GALILEO E I DUE MASSIMI SISTEMI DEL MONDO

1. GALILEO E I DUE MASSIMI SISTEMI DEL MONDO

2. La fisica aristotelica • Per fisica Aristotele (384-322 aC) intendeva lo studio della Natura, inanimata e vivente (dalla fisica propriamente detta, all’astronomia, alla geologia, alla biologia e alla chimica) • In Aristotele lo studio della Natura comincia a stagliarsi da quello della “filosofia prima” per indagare sulle cause dei fenomeni, sia pure senza un approccio matematico • La fisica o “filosofia seconda” ha per oggetto lo studio delle realtà sensibili e mobili, che hanno in sé il principio del moto e della quiete.

3. La fisica aristotelica • Aristotele divide il mondo fisico in due realtà ben distinte: il mondo sublunare e quello celeste (modello dei 2 mondi) • Il primo è costituito da 4 elementi: terra, acqua, aria, fuoco • Il secondo, quello celeste, è costituito da una quinta essenza: l’etere; non è soggetto alle prime 3 forme di mutamento, quindi è ingenerabile, inalterabile, immutabile

4. La fisica aristotelica • MONDO SUBLUNARE • 4 elementi: 2 pesanti (terra-acqua) + 2 leggeri (aria-fuoco) • La mescolanza dei 4 elementi conferisce pesantezza o leggerezza ai corpi • Vi è continuo mutamento (nascita-morte; generazione–corruzione) • Moto rettilineo (che ha inizio e fine) per cause naturali o moto di un proiettile per cause violente • Il moto rettilineo è un moto imperfetto, ha inizio (potenza) e fine (atto). • MONDO CELESTE • quinto elemento: etere • L’ etere è una sostanza trasparente, imponderabile ed immutabile • Eternamente immutabile, perché ingenerabile • Moto circolare (che non ha né inizio né e fine, infatti ogni punto della circonferenza è inizio e fine allo stesso tempo) • Il moto circolare è perfetto quindi eterno.

5. Universo aristotelico • L’universo consiste in una serie di 55 sfere cristalline concentriche rotanti in moto uniforme tra la terra e quella più esterna (il cielo delle stelle fisse), il loro combinarsi spiega il moto degli astri • La prima sfera, quella più esterna, comprende in sé ogni cosa, al di fuori di essa non può esserci né luogo, né spazio • Il luogo non viene inteso come una realtà assoluta, bensì come qualcosa di relativo ai corpi cioè in relazione ad essi • Di qui la teoria dei “luoghi naturali” secondo la quale i corpi formati da acqua e da terra tendono naturalmente verso il basso e quelli fatti di fuoco ed aria verso l’alto.

6. Universo aristotelico • Il “basso” pertanto non può essere che il centro della terra e quindi anche centro di tutto l’universo • sulla sfera estrema si trovano le cosiddette stelle fisse, dotate di un unico moto, come se fossero tutte infisse su una sola sfera • a questo modello si oppose Aristarco (III • sec a.C.) che fu il primo a proporre il modello eliocentrico, ma fu tacciato di empietà e non ebbe seguito nella scienza • greca. • In sintesi : • L’universo aristotelico è eterno, unico, finito e perfetto e non può esserci una cosmogonia perché eternamente identico.

7. Il sistema tolemaico • Lo schema dell’universo aristotelico non è in grado di spiegare i dettagli dei moti, come il moto retrogrado (a fianco, il moto di Marte), e soprattutto non consente di calcolare le posizioni dei pianeti nel tempo • Il sistema proposto da Tolomeo (100-175 dC) raccoglieva secoli di osservazioni astronomiche condensandole in una struttura geocentrica molto complessa, frutto di una lunga evoluzione e di notevoli conoscenze geometriche • Esso descriveva ogni orbita con un sistema di moti circolari sovrapposti e ricorreva a diversi accorgimenti per spiegare l’irregolarità dei moti.

8. Spiegazione del moto retrogrado secondo il modello eliocentrico:

9. Il sistema tolemaico Deferenti, epicicli nel sistema tolemaico: • Il pianeta si muove di moto circolare uniforme su un cerchio, detto epiciclo, ed il centro di questo cerchio a sua volta si muove attorno alla terra su un altro più grande cerchio, detto deferente. • La combinazione del moto dell’epiciclo e del deferente consente di spiegare abbastanza correttamente sia il moto retrogrado, sia la variazione di luminosità subita dal pianeta durante il moto retrogrado (che diventa più luminoso per la maggior vicinanza alla terra).

10. SPIEGAZIONE DEL MOTO RETROGRADO CON I 2 MODELLI Modello Geocentrico Modello Eliocentrico Entrambi i modelli riescono a descrivere il moto retrogrado, ma il modello eliocentrico spiega in modo semplice e automatico il fatto che l’inversione si manifesta quando il pianeta è opposto al Sole.

11. Il sistema tolemaico Eccentrici ed equanti nel sistema tolemaico: • L’introduzione degli epicicli si mostrò insufficiente per descrivere correttamente il moto di tutti i pianeti • Un esempio di irregolarità del moto è il diverso intervallo di tempo che separa i due equinozi: • inverno 179 giorni (23.9-21.3) • estate 186 giorni (21.3-23-9) • Volendo spiegare queste “irregolarità” con soli moti circolari uniformi, Tolomeo dovette ricorrere all’ipotesi che il centro del deferente non è la terra, ma un altro punto C detto eccentrico, ed il moto del pianeta diveniva circolare uniforme se visto dal punto Q, equante. terra

12. Il sistema tolemaico • Pur nella complessità del sistema, soprattutto per l’aspetto geometrico, il modello tolemaico era in grado di effettuare previsioni abbastanza corrette sulla posizione dei pianeti nella loro evoluzione temporale • Questo sarà il suo punto di forza per tutto il medio evo, imponendosi soprattutto dopo il mille nelle nascenti università europee • A seguito della sintesi culturale operata da Tommaso D’ Aquino tra la tradizione cristiana ed il pensiero aristotelico, il modello tolemaico venne accettato universalmente dalla Chiesa, che l’assunse quale teoria cosmologica ufficiale.

