è né al centro del cerchio né al centro della Terra.  Presentazione a cura di Lauro Colasanti

De revolutionibus orbium coelestium Niccolò Copernico (1473 – 1543) De revolutionibus orbium coelestium 1543 Presentazione a cura di Lauro Colasanti

De revolutionibus orbium coelestium Niccolò Copernico (1473 – 1543) De revolutionibus orbium coelestium Avendo meditato a lungo su questa incertezza della tradizione matematica nel determinare i moti del mondo delle sfere, cominciò a turbarmi il fatto che i filosofi non potessero fissarsi su nessuna teoria sicura del moto del meccanismo di un universo “ …creato da Dio che è .. “ordine supremo, sebbene facessero osservazioni così accurate …sui minimi dettagli di quell’universo . Per questo mi sono assunto il compito di cercare se qualcuno avesse mai pensato che le sfere potessero muoversi secondo moti diversi da quelli che propongono gli insegnanti di matematica nelle scuole”. Citati filosofi greci (Aristarco, Iceta, Filolao, Eraclito), che avevano ipotizzato il moto e la rotazione della Terra, prosegue: “…pensai che anche a me sarebbe stato concesso di ricercare se, assunto per ipotesi un certo moto della terra, fosse possibile trovare dimostrazioni della rivoluzione delle sfere celesti più sicure delle loro”. Adattato da Kuhn, La rivoluzione Copernicana (Einaudi) 1543 Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Il sistema copernicano Il Sole è immobile al centro del cosmo La Terra gira su se stessa in un giorno (rotazione) attorno al Sole in un anno (rivoluzione) La Luna gira attorno alla Terra. Tutti gli altri corpi celesti girano attorno al Sole Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Il sistema copernicano Il De Revolutionibus era in se stessa un’opera strettamente tecnica e professionale. Era l’astronomia planetaria, non la cosmologia o la filosofia, che Copernico trovava mostruosa e fu la riforma dell’astronomia matematica che, sola, lo spinse a far muovere la Terra. L’opera di Copernico si muove ancora all’interno del paradigma cosmologico aristotelico: L’universo è finito, sferico, chiuso dalla sfera delle stelle fisse. I corpi celesti sono eterni ed incorruttibili. I loro moti sono circolari uniformi. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Il sistema copernicano ..spiegava i moti in uno schema semplice e generale, ma con meno precisione dei modelli tolemaici, che avevano cumulato, in secoli, un gran numero di elementi correttivi “ad hoc” ..aveva ugualmente necessità di orbite eccentriche, per spiegare con orbite circolari le irregolarità dei moti. ..consentiva, sulla base di osservazioni semplici, di stabilire le proporzioni tra le distanze all’interno del Sistema Solare Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Il sistema copernicano Modello Geocentrico Modello Eliocentrico Entrambi i modelli riescono a descrivere il moto retrogrado, ma il modello eliocentrico spiega in modo semplice e automatico questo fenomeno Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Presentazione a cura di Lauro Colasanti Tycho Brahe (1546 - 1601) Astronomo danese. Grande osservatore e innovatore delle tecniche di osservazione. Studioso del moto delle comete. De mundi aetherei recentioribus phaenomenis (1588). La cometa studiata si muoveva attorno al Sole con un orbita circolare esterna a quella di Venere e intersecava quella dei pianeti. Dal concetto di orbe a quello di orbita. Il sistema ticonico. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Presentazione a cura di Lauro Colasanti Il sistema ticonico La Terra è immobile al centro dell’universo. La Luna, il Sole e le stelle fisse ruotano attorno alla Terra. I cinque pianeti ruotano attorno al Sole. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Johannes von Kepler (1571 – 1630) Come molti protagonisti della rivoluzione astronomica subisce una profonda influenza pitagorica e platonica. Ricerca le regolarità matematiche soggiacenti la realtà fisica. Abbandona la millenaria fede nel moto circolare dei pianeti Formula le sue tre famose leggi sul moto ellittico dei pianeti Presentazione a cura di Lauro Colasanti

I solidi platonici alla base del cosmo di Keplero Cubo, tetraedro, dodecaedro, icosaedro e ottaedro con le sfere inscritte e circoscritte sono alla base della struttura del mondo Presentazione a cura di Lauro Colasanti

La prima legge di Keplero Presentazione a cura di Lauro Colasanti

La seconda legge di Keplero Presentazione a cura di Lauro Colasanti

La terza legge di Keplero I quadrati dei tempi che i pianeti impiegano a percorrere le loro orbite sono proporzionali ai cubi delle loro distanze medie dal Sole. TP12 ----------- DP13 TP22 ----------- DP23 = Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Presentazione a cura di Lauro Colasanti Giordano Bruno (1548 – 1600) Più filosofo e metafisico che scienziato e astronomo. Porta il copernicanesimo alle estreme conseguenze. Scardina alcune concezioni e premesse generali che erano date per scontate non solo da Aristotele ma anche da Copernico. Entra in aspro conflitto con la Chiesa. Fu bruciato vivo come eretico. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

L’infinito di Giordano Bruno L’universo non ha confini. Le stelle potrebbero essere altrettanti soli di altrettanti mondi. Anche questi mondi, queste infinite terre potrebbero essere abitate. L’universo avendo una causa Infinita deve essere infinito. La struttura dell’universo è identica; non esiste una fisica del cielo e una della terra. Lo spazio è omogeneo; non esiste un centro e una periferia, non esistono luoghi privilegiati. Panteismo. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Presentazione a cura di Lauro Colasanti Galileo Galilei (1564 – 1642) Perfeziona il cannocchiale e lo usa per esplorare i corpi celesti. Sidereus nuncius (1610) Ammonizione a non professare il copernicanesimo da parte del cardinale Bellarmino (1616) Il Saggiatore ( 1623) Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, il tolemaico e il copernicano (1632) Processo e abiura ad opera Santo Uffizio (1633) Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze (1638) Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Le scoperte astronomiche di Galileo La luna non è una sfera perfetta: Presenta contorni irregolari, montagne, pianure, ecc. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Le scoperte astronomiche di Galileo Osserva delle macchie sulla superficie del Sole che variano nel tempo. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Le scoperte astronomiche di Galileo Scopre quattro satelliti attorno a Giove. I cosiddetti pianeti medicei. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Le scoperte astronomiche di Galileo Scopre le fasi di Venere Che appare illuminata dal Sole come la Luna. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Le scoperte astronomiche di Galileo I corpi celesti non sono come riteneva Aristotele perfetti e incorruttibili La Terra non è l’unico centro di rotazione nel cosmo. Presentazione a cura di Lauro Colasanti

Dalla rivoluzione astronomica a quella scientifica Il contributo fondamentale di Galileo a sostegno della teoria copernicana è quello di rendersi conto che bisogna scardinare le basi della fisica aristotelica su cui si basavano le principali obiezioni al sistema eliocentrico. Galileo sposta la rivoluzione dal campo dell’astronomia al campo più ampio della fisica. La sua opera contribuisce a costruire in modo determinante un nuovo paradigma scientifico. Si scontra con il conservatorismo ideologico della Chiesa e propone un’interessante soluzione su come si possa essere contemporaneamente un buon cristiano e un buon scienziato. Presentazione a cura di Lauro Colasanti