La nascita della scienza moderna e Galileo Galilei

Prima del ‘600 Medioevo Umanesimo- Rinascimento Natura Disinteresse per la conoscenza Ricerca di significati simbolici Riscoperta interesse Filosofia della natura (Bruno) Tempo Non c’è il senso della distanza temporale Nascita della storiografia Spazio Non è scientifico Nascita della prospettiva

I progressi tra ‘500 e ‘600 Algebra Soluzione equazione terzo grado (Tartaglia) Fisica Studi sul magnetismo (Gilbert) Medicina Anatomia Astronomia Keplero (legge orbite pianeti) e Copernico (ipotesi eliocentrica) NB Importante la rivalutazione della tecnica che va di pari passo con la nascita della figura dell’ingegnere-artista

Condizioni necessarie per la scienza Libertà di ricerca (no all’Ipse dixit) Autonomia rispetto alle autorità politiche e religiose Definizione di un metodo che dia ordine e sistematicità alle procedure Criterio di validità (verificazione) Possibilità di pervenire a regole (leggi) in forma matematica Riconoscimento del valore degli strumenti

Due approcci di tipo scientifico Empirismo Razionalismo dove Inghilterra (Bacon) Francia (Cartesio) e Germania (Leibniz) metodo Induttivo* Deduttivo* caratteristiche Parte dall’esperienza e allarga le conoscenze Conserva il rigore della matematica mente umana e conoscenza Tabula rasa: si impara con i sensi Idee innate: conta la ragione * Vedi presentazione su “Argomentare e persuadere” nel sito del Planck

Il metodo di Galilei Esperienza: osservazione del fenomeno Galilei è definito padre della scienza non solo per alcune scoperte in fisica e in astronomia, ma anche per aver codificato un metodo che compenetra istanze induttive (per accrescere le conoscenze) e deduttive (perché vuole quantificare i dati e riportarli ad una formula matematica). Queste le fasi: Esperienza: osservazione del fenomeno Analisi: scomposizione in elementi semplici Ipotesi: ricomposizione (sintesi) dei soli elementi utili a spiegare i dati Esperimento: prova in laboratorio Verifica (eventuale) Formulazione della legge matematica

Le scoperte di Galilei nella fisica Isocronismo delle oscillazioni del pendolo 1^Principio della dinamica (inerzia) 2^Principio della dinamica Legge sulla caduta dei gravi Intuizione del principio della relatività (es. della nave che si muove di moto rettilineo e uniforme rispetto al porto) Galilei comprende inoltre l’importanza fondamentale degli strumenti per la misurazione dei fenomeni, ma anche per esplorare l’invisibile (v. cannocchiale)

La relatività galileiana I movimenti che hanno luogo in un sistema quiescente sono gli stessi se avvengono in un sistema che, rispetto a quello fermo, si muove di moto rettilineo e uniforme. Galilei produce l’esempio della nave e di vati possibili movimenti che avvengono sotto coperta: con nave ferma o in moto rettilineo ed uniforme. Stando all’interno, dunque, non si può stabilire se è ferma oppure no. Lo stesso vale per chi sta sulla Terra: non può essere certo della sua immobilità L’esperienza più comune, oggi, può essere quella del treno.

La relatività di Einsten La relatività galileiana funziona perfettamente per la meccanica, ma incontra dei problemi nell’ottica e nell’elettromagnetismo, in particolare quando studia fenomeni che si muovono alla velocità della luce. Ecco un paradosso: A R L R è un razzo che viaggia a 240.000 km al secondo (moto rettilineo uniforme). A è un osservatore fisso. Supponiamo che l’astonauta accenda una lampadina e misuri la velocità del fascio di luce. Se il razzo fosse fermo in A, avremmo che in un secondo da A a L si possono misurare 300.000 Km: quindi avremmo la velocità della luce (s/t). Ma se si muove, l’astonauta misura SOLO 60.000 km (la differenza tra 300.000 e 240.000): ne deriverebbe una velocità diversa dello stesso raggio di luce. Poiché ciò è impossibile, ne consegue che deve cambiare il valore di “t”: ossia il tempo, una costante per la fisica classica, varia con la posizione dell’osservatore. E’, cioè, relativo.

Le scoperte di Galilei nell’astronomia Sono essenzialmente due, ma hanno un’importanza straordinaria: Scoperta dei satelliti di Giove, che lui chiama “medicei” Scoperta dell’origine delle macchie lunari.

