LA RIVOLUZIONE SCIENTIFICA

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1 LA RIVOLUZIONE SCIENTIFICA

2 La rivoluzione scientifica Tra la metà del Cinquecento e la metà Seicento In Europa. Sono 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. 2

3 Come studiare la rivoluzione scientifica? 1. Specificare i settori e le teorie della scienza che subiscono i principali mutamenti. 2. Individuare i principali attori della rivoluzione scientifica. 3. Determinare le caratteristiche del nuovo modello di scienza e confrontarle con quelle del modello precedente. 4. 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. 5. 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. 3

4 La nascita della nuova scienza Come ogni prodotto dell attività umana, anche la scienza moderna nasce in un contesto storicamente determinato: Scienza e Società Stati nazionali e civiltà urbano-borghese Scienza e Tecnica Alleanza tecnici-scienziati e invenzioni Scienza e Rinascimento Libertà di ricerca, ritorno all antico e naturalismo Scienza e Scienziati Fattore genio

5 I protagonisti Copernico Brahe Keplero Bruno Galilei Newton

6 Gli avversari La tradizione culturale rappresentata soprattutto dagli aristotelici, in quanto custodi: della visione cosmologica aristotelico-tolemaica della concezione finalistica ed essenzialistica della realtà, propria della metafisica greca e cristiana La teologia cristiana rappresentata dalla gerarchia ecclesiastica, in quanto custode: della validità della parola divina espressa nella Bibbia della visione cosmologica e del pensiero di Aristotele, su cui Tommaso aveva fondato l intera filosofia cristiana La testimonianza dei sensi, l autorità di Aristotele, i teoremi della metafisica e la parola divina della Bibbia, avevano finito per attestare la validità assoluta del sistema aristotelico-tolemaico PRINCIPIO DI AUTORITÀ

7 La rivoluzione scientifica Niccolò Copernico De revolutionibus orbium coelestium Isaac Newton Philosophiae Naturalis Principia Mathematica 7

8 Vecchio paradigma scientifico Rivoluzione scientifica 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. 8

9 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 9

10 LA RIVOLUZIONE ASTRONOMICA 10

11 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: a. l osservazione del movimento degli astri, b. le concezioni metafisiche di Platone ( a.c.), c. la ipotesi matematiche di Eudosso ( a.c.), d. la cosmologia e la fisica di Aristotele ( a.c.), e. la sintesi astronomica matematica di Tolomeo ( d.c.), f. l autorità della Bibbia. 11

12 Aristotele e Tolomeo ( a.c.) ( d.c.) Aristotele Tolomeo Una pietra gettata nello stagno, un bicchiere d acqua che cade, un fuoco e la sua fiamma Distinzione tra moto naturale e moto violento Distinzione tra mondo terrestre e mondo celeste Mondo terrestre = moto rettilineo (mutevole) Mondo celeste = moto circolare (immutabile) Maggior astronomo dell antichità, autore dell Almagesto Diede una spiegazione matematica a tutti i fenomeni celesti in accordo con il cosmo teorizzato da Aristotele (a sfere concentriche), attraverso il ricorso ad artifici come gli epicicli

13 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. 13

14 Il Sistema aristotelico-tolemaico Saturno Giove Marte Sole Venere Mercurio Luna Terra Tale sistema condensava secoli di osservazioni in una struttura molto complessa, frutto di una lunga evoluzione Stelle

15 La fisica aristotelica La fisica è la scienza dell essere in divenire, in movimento. Esistono quattro tipi di movimento/divenire: Sostanziale Quantitativo Qualitativo Locale Le cose nascono e muoiono Le cose crescono o diminuiscono Le cose cambiano colore, sapore, ecc. Le cose si spostano da un luogo all altro Il movimento locale può essere naturale o innaturale (violento). 15

16 La fisica aristotelica Spiegare un fenomeno significa spiegarne le cause (scire per causas). Esistono quattro tipi di causa: materiale formale efficiente finale Di cosa è fatto? Qual è la sua essenza? Cosa lo provoca/lo mette in moto? A che serve? Qual è il suo scopo? Pioggia 1. Di che è fatta? 2. Qual è la sua essenza? 3. Cosa la provoca? 4. A che serve? 16

