COPERNICO ( ) KEPLERO NEWTON ( ) ( ) EINSTEIN ( ) ONDE GRAVITAZIONALI

Transcript

1

2 COPERNICO ( ) KEPLERO NEWTON ( ) ( ) EINSTEIN ( ) ONDE GRAVITAZIONALI

3 Copernico, innovatore o conservatore?

4 Terra al centro dell universo Sfrutta epicicli, deferente, equante È coerente con la concezione del moto nel sistema aristotelico Il sistema nel suo complesso lascia alcuni problemi irrisolti

5 Elaborato nei testi De commentariolus [1514] e De revoluzionibus [1543] Sole al centro dell universo Introduce la rotazione terrestre È costretto ad utilizzare ancora deferente ed epiciclo Non è chiaro il modo in cui l abbia elaborato

6 Utilizzato da Keplero come modello Galileo conferma la rotazione terrestre Considerato da molti solo come una novità Conosciuto grazie al Dialogo sopra i due massimi sistemi Brahe riesce a fornire un alternativa meno rivoluzionaria

7 KEPLERO ( ) Opere Misterium Cosmographicum (1597) Astronomia Nova (1609) Harmonice Mundi (1618)

8 Mysterium Cosmographicum 1597 Afferma la superiorità del sistema copernicano; Cerca di rispondere a queste tre domande: 1. Perchè i pianeti sono in quel dato numero? 2. Perchè sono disposti a quella precisa distanza dal sole? 3. Perchè hanno quelle velocità? Sostiene quindi la necessità di passare da un astronomia di posizione (misurazioni) ad astrofisica (ricerca cause per prevedere eventi)

9 Sostiene che esistono relazioni tra sistema solare e solidi platonici (neoplatonismo). Chiaro esempio di relazione tra Descrizione di eventi fisici Matematica e geometria Concezioni filosofiche generali

10 Astronomia Nova Collabora con Tycho Brahe - studia l orbita di Marte scoprendo che è ellittica Dimostra che il moto della terra non è né circolare né uniforme Sostiene che il Sole (rappresentazione fisica di Dio) muovendosi intorno al proprio asse è causa fisica del movimento Sottolinea che per studiare i pianeti bisogna prima aumentare la precisione sulla conoscenza dell orbita terrestre perché è dalla terra che si prendono le misurazioni Formula le prime due leggi Accenni sulla gravità

11 La gravità per Keplero È un affezione tra due corpi affini per cui la terra attrae una pietra e la stessa attrae un poco la terra. La gravità dipende quindi dalle moli (dimensione) dei corpi.inoltre se la terra non fosse rotonda i corpi non sarebbero attratti al centro ma lungo direzioni variabili da luogo a luogo. (Keplero Astronomia Nova) Questa sua concezione della gravità riprende le teorie aristoteliche dei corpi affini tuttavia introduce l innovativa visione di una misteriosa forza che attrae i due corpi in questione.

12 Harmonice Mundi Testamento intellettuale e spirituale di Keplero costituito da 9 libri (divisi in un gruppo di 5 e uno di 4) Sostiene che le armonie influenzerebbero lo spirito umano, dando credito all astrologia Studia le proprietà delle figure regolari solide e piane, le diverse proporzioni armoniche e la natura del canto Nel libro 5 dell opera descrive una visione armoniosa del mondo esaltando il Creatore Dal libro 6 al 9 espone in modo sistematico la sua teoria sulla musica delle sfere celesti Deduce la terza legge ma non dà ad essa molta importanza

13

14 Newton( ): è possibile un interpretazione religiosa dei suoi studi? (B. J. T. Dobbs 2002) Studi volti alla ricerca del Vero Ricerca di una causa che potesse spiegare alcuni fenomeni che non avevano ancora un perché come la gravità. Identico metodo di conoscere applicato in ogni campo della realtà