Un colpo al sistema tolemaico La scoperta dei satelliti di Giove dimostra che è falsa, o comunque non più vera in assoluto la teoria tolemaica, secondo la quale tutti i corpi ruotavano attorno alla terra. Di conseguenza veniva accreditata l’ipotesi (matematica) di Copernico, che si rivelava essere un paradigma scientifico più completo. Tuttavia l’abbandono del modello tolemaico non fu indolore: la Chiesa lo difese a spada tratta perché si armonizzava con il racconto biblico nel quale all’uomo, creato da Dio a sua immagine e somiglianza, veniva assegnato un ruolo centrale, anche di dominio rispetto alle altre creature. Inoltre in un passo della Bibbia (Giosuè, cap. X ) si legge il famoso passo "Fermati, o Sole!“ invocato dalla Chiesa come dimostrazione del moto del sole attorno alla terra.

Un colpo alla fisica aristotelica Le macchie lunari, visibili ad occhio nudo, avevano da sempre rappresentato un problema perché, secondo la fisica aristotelica, che era stata accolta anche da Dante, la luna apparteneva al mondo celeste: dunque doveva essere perfetta, incorruttibile e formata di etere. Non si capivano perciò le imperfezioni. Galilei con il cannocchiale dimostra che le macchie sono zone d’ombra provocate da montagne e crateri: la superficie della luna compare infatti rocciosa e terrosa, del tutto simile a certe aree della terra. Viene così a cadere la distinzione tra fisica celeste e terrestre, anch’essa gradita alla chiesa perché evidenziava la contrapposizione, di natura fisica oltre che metafisica, tra cielo e terra, che poteva aiutare l’uomo a distinguere bene e male.

Galilei e la Chiesa Galilei fu chiamato a Roma due volte dal Santo Uffizio: Nel 1616, in concomitanza con la condanna di Copernico, il cui libro fu messo all’Indice, il cardinale Roberto Bellarmino invitò Galileo a sostenere l'eliocentrismo solo come ipotesi matematica, atta a semplificare i calcoli della meccanica celeste, e non come descrizione dell'universo. Poiché Galilei si sforzava di argomentare a difesa delle proprie idee, gli fu intimato di non occuparsi più dell’argomento. Nel 1632, subito dopo la pubblicazione del Dialogo sopra i due massimi sistemi (in cui ironizzava sul tolemaico Simplicio), fu chiamato di nuovo a Roma e questa volta fu costretto all’abiura.

Scienza e fede secondo Galilei Galilei è un cattolico convinto, preoccupato che la Chiesa si arrocchi a difendere posizioni antiscientifiche. Così nella lettera a Castelli affronta il rapporto scienza-fede in tal modo: Nessuno dubita delle Sacre Scritture, ma non si devono prendere alla lettera. Dio le ha ispirate ai profeti, i quali le hanno scritte con l’obiettivo di farsi capire, per cui hanno fatto ricorso al linguaggio figurato. Perciò, a causa di questa mediazione, devono essere interpretate. La Bibbia ha come fine quello di far salvare l’anima, non di rappresentare un trattato di scienze naturali Se l’uomo vuole scoprire la natura non ha che da usare occhi e cervello (dono di Dio). Del resto la natura proviene da Dio direttamente, al pari della Bibbia che però è mediata: pertanto un contrasto tra le due dipende solo da una scorretta interpretazione.

L’abiura secondo Brecht L’episodio dell’abiura è stato oggetto di riflessione da parte di Bertold Brecht, drammaturgo tedesco emigrato in America perché ebreo, nella seconda guerra mondiale. Brecht assiste al lancio della bomba atomica e si interroga sulla responsabilità morale degli scienziati. Arriva così a concludere che se Galilei avesse resistito al Santo Uffizio avrebbe dato un modello limpido di indipendenza al potere agli scienziati futuri. Questo invece è mancato.

La vita di Galilei: tappe essenziali Pisa, 1564. Precoci interessi matematici Periodo veneto (1592-1610). Insegna a Padova e frequenta Venezia (arsenale e amici scomodi come Paolo Sarpi). Scoperta del cannocchiale Ritorno in Toscana: prima chiamata a Roma 1623: pubblica Il Saggiatore (in volgare e non in latino) Torna ad occuparsi dell’ipotesi copernicana e pubblica Dialogo sopra i due massimi sistemi (1632) Abiura e viene costretto al carcere a vita ad Arcetri Pubblica clandestinamente in Olanda Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze Muore nel 1642