17 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. 17

18 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 (quintessenza) 18

19 La cosmologia aristotelica 19

20 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. 20

21 Universo degli antichi e medievali GEOGENTRICO al centro era la Terra, attorno a cui si pensava ruotassero le sfere contenenti i pianeti UNICO la teoria dei luoghi naturali, allocando ogni materia in un determinato luogo, ammetteva un unico mondo possibile CHIUSO immaginato come una sfera limitata dal cielo delle stelle fisse, oltre il quale non c era nulla, neppure il vuoto FINITO non solo perché chiuso, ma anche perché l infinito era considerato come impossibile CONCENTRICO fatto di sfere concentriche, ritenute reali: sfera delle stelle fisse, di Saturno, Giove, Marte, Sole, Venere, Mercurio e Luna DIFFERENZIATO qualitativamente differenziato in quanto diviso in mondo sopralunare e in mondo sublunare (fisica distinta) NECESSITÀ DEL MOTO CIRCOLARE UNIFORME

22 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. 22

23 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. 23

24 La soluzione di Eudosso di Cnido A Eudosso di Cnido ( 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. 24

25 Video sul sistema di Eudosso

26 La cosmologia aristotelica Aristotele ( 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. 26

27 Le precisazioni geometriche di Tolomeo È con Claudio Tolomeo ( 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 27

28 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. 28

29 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. 29

30 Niccolò Copernico ( ) De revolutionibus orbium coelestium

31 Niccolò Copernico ( ) Nacque a Torun in Polonia. Studiò a Cracovia. Si specializzò a Bologna, dove fu allievo dell astronomo Novara Tornato in Polonia, si dedicò agli studi astronomici, finalizzati alla riforma del calendario giuliano, da cui trasse il suo De revolutionibus orbium coelestium In quest opera presentò la sua teoria eliocentrica, che scardinò il geocentrismo, poiché solo ammettendo il moto terrestre si poteva dare una spiegazione più semplice ai fenomeni celesti Per sua stessa ammissione riprese l eliocentrismo dei pitagorici e di Aristarco di Samo, argomentandolo più rigorosamente

32 Niccolò Copernico ( ) De revolutionibus orbium coelestium 1543 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) 32

33 Il sistema copernicano Il Sole è immobile al centro del cosmo La Terra gira 1. su se stessa in un giorno (rotazione) 2. attorno al Sole in un anno (rivoluzione) La Luna gira attorno alla Terra. Tutti gli altri corpi celesti girano attorno al Sole 33

34 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. 34

35 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. 35

36 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 36

37 Gli ostacoli al copernicanesimo Il copernicanesimo era in aperto contrasto con la parola della Bibbia, che in più passi offriva la conferma del geocentrismo, in particolare: Fermati, o Sole, su Gabaon e tu Luna, sulla valle di Aialon! (Giosuè, X, XII); La Chiesa condannò il copernicanesimo (1616), che in più violava il principio subalternatio scientiarum Andrea Osiander, senza il consenso dell autore, premise al suo capolavoro una prefazione in cui sosteneva la natura ipotetica e matematica della dottrina (strumentalismo), negando che essafosse una riproduzione fedele della realtà (realismo), come invece credeva Copernico

38 Prime obiezioni e applicazioni del copernicanesimo Se la terra si muove, perché non provoca il lancio di oggetti lontano dalla sua superficie e perché non solleva un vento in direzione opposta alsuo movimento? Perché i corpi pesanti (gravi) cadono sulla superficie di una terra in movimento e perché cadendo non si spostano in direzione opposta al suo movimento? La maggiore semplicità di calcolo che la nuova teoria offriva, trovò la sua prima applicazione nella stesura delle Tavole Pruteniche (1551), ad uso dei naviganti, da parte di Erasmo Reinhold (strumentalista).

39 Tycho Brahe ( ) 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. 39

40 Thyco Brahe ( ) È stato il più grande astronomo ad occhio nudo della storia, fondatore dell osservatorio di Uraniborg in Danimarca; Ideò un terzo sistema (detto ticonico), per salvare sia la teoria copernicana, più semplice, di quella aristotelico tolemaica, in accordo con la Bibbia; Secondo tale sistema, che riprese da Eraclide Pontico, i pianeti girano attorno al Sole, mentre il Sole gira a sua volta attorno alla Terra posta al centro del mondo; Osservando la nascita di una nuova stella e il passaggio di una cometa, mise in discussione l idea d immutabilità del cielo.

41 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. 41

42 Il Sistema ticonico Nega la realtà delle sfere solide dell astronomia antica, attuando il passaggio da concetto di orbe a quello di orbita Ma non abbandona la vecchia immagine di un Universo Geocentrico Unico, Chiuso, Finito NECESSITÀ DEL MOTO CIRCOLARE UNIFORME

43 Johannes von Kepler ( ) 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 43

44 Giovanni Keplero ( ) Aderì fin da giovanissimo al copernicanesimo, fu allievo e successore di Brahe alla carica di matematico imperiale a Praga Studiando le carte lasciate da Brahe e proseguendone le osservazioni, elaborò le tre leggi sul movimento dei pianeti, ancora oggi note come Leggi di Keplero; Ad esse vi giunse solo abbandonando, per primo, il più antico e solido pregiudizio ereditato dall antichità, secondo cui ai pianeti non poteva che competere il moto circolare uniforme; Con esse Keplero dimostrò che l orbita dei pianeti è un'ellisse e che, variando la loro velocità nel descriverla, essi si muovono di moto non uniforme.

