La rivoluzione scientifica Come cambia l’Universo da Platone a Keplero

La concezione dell’Universo Eudosso Platone Tolomeo La concezione dell’Universo dei PITAGORICI I MODELLI GEOCENTRICI il primo MODELLO ELIOCENTRICO di ARISTARCO Il tempio di STONEHENGE RIVOLUZIONE COPERNICANA

IL PROBLEMA DI PLATONE Nel IV secolo a.C., Il filosofo Platone, alla ricerca di una soluzione che salvasse l’ipotesi del moto circolare, pose ai suoi allievi il seguente problema: "Le stelle, rappresentando oggetti eterni, divini e immutabili, si muovono con velocità uniforme intorno alla terra, come noi possiamo constatare, e descrivono la più regolare e perfetta di tutte le traiettorie, quella della circonferenza senza fine. Ma alcuni oggetti celesti, i pianeti, vagano attraverso il cielo e seguono cammini complessi, con inclusione anche di moti retrogradi. Tuttavia, essendo corpi celesti, anch’essi devono muoversi in maniera conforme al loro rango elevato: i loro moti devono derivare da qualche combinazione di cerchi perfetti, dal momento che non descrivono esattamente cerchi perfetti. Quali sono le combinazioni di moti circolari con velocità uniforme che possono spiegare questo comportamento così particolare in un insieme coerente di moti regolari nel cielo?" Progetto fisica, 2, Zanichelli, Bologna 1986, pag. 13

MOTO RETROGRADO moto retrogrado di un corpo è il suo movimento in direzione opposta a quella normale dei corpi all'interno di un quel particolare sistema. Retrogrado deriva dal latino retro, indietro, e gradus, gradi

IL MODELLO DI EUDOSSO Nel modello di Eudosso (IV secolo a.C.) I corpi celesti stanno su sfere concentriche rispetto alla terra, che è considerata immobile al centro dell’universo. La sfera più esterna è quella delle stelle fisse e si muove di moto circolare uniforme. Gli altri corpi celesti sono localizzati su 7 gruppi di sfere (sfere omocentriche): 3 per il sole, 3 per la luna, 4 per ciascuno dei cinque pianeti, per un totale di 27 sfere. Le sfere sono tutte concentriche e ciascuna di esse all’interno del proprio gruppo ruota intorno a un asse differente. Il corpo celeste relativo ad un gruppo è fissato alla sfera più interna e partecipa alla rotazione di tutte le sfere del gruppo. Con la combinazione di tutti questi moti circolari si ottengono traiettorie in grado di descrivere il moto reale dei corpi celesti. Purtroppo il modello di Eudosso era alquanto complesso e artificioso, e inoltre, per cercare di rendere più coerente il sistema collegando tutte le sfere fra di loro necessitava l’aggiunta di altre sfere.

IL MODELLO DI TOLOMEO Il modello di Tolomeo Nel II secolo a.C. Fu formulato un secondo modello ad opera di Tolomeo di Alessandria (sistema tolemaico). Esso rimase il modello universalmente accettato fino alla rivoluzione copernicana. Tolomeo si era prefisso di trovare un sistema capace di predire accuratamente le posizioni di ogni pianeta. Nella prefazione del suo libro (almagesto), egli definisce il problema ed enuncia le ipotesi da lui accettate: "…Noi desideriamo trovare le cose che appaiono evidenti e inconfutabili traendole dalle osservazioni antiche nonché da quelle da noi effettuate, e mediante dimostrazioni geometriche desideriamo utilizzare le conseguenze di queste concezioni. Inoltre, la nostra opinione è che i cieli sono sferici e che si muovono in maniera sferica; Che la terra, per quanto riguarda la forma, è sensibilmente sferica…; Per ciò che riguarda la sua posizione, è posta nel giusto mezzo dei cieli, a guisa di centro geometrico; Per ciò che riguarda le dimensioni e la distanza, la terra è come un punto rispetto alla sfera delle stelle fisse, e non è animata da alcun moto locale

STONEHENGE Si pensa che questo complesso sia stato progettato dagli antichi abitatori della regione non soltanto come un luogo di culto, ma anche come un immenso calendario, dopo una paziente osservazione del cielo, per tenere traccia del trascorrere dei mesi, delle stagioni e degli anni.