15 PHILOSOPHIAE NATURALIS PRINCIPIA MATHEMATICA Pubblicazioni: Composto da tre parti ; è la più estesa opera scientifica All inizio vengono esposti postulati e assiomi Primo libro: trattato di meccanica Secondo libro: movimento, resistenza, idrostatica Terzo libro: descrive il Sistema del Mondo: divisione della materia, fenomeni astronomici, moto pianeti e satelliti LEGGE DI GRAVITAZIONE Contenuto già presente nel De Motu Corporum Il Sistema del Mondo

16 Isaac Newton: evoluzione del suo concetto di Gravità (dedotto da analisi testi manoscritti in particolare di alchimia) tre fasi del pensiero di Newton: prima dei Principia i Principia dopo i Principia

17 1)prima dei Principia (fino anni 80 circa) Adesione alla filosofia meccanicistica: gravità come impeti meccanici di particelle di etere vicino al pensiero di Cartesio 2)il periodo dei Principia (fino a primo decennio 1700) Gravità: da principio meccanico ad attivo. Abbandono teoria dell etere. Forza che agisce a distanza (presente già in astronomia e magia) Ispirato al principio attivo alchemico? 3)dopo i Principia Ricerche negli studi del passato (alchimia antica,filosofia). Torna il concetto di etere (diverso dall etere cartesiano: estremamente elastico ed attivo, sostanza intermedia tra incorporeità di Dio e piena corporeità del corpo) SINTESI COSMOLOGICA CONCEPITA PER CELEBRARE LA GLORIA DI DIO

18 Isaac Newton: esempio di rapporto tra diverse rappresentazioni della natura: la magia e l astrologia e la scienza moderna (come verrà definita successivamente) Attrazione a distanza 1)Presente nella magia e nell astronomia 2)Esclusa dalla concezione scientifica meccanicistica di Cartesio (mondo pieno azione solo per contatto diretto) 3)Recuperata nella concezione fisica di newton (la gravità agisce a distanza)

19 Intersecazione della filosofia con la scienza IL MODO CON CUI STUDIAMO IL FUNZIONAMENTO DELLA CONOSCENZA SCIENTIFICA E UN MODELLO DELLA CONOSCENZA. (QUINDI CI POSSONO ESSERE MODELLI DIVERSI).

20 La Religione e la Teologia si intersecano con a Filosofia La Fede Conoscenza non teologica della religione si interseca con la conoscenza e la religione.

21 Caratteri di Dio perfetto, immutabile, costante, onnisciente Caratteri del creato (la natura) Caratteri della conoscenza della natura (la scienza)

22 La mela di Newton: una leggenda reale? La Royal Society ha reso pubblico uno degli scritti del suo archivio in cui William Stukeley, scrittore contemporaneo di Newton, racconta del particolare aneddoto: Memoirs of Sir Isaac Newton's Life, 1572

23 EVOLUZIONE DEI CONCETTI DI SPAZIO E TEMPO - Aristotele : non esiste il vuoto; -Cartesio : non esiste il vuoto;lo spazio si identifica con l estensione (res extensa) - Newton: concetti di spazio e tempo assoluti (immobili, indipendenti dai corpi, esistono senza materia) - Kant: spazio e tempo assoluti come forme pure dell intuizione sensibile, condizioni trascendentali per ogni esperienza possibile

24 TEORIA GRAVITAZIONE NEWTON Presenta incongruenze già all epoca DIFFICOLTÀ CONCETTUALI: - Azione a distanza - Azione istantanea - Non conosce barriere DIFFICOLTÀ SPERIMENTALI: - Anomalie orbita Mercurio - Anomalie orbita Luna Non si spiegavano: - Perché: m gravitazionale = m inerziale - Perché: S.R. privilegiati = S.R. inerziali

25 EINSTEIN E LA GRAVITAZIONE Lo spazio il tempo la GRAVITÀ? RELATIVITÀ SPECIALE ( Einstein, 1905) - Rivoluzionati i concetti di TEMPO e SPAZIO ASSOLUTI - Le grandezze l, t non sono più invarianti : dipendono dal S.R. spazio-tempo quadridimensionale -m dipende dalla velocità del corpo -Concetto di CAMPO (funzione delle coordinate di spazio e tempo) sostituisce quello di punto materiale Anche alla luce dei nuovi concetti come interpretare F = G m 1 m 2 / R 2?