45 Prima legge di Keplero Ogni pianeta si muove intorno al Sole (moto di Rivoluzione) in senso antiorario descrivendo un orbita ellittica in cui il sole occupa uno dei fuochi Il punto di minima distanza dal sole è detto Perielio mentre quello di massima distanza è l Afelio (la terra si trova in perielio il 3 gennaio e in afelio il 4 luglio). Il secondo fuoco è un centro di gravità, non occupato da alcun corpo celeste. Il piano ideale descritto dal moto dei pianeti intorno al sole (complanare per tutti gli 8 pianeti) è detto Piano dell Eclittica.

46 Seconda legge di Keplero Durante il moto di rivoluzione il raggio vettore (=segmento che unisce il centro del pianeta al centro del sole) descrive aree uguali in tempi uguali Questa legge stabilisce che i pianeti non percorrono la loro orbita con velocità uniforme, ma si spostano nello spazio tanto più velocemente quanto più sono vicini al Sole. La loro velocità di rivoluzione è, quindi, minima in afelio e massima in perielio e le distanze percorse nello stesso tempo sono maggiori in perielio che non in afelio. Afelio Perielio

47 Terza legge di Keplero Il quadrato del tempo necessario a un pianeta per percorrere la propria orbita è proporzionale al cubo della sua distanza dal sole Al di là della formulazione matematica di tale legge, ciò che questa afferma è che quanto più distante è l orbita di un pianeta dal sole, tanto più lento è il movimento con cui il pianeta stesso percorre la propria orbita. Velocità P 1 > Velocità P 2 Il pianeta più veloce sarà, quindi, Mercurio; il più lento Nettuno.

48 Keplero tra vecchio e nuovo Abbandona l antico dogma della necessità del moto circolare uniforme Ma non abbandona la vecchia immagine di un universo Unico, Chiuso, Finito Esiste una relazione tra le velocità dei pianeti a conferma di un ordine geometrico del cosmo SENZA QUESTE LEGGI NEWTON NON AVREBBE ELABORATO LA TEORIA DELLA GRAVITAZIONE UNIVERSALE

49 Legge della Gravitazione Universale o Legge di Newton A differenza delle leggi di Keplero, che spiegavano soltanto il movimento dei pianeti in termini matematici, Newton riesce a spiegare la causa di tali movimenti. Due corpi si attraggono reciprocamente con una forza che è direttamente proporzionale alle loro masse ed inversamente proporzionale al quadrato delle distanze che li separa Grazie a questa legge si possono meglio comprendere le leggi di Keplero: Seconda legge di Keplero: quanto più un pianeta è vicino al Sole (perielio), tanto più risente della sua forza di attrazione gravitazionale e, perciò, la sua velocità aumenta; quando, invece, un pianeta è lontano dal Sole (afelio), l attrazione del Sole si fa sentire meno e la sua velocità diminuisce. F = forza gravitazionale G = costante di gravitazione universale m 1, m 2 = masse dei corpi celesti d = distanza tra i corpi celesti Terza legge di Keplero: i pianeti più lontani risentono meno della forza attrattiva del Sole e perciò percorrono la loro orbita più lentamente rispetto ai pianeti vicini al Sole.

50 Giordano Bruno ( ) 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. 50

51 Giordano Bruno ( ) Nacque a Nola, frequentò a Napoli il collegio domenicano, dove crebbe come ragazzo prodigio per la sua memoria; Entrato in contrasto con gli ambienti ecclesiastici, iniziò a vagare per l Europa come araldo di una nuova visione dell universo di chiara matrice copernicana; Maturò però delle idee che non furono il frutto di osservazioni astronomiche o calcoli matematici, ma di geniali intuizioni a sostegno dell infinità dell universo e della pluralità dei mondi; Non essendo uno spirito moderno (utilizzava strumenti extrascientifici) Brahe, Keplero e Galileo rifiutarono le sue idee; L inquisizione lo processò come eretico e lo condannò al rogo.