I PITAGORICI La terra è una sfera rotante con gli altri pianeti attorno ad un fuoco centrale, detto "HESTIA" (= focolare o altare dell'universo ) intorno al quale si muovono, da occidente ad oriente, dieci corpi celesti: il cielo delle stelle fisse, saturno, giove, mercurio, venere, marte, la luna, il sole, la terra e l'antiterra La terra ruota intorno al proprio asse. L'ordine dell'universo è un'armonia di corpi contenuti da un'unica sfera che si muovono secondo uno schema numerico Il movimento delle sfere produce un suono, chiamato "l'armonia delle sfere", una celeste musica, bellissimi concerti, che le nostre orecchie non percepiscono, o non sanno più distinguere, perché da sempre sono abituate a sentirla.

ARISTARCO DI SAMO (310 –230 a.C.) Il sole è fermo al centro dell'universo  e i pianeti gli girano attorno con moti circolari La terra, oltre a ruotare intorno al sole, ruota anche intorno al proprio asse La distanza tra la terra e le stelle fisse è tanto grande da risultare proporzionale alla differenza fra il diametro di una granello si sabbia e quello della terra stessa. 

FASI DELLA SCIENZA MODERNA La prima fase è quella dell’osservazione. La seconda fase, cioè l’elaborazione di ipotesi, è il primo passo per una ricerca di una “spiegazione” di ciò che è stato osservato. Lo scienziato in questa fase adotta di fatto la posizione mentale che ci sia un perché per le cose. La terza fase, quella della deduzione, conduce a dedurre dalle ipotesi emesse le conseguenze

TYCHO BRAHE Danimarca (1546-1601) Il sistema ( ticonico) poneva la terra al centro dell’universo; Quindi al centro delle orbite del sole, della luna. Mentre gli altri cinque pianeti: mercurio, venere, marte, giove e saturno avevano come centro dell’orbita il sole. In questa visione le orbite dei diversi corpi celesti si intersecano, rendendo necessaria la perdita del carattere materiale delle sfere.

TEORIA COPERNICANA Copernico, nel suo de Rivolutionibus Orbium Coelestium, ipotizza che la terra non sia il centro dell'universo, ma che ruoti attorno al sole insieme agli altri pianeti descrivndo orbite circolari. 

NICOLO’ COPERNICO (1473-1543) Grande astronomo polacco che per primo mise in dubbio il sistema geocentrico delle teorie di Aristotele e di Tolomeo  

ARISTOTELE (384-322 a.C.) Accettò in pieno la teoria di Eudosso, ma attribuì una realtà fisica alle sfere. Tale errore costrinse Aristotele a pensare a un complicatissimo sistema meccanico di sfere concentriche legate le une alle altre. Per riuscire a dar spegazione ai fatti, il suo sistema arrivò a prevedere un totale di oltre  50 sfere.

GALILEO E LA CHIESA Galileo riteneva che dove si trattava di questioni naturali le scritture non dovevano essere prese nel loro senso letterale ma adattate ed interpretate a quello che la ragione mostrava o suggeriva. La crescente ostilità degli ambienti religiosi contro la teoria copernicana portò il Sant'Uffizio, nel 1616, a condannare recisamente questa e a riaffermare l'imposizione del sistema tolemaico: le opere di Copernico furono messe all'Indice e Galileo venne convocato a Roma a giustificare le sue opinioni

SCIENZA E RELIGIONE Galileo teorizza la demarcazione tra proposizioni scientifiche e proposizioni di fede reclamando l’autonomia delle conoscenze scientifiche, le quali si provano e si valutano per mezzo di quella macchina costituita dalle regole del metodo sperimentale; ma, d’altro canto, questa autonomia delle scienze dalle Sacre Scritture trova la sua giustificazione nel principio secondo cui “l’intenzione dello Spirito Santo essere d’insegnarci come si vadia al cielo, e non come vadia al cielo”.