26 LA RELATIVITA GENERALE Einstein (1915) Principio di relatività generale Le leggi della fisica hanno la stessa forma in tutti i sistemi di riferimento Giustificazione della corrispondenza tra massa inerziale e massa gravitazionale

27 SPAZIO,MASSA,GRAVITA Distanza fra due punti come invariante nei sistemi di riferimento e descritta dall espressione: Il tipo di spazio è fissato dai potenziali g ik = funzioni del punto nello spazio-tempo che soddisfano equazioni differenziali (equazioni di campo) Se g ik =0 => ds 2 =0 => non esistono più né spazio né tempo

28 Fine della visione Newtoniana Le particelle pesanti modificano la struttura geometrica dello spazio-tempo circostante (variano le equazioni di campo nei singoli punti) Non esiste spazio vuoto di campo (la struttura dello spazio-tempo è modificata dalla presenza di masse)

29 Fine della visione Newtoniana Aspetti in contrasto con l esperienza immediata e con il senso comune riguardo a spazio e tempo Mantenimento di aspetti assoluti (es. eventi causalmente connessi) e di leggi generali ( Dio non gioca a dadi ) Necessità di controlli sperimentali

30 VERIFICHE SPERIMENTALI DELLA RELATIVITA GENERALE Precessione del perielio di Mercurio Deflessione dei raggi luminosi Spostamento delle righe spettrali Rallentamento del ritmo degli orologi

31 ONDE GRAVITAZIONALI Le ONDE GRAVITAZIONALI: Perturbazioni del campo gravitazionale Si propagano alla velocità della luce La ricerca sperimentale di queste onde sfrutta di due tipi di strumenti: le antenne gravitazionali ( Nautilus ) gli interferometri laser ( Virgo, Lisa )

32 PRINCIPALI SORGENTI DELLE ONDE GRAVITAZIONALI Stella ruotante Caduta di un corpo in un buco nero Emissione di neutrini Stella doppia Radiazione da collasso gravitazionale

33 ESPERIMENTI IN CORSO INTERFEROMETRO VIRGO : realizzato a Cascina (Pisa) nel 2003 La stazione LISA : acronimo di Laser Interferometer Space Antenna, prevista per il NAUTILUS : istallato nei Laboratori Nazionali di Frascati dal Nonostante le moderne tecnologie, la rivelazione di queste onde risulta ancora difficilissima

34 ESPERIMENTI IN CORSO SUL CAMPO GRAVITAZIONALE GOCE Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer

35 ESPERIMENTI IN CORSO Esperimenti di studio e di presentazione della classe IV SB del liceo Paolo Giovio di Como

36 BIBLIOGRAFIA Koppernigk Niklas (Copernico Nicola): un rivoluzionario prudente di W. Shea LE SCIENZE monogr. N. 20 /apr.2001 Kepler Johannes(Keplero): semplici leggi per l armonia dell universo di A.M.Lombardi- LE SCIENZEmonogr. N.13/febbr.2000 Newton Isaac:un filosofo della natura e i sistema del mondo di N. Guicciardini LE SCIENZE monogr.n. 2 /apr.1998 La rivoluzione astronomica A. Koyrè Feltrinelli 1966 Newton, filosofo per mezzo del fuoco - B.J.T.Dobbs- Le Meridiane 2002 Fisica A. Caforio, A.ferilli- vol 3- Le Monnier 2005 L evoluzione della fisica - G.P.Parodi M.Ostli G.Mochi Onori vol 2- Paravia 2006 Relatività:esposizione divulgativa - A. Einstein Universale Bollati Boringhieri Spazio, tempo e gravitazione - A.S. Eddington - Universale Bollati Boringhieri Spazio, tempo e relatività a cura di Fernando De Felice LE SCIENZE quaderni n. 97 marzo 2000 Le onde gravitazionali aa.vv..- ASIMMETRIE rivista dell INFN- n.5 sett.2007