Fabrizio Bònoli. Raffaello Sanzio Scuola di Atene ( ) Dipartimento di Fisica e Astronomia Università di Bologna

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1 I Fabrizio Bònoli Dipartimento di Fisica e Astronomia Università di Bologna Raffaello Sanzio Scuola di Atene ( ) [Stanza della Segnatura - Vaticano]

2 NOI SIAMO QUI? OPPURE QUI? Una storia che va da prima di Tolomeo a dopo Copernico

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4 «All'inizio della storia della scuola ionica gli dèi avevano il ruolo di regolatori del ritmo complessivo delle vicende umane e la conoscenza aveva un campo d'azione più ridotto. Poi la sede degli dèi viene sempre più allontanata e ristretta al cielo. La scienza si occupava di ricerche di carattere prevalentemente di ordine pratico: medico-biologico o geografico, astronomico e meteorologico. Con gli ultimi esponenti della scienza ionica Anassagora e gli atomisti e con il loro approfondimento della conoscenza, avviene un tentativo di unione fra la struttura che compete alla divinità e la struttura che investe la conoscenza da: F. F. Repellini Cosmologie greche Loescher, 1980

5 da: F. F. Repellini Cosmologie greche Loescher, 1980 «Finché la ricerca si contentava di esaminare gli aspetti della natura, gli dèi potevano continuare a disporre di vaste zone proprie, come il cielo, ma ora ci si spinge in qualsiasi zona del naturale: dalla distanza e dimensioni del Sole agli infinitamente piccoli atomi. Non vi è più una lontananza in cui gli dèi possano sottrarsi a tale indagine e continuare a esistere! Non vi è più un unico mondo stabile, sia esso un mondo solo, ma diverso nel tempo (quello di Anassagora), siano invece infiniti mondi, diversi ma simultanei (quelli di Democrito).»

6 Appare ora esplicito un aspetto che si ritroverà sempre più spesso nella storia della scienza e del pensiero: occuparsi della conoscenza del Mondo, della sua struttura, della sua (eventuale) origine e della sua (eventuale) evoluzione, implica occuparsi della/e DIVINITÀ.

7 e infatti... da Tolomeo a Copernico

8 Platone di Atene a.c. Tímaio, 36, B-D ovvero Della Natura ca. 360 a.c. «Il Demiurgo fece il Mondo rotondo e sferico, nella forma orbiculare che di tutte le figure è la più perfetta e la più simile a sé medesimo, pensando che ciò che rassomiglia a sé medesimo è mille volte più bello di ciò che non si rassomiglia

9 «E gli assegnò il movimento proprio alla sua forma, quello che è più in relazione con l'intelligenza e col pensiero. Dunque fece che egli girasse uniformemente, circolarmente, senza mutar di luogo... da Tolomeo a Copernico e mise nel mezzo del Mondo un'anima, che fece stendersi in tutte le parti di questo nuovo dio e nella quale anche inviluppò esteriormente questo gran corpo: e così stabilì questo spazio celeste rotondo e moventesi in cerchio, solo, solitario.»

10 dalla terra piatta di Anassimandro ed Anassagora [VI-V sec. a.c.] da Tolomeo a Copernico alla macchina del Mondo di Platone un Mondo che ha avuto un inizio e avrà una fine!

11 «Quindi Egli prese il Tutto e lo tagliò a metà in due fasce, che fece incrociare nel loro punto centrale a formare la lettera χ. Quindi Egli legò i confini l uno all altro a formare un cerchio, nel punto opposto a quello nel quale si congiungevano, uno interno e uno esterno. E poi Egli li fornì di moto uniforme nello stesso posto e dette il nome del moto del circolo esterno dalla natura dello Stesso, e di quello dell interno dalla natura del Diverso. Poi fece che il circolo dello Stesso rivolvesse da sinistra a destra, e il circolo del Diverso da destra a sinistra su un asse inclinato; ed Egli fece che la rivoluzione principale fosse quella dello Stesso» Timeo, 36, B-D

12 Chioma di Berenice asthr planhth (da planaw = vado errando) da Tolomeo a Copernico Leone 19 settembre 1 agosto 3 ottobre 26 settembre 15 agosto 5 settembre 12 settembre Cancro Vergine 30 agosto Sestante Idra

13 ma aveva detto Platone «[è compito degli astronomi] trovare con quali moti circolari e uniformi si possono rappresentare le apparenze osservate nei moti dei corpi celesti intorno alla Terra immobile...» Terra Marte

14 seguendo questi precetti di Platone, il matematico Eudosso sviluppò quella che è considerato il primo modello matematico e geometrico per la descrizione del funzionamento del Sistema del Mondo: il sistema delle sfere omocentriche