GALILEO E COPERNICO Galileo , a sostegno delle teorie di Copernico scopre che: la Luna ha un aspetto molto simile alla Terra, con valli e montagne, smentendola credenza che i corpi celesti fossero di natura perfetti intorno a Giove girano dei satelliti (i quattro Satelliti Medicei)e che quindi non tutto nell’Universo gira intorno alla Terra Per queste osservazioni usa un cannocchiale da lui stesso perfezionato

GALILEO GALILEI (1564-1642) Padre della scienza moderna, è il gigantesco pensatore grazie al quale si diffuse un nuovo modo di fare scienza, fondato su un metodo solido non più basato solo sull'osservazione diretta della natura, bensì sull'utilizzazione degli strumenti scientifici

BELLARMINO (1542-1621) “… affermare che realmente il Sole stia al centro del mondo, e non si rivolti in se stesso senza correre dell’oriente all’occidente, e che la Terra stia nel terzo cielo e giri con somma velocità intorno al Sole, è cosa molto pericolosa non solo d’irritare tutti i filosofi e teologi scholastici, ma anco di nuocere alla Santa Fede con rendere false le Scritture Sante".

IL PROCESSO A GALILEO L'elezione nel 1623 di Papa Urbano VIII fece sorgere nuove speranze in Galileo, che si illuse di poter riprendere la battaglia in difesa della nuova astronomia. Queste speranze lo indussero a pubblicare, nel 1632, il Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, un'opera scopertamente copernicana. Il Dialogo venne sequestrato e nel gennaio 1633 Galileo fu convocato a Roma dal tribunale dell'Inquisizione.

L’ABIURA “…Io Galileo, figliuolo del quondam Vincenzo Galileo di Fiorenza, dell’età mia d’anni 70, costituto personalmente in giudizio, e inginocchiato avanti di voi Eminentissimi e Reverentissimi Cardinali, in tutta la Republica Cristiana contro l’eretica pravità generali Inquisitori; avendo davanti gl’occhi miei li sacrosanti Vangeli, quali tocco con le proprie mani, giuro che sempre ho creduto, credo adesso, e con l’aiuto di Dio crederò per l’avvenire, tutto quello che tiene, predica e insegna la Santa Cattolica e Apostolica Chiesa. (…) volendo io levar dalla mente delle Eminenze Vostre e d’ogni fedel Cristiano questa veemente sospizione, giustamente di me conceputa, con cuor sincero e fede non finta abiuro, maledico e detesto li sudetti errori e eresie…

LA RIABILITAZIONE “… Esistono due campi del sapere, quello che ha la sua fonte nella Rivelazione e quello che la ragione può scoprire con le sole sue forze. A quest'ultimo appartengono le scienze sperimentali e la filosofia. La distinzione tra i due campi del sapere non deve essere intesa come una opposizione. I due settori non sono del tutto estranei l'uno all'altro, ma hanno punti di incontro. Le metodologie proprie di ciascuno permettono di mettere in evidenza aspetti diversi della realtà.” Dal discorso tenuto da papa Giovanni Paolo II  il 31 ottobre 1992.

GIOVANNI KEPLERO (1571-1630) Immensa fu l'importanza della sua opera. Non solo consolidò il sistema copernicano, ma con la prima legge e la seconda legge rese possibile calcolare con precisione le posizioni planetarie in cielo. In base alla sua terza legge Newton poté scoprire la legge della gravitazione universale.

PRIMA LEGGE DI KEPLERO I pianeti descrivono intorno al Sole orbite ellittiche di cui il Sole occupa uno dei fuochi. ( animazione)

PRIMA LEGGE DI KEPLERO

SECONDA LEGGE DI KEPLERO Le aree descritte dal raggio vettore tracciato dal Sole ai pianeti sono proporzionali ai tempi impiegati a descriverle ( legge delle aree).

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