52 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. 52

53 Le idee cosmologiche di Bruno Come poterono pensare che fossero racchiuse in uno spazio limitato tutte le cose che, infinite, ovunque possono succedersi sempre in tanto grandi ed in tanto vasti spazi? Sono dunque soli innumerabili, sono terre infinite che similmente circuiscono quei soli, come veggiamo queste sette circuire questo sole a noi vicino. Così si magnifica l eccellenza di Dio, si manifesta la grandezza de l imperio suo: non si glorifica in uno, ma in soli innumerevoli: non in una terra, un mondo, ma in duecentomila, dico infiniti. Abbattimento delle mura esterne dell Universo: abbandono dell idea di un Universo CHIUSO Ammissione di una pluralità di mondi: abbandono dell idea di un Universo UNICO Ammissione di un Universo infinto in cui non esiste un punto di riferimento assoluto, alcun centro: abbandono dell idea di un Universo FINITO RIFIUTO DELL UNIVERSO CHIUSO UNICO E FINITO

54 Galileo Galilei ( ) 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) 54

55 Galileo Galilei ( ) Nacque a Pisa. Attratto fin dalla tenera età dalle discipline scientifiche, ottenne a soli 28 anni la cattedra di matematica a Padova; Il 1609 segna una tappa decisiva nella sua vita. Proprio quell anno infatti puntò verso il cielo il cannocchiale da lui stesso costruito ai fini della ricerca astronomica; Le scoperte che ne seguirono, rese note nel Sidereus Nuncius (1610), offrirono le prove del copernicanesimo, procurandogli potenti nemici, come gli aristotelici ma soprattutto la Chiesa; Nel 1616 ricevette dal cardinale Bellarmino l ammonizione a non difendere la teoria copernicana, ma nel 1632 per i contenuti del «Dialogo» incappò in un processo che gli costò l abiura e il carcere a vita, tramutato nel confino di Arcetri. Morì cieco.

56 Le scoperte astronomiche di Galileo La luna non è una sfera perfetta: Presenta contorni irregolari, montagne, pianure, ecc. 56

57 Il «Sidereus Nuncius» e le prove del copernicanesimo Le montagne lunari: Galileo scoprì che la Luna non è perfettamente sferica come sostenevano gli antichi, ma presenta una superficie montuosa come la Terra, a riprova dell omogeneità tra mondo sublunare e mondo celeste; Le macchie solari: Galileo scoprì che il Sole presentava sulla sua superficie delle chiazze scure, indice del fatto che esso era soggetto al divenire come la Terra, a riprova della mutevolezza del mondo celeste; Le fasi di Venere: da questa scoperta Galileo fu indotto a pensare che Venere ricevesse la luce dal Sole girandovi attorno, proprio come la Terra, e che quindi era un corpo opaco (privo di luce propria) al pari degli altri pianeti; I pianeti medicei: Galileo scoprì i 4 satelliti di Giove, battezzati pianeti medicei, che ruotano attorno ad esso proprio come la Luna attorno alla Terra, confutando in tal modo l idea che l Universo avesse un solo centro.

58 Le scoperte astronomiche di Galileo Osserva delle macchie sulla superficie del Sole che variano nel tempo. 58

59 Le scoperte astronomiche di Galileo Scopre quattro satelliti attorno a Giove. I cosiddetti pianeti medicei. 59

60 Le scoperte astronomiche di Galileo Scopre le fasi di Venere Che appare illuminata dal Sole come la Luna. 60

61 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. 61

62 Il «Dialogo intorno ai due massimi sistemi del mondo» Le scoperte fatte col cannocchiale non quietarono i sostenitori del vecchio sistema e proprio per questa ragione Galileo scrisse nel 1632 il «Dialogo»; Esso si svolge tra tre personaggi: il copernicano Salviati, l aristotelico Simplicio e lo spirito libero Sagredo, ed avviene in quattro giornate; Le prime due giornate sono dedicate alla distruzione della cosmologia aristotelica ed in particolare alla confutazione degli argomenti contro il moto terrestre Cannocchiale di Galileo Se la terra si muove, perché non provoca il lancio di oggetti lontano dalla sua superficie e perché non solleva un vento in direzione opposta al suo moto? Perché i corpi pesanti cadendo sulla Terra non si spostano in direzione opposta al suo movimento?

63 Il principio di relatività del moto locale Ad essi Galileo rispose con un celebre esempio: Immaginiamo di trovarci nella stiva di una nave e di osservare in essa la presenza di mosche, farfalle e di un secchio da cui cade goccia a goccia acqua dentro un catino dalla bocca stretta, se la nave si muove a qualunque velocità «purché il moto sia uniforme e non fluttuante in qua e in là, voi non riconoscerete una minima mutazione in tutti li nominati effetti, né da alcuno di quelli potrete comprendere se la nave cammina o pure sta ferma»; Galileo espose così il suo principio di relatività del moto locale, per il quale tutto ciò che si trova sulla Terra partecipa del suo stesso moto e dalle osservazioni compiute al suo interno non si può stabilire se essa sia ferma oppure si muova.