15 Eudosso di Cnido ca Conosciamo il sistema di Eudosso solo da una descrizione di Simplicio (V sec., commentatore di Aristotele). Schiaparelli ne fornì una ricostruzione matematica. da Tolomeo a Copernico Il sistema omocentrico comprendeva 4 sfere per ogni pianeta, 3 per Sole e Luna e 1 per le stelle fisse TOTALE = 27 sfere Le sfere di Eudosso erano sfere matematiche, non materiali e rappresentavano una descrizione matematica dei moti celesti, NON UN MODELLO FISICO

16 Aristotele di Stagira a.c. convinto della differenza tra il mondo matematico di pure forme e il mondo fisico, commistione di forma e materia, rese materiali le sfere di Eudosso, pensandole costituite da una materia perfetta e immutabile, trasparente e invisibile: la quintessenza (o etere o cristallino)

17 e, per eliminare tutte le frizioni fra sfere adiacenti, introdusse delle sfere reagenti intermedie infine, ne risultarono 47 sfere!! Tutte queste sfere erano legate l una all altra attraverso i differenti poli di rotazione e messe tutte in movimento dalla nona sfera: il primum mobile.

18 Il sistema meccanico di Aristotele offriva, per la prima volta nella storia, una rappresentazione del Mondo come un tutto, con le sue parti interconnesse, ognuna delle quali seguiva la sua naturale legge del moto un Mondo senza un inizio e senza una fine!

19 Il movimento in Aristotele da Tolomeo a Copernico Per Aristotele, il movimento rappresenta la prima e principale caratteristica di ogni cosa nel Mondo. Ogni cosa in grado di muoversi è mossa da qualcos altro: una forza motrice. p.e.: negli animali, l anima è la forza, mentre il corpo è la cosa mossa

20 Seguendo il moto NATURALE, ogni elemento deve muoversi verso il suo luogo naturale: aria atmosfera terra centro fuoco nell aria acqua superficie e tutte le cose possono muoversi solo secondo il principale elemento di cui sono costituite

21 ... a meno che si applichi una forza capace di modificare il moto naturale, ottenendo così un moto VIOLENTO! da Tolomeo a Copernico i moti VIOLENTI non possono mantenersi NATURALMENTE e non è possibile avere un moto violento senza una forza motrice

22 p.e.: da Tolomeo a Copernico un carro è naturalmente forzato a muoversi verso il centro della Terra e così rimane NATURALMENTE fermo. Attaccando un cavallo al carro, questo si muove di moto VIOLENTO, sino a che funziona la forza motrice del cavallo.

23 Quando si lancia una freccia con un arco, il moto VIOLENTO che si imprime alla freccia si deve fermare quando questa si stacca dall arco ma ciò non accade e la freccia vola sino al bersaglio!! di conseguenza, l aria deve essere la forza motrice della freccia ma come agisce l aria?

24 e per i corpi celesti?? La sostanza dei corpi celesti à la quintessenza perfetta, immutabile, trasparente e invisibile e il suo moto NATURALE è circolare e uniforme!!

25 Conseguenze della teoria del moto in Aristotele - un moto spontaneo non può esistere; - un moto non-naturale non può mantenersi da solo; - non è accettata la conservazione del moto; da Tolomeo a Copernico - il moto di un corpo dipende dalla sostanza del corpo stesso e non dal suo stato; - il principio d inerzia non può essere valido!!!!!

26 IL PRINCIPIO DI INERZIA espresso da Galileo «... [un corpo naturale] rimossi tutti gli impedimenti esterni in quello stato si conserverà nel qual una volta sarà stato posto; cioè se sarà messo in stato di quiete, quello conserverà e se sarà posto in movimento nell istesso si manterrà» 14 agosto 1612, seconda lettera a Welser in Istoria e dimostrazioni intorno alle macchie solari e loro accidenti [Opera Nazionale, IV, 134]

27 Conseguenze della da Tolomeo a Copernico teoria del moto in Aristotele Il moto circolare e uniforme dei corpi celesti è originato da una intelligenza celeste, eterna e immateriale, il MOTORE IMMOBILE che ha dato il movimento al primum mobile. Viene così legata in modo indissolubile la FISICA alla METAFISICA

28 ma con il passare del tempo, il sistema di Eudosso e Aristotele, NON riusciva più a soddisfare quegli astronomi che si occupavano di osservare i moti dei corpi celesti e di prevederne le posizioni in cielo

29 Aristarco ca a.c. E così, un secolo più tardi, ARISTARCO di Samo, uno dei più famosi astronomi dell epoca, propose che NON fosse la TERRA a rimanere immobile al centro del Cosmo, bensì il SOLE e che intorno a questo ruotassero la Terra e tutti gli altri pianeti e le stelle.

30 Aristarco ca a.c. «Aristarco di Samo ha supposto che le stelle e il Sole siano immobili e che la Terra si muova attorno al Sole in un cerchio infinitamente piccolo rispetto alla distanza delle stelle» Archimede, Arenario

31 Parallasse annua delle stelle fisse da Tolomeo a Copernico

32 Parallasse annua delle stelle fisse da Tolomeo a Copernico La prima parallasse fu misurata solo nel 1838 da Bessel, per 61 Cygni. Proxima Centauri è la stella più vicina, quindi con la parallasse più grande (π = 0, 77" = miliardi di chilometri = 4,23 anni luce) parsec = distanza di una stella che ha una parallasse annua π = 1" 3 x m = 3,26 anni luce = 2 x 10 5 UA

33 ma Aristarco NON riuscì a dimostrare le sue ipotesi eliocentriche la mancanza di prove osservative e di una fisica che potesse giustificare il moto della pesante Terra in un Cosmo incorruttibile spinse gli astronomi a cercare nuovi modelli geocentrici

34 Ipparco di Nicea, a.c. Sole, Luna e pianeti ruotano con moto circolare e uniforme su epicicli e deferenti, intorno alla Terra immobile Il sistema di Apollonio-Ipparco

35 epiciclo da Tolomeo a Copernico p.e.... i moti dei pianeti interni ed esterni descritti da un epiciclo maggiore o da un eccentrico mobile deferente anche il moto in latitudine può essere spiegato facilmente Il sistema di Apollonio-Ipparco

36 passano i secoli il modello si perfeziona

37 Tolomeo ca d.c. «... ogni pianeta possiede una forza vitale che lo fa muovere insieme agli oggetti ad esso legati...» Maqhmatikh suntaxis Compendio di matematica (Almagesto) «noi crediamo che il fine che l astronomo deve raggiungere è il seguente: dimostrare che tutti i fenomeni del cielo sono prodotti da movimenti circolari e uniformi» «... in Natura, il vuoto o ogni altra cosa senza senso o ragione è inimmaginabile...»

38 Tolomeo ca d.c. Maqhmatikh suntaxis Compendio di matematica (Almagesto) la Terra, immobile, occupa il centro dell Universo; l Universo è diviso in due mondi: Cosmo: mondo di purezza e immutabilità, Mondo sublunare: mondo di impurità e mutamenti; il moto circolare uniforme è l unico moto possibile per i corpi celesti.

39 Tolomeo ca d.c. Scala delle distanze in unità di raggio terrestre d min d max d media LUNA MERCURIO VENERE ,5 SOLE MARTE GIOVE da Tolomeo a Copernico SATURNO STELLE Ipotesi dei pianeti

40 Tolomeo ca d.c. da Tolomeo a Copernico inoltre più lontano è il pianeta dal centro, più piccolo è l epiciclo rispetto al deferente (in realtà, questo è dovuto al fatto che il moto orbitale della Terra diviene sempre più piccolo!) I rapporti dei raggi, r def /r epic, sono imposti dal periodo di rivoluzione del pianeta. r def /r epic d medio(a.u.) MARTE 1,52 1,52 GIOVE 5,22 5,21 SATURNO 9,23 9,53 SENZA RENDERSENE CONTO, TOLOMEO AVEVA IN MANO LE DISTANZE DI TUTTI I PIANETI!!!!

41 Terra Modello geostatico per Marte (Ipparco - Tolomeo) Marte Terra Sole Modello eliocentrico per Marte (Copernico - Galileo) Marte

42 e così da Tolomeo a Copernico il sistema epiciclo-deferente di Tolomeo che spiegava i moti dei corpi celesti e ne prevedeva le variazioni nel tempo e il Cosmo gerarchico di Aristotele che ne spiegava la natura fisica costituirono il SISTEMA DEL MONDO che passò ai posteri per i secoli a venire

43 anche se con molti miglioramenti, osservativi e matematici, da parte degli astronomi islamici Il cosmo tolemaico in un codice persiano

44 p.e., è estremamente interessante il fatto che alcuni aspetti dei modelli avanzati da astronomi siriani nel XIV sec., per i moti della Luna, appaiano praticamente uguali a quelli sviluppati da Copernico il sistema a doppio epiciclo di Ibn ash-shatir (XIV sec.) eliminò l equante [moto della Luna in un codice della Bodleian Library] oppure estremamente complicati

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