64 Le ragioni del processo Realismo:Galileo rifiutò sempre di presentare le sue teorie come semplici ipotesi(strumentalismo), come invece gli era stato suggerito dal Card. Bellarmino, sostenendo al contrario che le sue scoperte e teorie descrivevano la realtà per come essa è (realismo) Autonomia della Scienza:nelle Lettere copernicane Galileo sostenne che la natura, oggetto della scienza, e la Bibbia, base della religione, derivavano entrambe da Dio e non potevano contraddirsi, ma accadendo i contrasti dovevano risolversi rivedendo l interpretazione della Bibbia, poiché essa insegna come si vadia in cielo e non come vadia il cielo ; Libertà di ricerca:fondata sul metodo sperimentale fatto da sensate esperienze e certe dimostrazioni. Con l esperimento (mentale o reale che sia) i dati dell osservazione sono sottoposti all esame della ragione. RIFIUTO DEL PRINCIPIO DI AUTORITÀ

65 Galileo: le sue scoperte in campo fisico Galileo fece decisive scoperte in campo astronomico ma soprattutto fisico. Con i suoi studi sulla caduta dei gravi giunse alla determinazione del 2 principio della dinamica; Infatti dimostrò che il moto di un corpo in caduta libera è uniformemente accelerato indipendentemente dalla forma, dalla materia e dal peso (per Aristotele dal peso di un corpo dipendeva la velocità); Giunse a determinare oltre al principio di relatività del moto locale anche quello d inerzia, per cui tutti i corpi conservano il proprio stato di quiete o di movimento a meno che non intervenga una forza esterna.

66 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. 66

67 Isaac Newton ( ) e il nuovo paradigma La grandezza di Newton sta nell aver unificato in una sola formula la forza che mantiene i pianeti nella loro orbita e quella che fa cadere i gravi sulla Terra, di aver unificato cioè le leggi di Keplero e quelle di Galileo. Newton infatti, dopo aver determinato i tre principi della dinamica e notato che il movimento dei pianeti nella loro orbita poteva essere pensato come una caduta Newton continua, giunse a formulare la Legge della gravitazione universale: i corpi si attraggono proporzionalmente al prodotto delle masse e in ragione inversa del quadrato delle distanze F = G m 1 m 2 /r 2 ; definendo così un nuovo paradigma a conferma dell eliocentrismo

68 I caratteri della nuova scienza Dalla rivoluzione scientifica e soprattutto da Galileo emerse un nuovo modo d intendere la natura e lo studio di essa, emerse cioè una nuova concezione della NATURA Ordine oggettivo Ordine causale Insieme di relazioni Insieme di leggi SCIENZA Sapere sperimentale Sapere matematico Saper intersoggettivo Saper oggettivo

69 La rivoluzione scientifica sposta l attenzione sulla nozione di causa materiale e di causa efficiente, non considera né la causa formale, né la causa finale.

70 La causa efficiente assume il significato di LEGGE e il rapporto causa-effetto è rappresentato da grandezze misurabili matematicamente.

71 Keplero, Galilei e Cartesio esclusero dal loro pensiero filosofico la causa formale nel significato di essenza o qualità perché priva di significato per lo studio della natura. Ciò determina la nascita della Fisica classica che da Isaac Newton assume il determinismo e il meccanicismo come unico approccio alla trattazione dei fenomeni naturali.

72 MECCANICISMO Concezione filosofica del mondo che evidenzia la natura esclusivamente corporea e, dunque meccanica di tutti gli enti.

73 DETERMINISMO Concezione filosofica per la quale in natura nulla avviene per caso ma secondo ragione e necessità. Tutti i fenomeni hanno una spiegazione fisica che si fonda su relazioni di causa ed effetto. Date delle condizioni iniziali quello che accadrà in futuro è determinato da leggi fisiche dell universo.

74 L UNIVERSO COME MACCHINA Il modello teorico della scienza dominante nell età moderna fu il meccanicismo. Esso descrive l universo come un immensa macchina, costituita da corpi in movimento, che interagiscono fra loro in base ad una legge di causalità necessaria, ad una rigida concatenazione di cause e di effetti, rigorosamente determinabili sul piano matematico. In questa visione del mondo la scienza meccanica (la statica di Archimede e la dinamica da Galileo e Newton), e con essa la matematica e la geometria, emerge tra le altre scienze. I concetti portanti sono inerzia, massa, forza.