13. LA RIVOLUZIONE COPERNICANA • Con l’ Umanesimo si diffondono in Europa gli studi filologici e la lingua greca ritorna ad essere coltivata; ciò ha favorito la riscoperta di opere classiche ormai dimenticate, tra queste la teoria eliocentrica di Aristarco (riportata da Archimede) • Copernico (1473-1543) non ha lasciato una chiara indicazione di come sia giunto a pensare ad un sistema planetario eliocentrico, nel manoscritto del suo De Rivoluzionibus Orbium Coelestium (1530) affermava che questa idea risaliva ai tempi antichi, fu sostenuta già dai pitagorici ed in particolare da Aristarco; ma nella versione di stampa questo riferimento ad Aristarco scomparve.

14. LA RIVOLUZIONE COPERNICANA • Il suo giudizio sul sistema tolemaico è netto: il sistema tolemaico, seppure in grado di fare previsioni, faceva ricorso a troppi artifici … “… posto un qualche moto della Terra, si potessero trovare per le rivoluzioni dei corpi spiegazioni più valide di quelle degli astronomi precedenti.” • Le IPOTESI di COPERNICO : • La Terra compie una rotazione completa attorno al proprio asse in circa 24 ore • La Terra non è centro dell’universo e compie una rivoluzione attorno al sole in un anno • I pianeti insieme alla Terra ruotano su orbite circolari attorno al Sole che è centro dell’Universo

15. LA RIVOLUZIONE COPERNICANA • Tra il 1500 ed il 1600 la concezione del mondo celeste viene rivoluzionata grazie al contributo di N. Copernico, G. Keplero e G. Galilei • Già nel 1572 Tycho Brahe aveva osservato una stella “nova” nella costellazione di Cassiopea, che divenuta nell’arco di 2 anni estremamente brillante, era poi scomparsa • Anche Keplero nel 1604 aveva osservato un’altra stella “nova”… l’universo allora non era eternamente identico !

16. IL SISTEMA di TYCHO • Nel 1576 il re di Danimarca mette a disposizione di Tycho una intera isola vicino Copenaghen su cui viene costruito un immenso osservatorio (ad occhio nudo): Uraniborg • In 20 anni di intensa attività Tycho accumula una immensa mole di osservazioni astronomiche (che serviranno a Keplero per l’elaborazione delle sue tre leggi) • Sulla base dei dati in suo possesso elabora un terzo massimo sistema: il Sole e la Luna ruotano attorno alla Terra, centro dell’universo, mentre Mercurio, Venere, Marte, Giove e Saturno diventano satelliti del Sole • Un evidente compromesso tra il sistema geocentrico ed eliocentrico; avrà più fortuna tra i teologi che tra gli scienziati.

17. GALILEO e la CHIESA • Nello stesso anno Galileo rivolgendosi all’Accademia dei Lincei liquida le antiche credenze sulla perfezione ed immutabilità dei corpi celesti dicendo: ”il funerale o più tosto l’estremo et ultimo giuditio della pseudofilosofia” Sul finire del 1613 la compatibilità tra il sistema copernicano e le sacre scritture diventa argomento di discussione accesa alla corte medicea e successivamente la polemica raggiunge S. Maria Novella in Firenze. Nel 1614 Galileo viene denunciato all’Inquisizione. • La questione si complica nel 1615 con la pubblicazione di un libro di un carmelitano P.Foscarini che difendeva il copernicanesimo dall’accusa d’incompatibilità con la Bibbia; il cardinal Bellarmino, interpellato, afferma: ” né è li stesso dimostrare che supposto ch’il sole stia nel centro e la Terra nel cielo, si salvino le apparenze, e dimostrare che in verità il sole stia nel centro e la Terra nel cielo; perché la prima dimostrazione credo che ci possa essere, ma della seconda ho grandissimo dubbio” ed aggiunge che qualora tale prova fosse certa, allora la Bibbia andrebbe reinterpretatata.

18. La CONDANNA del COPERNICANESIMO • Nel marzo del 1616 la Congregazione dell’Indice proibisce il libro di Copernico e la pubblicazione di Foscarini, ma di Galileo non si fa parola • Nel maggio del 1616 Galileo, che intanto ha raggiunto a Roma il Cardinal Bellarmino, riceve una memoria scritta nella quale gli viene notificato che ”la dottrina attribuita al Copernico sia contraria alle Sacre Scritture, et però non si possa difendere né tenere” • Questo documento più che essere un ammonimento per Galileo , dati i buoni rapporti che intercorrevano con Bellarmino, serviva ad allontanare dallo scienziato le accuse di eresia, tenendo a bada le tante invidie che nel frattempo aveva attirato su di sé • Nel 1623 pubblica il Saggiatore , dedicato al nuovo papa Urbano VIII, che da cardinale aveva preso le sue difese ; “La filosofia è scritta in questo grandissimo libro che continuamente ci sta aperto innanzi a gli occhi (io dico l’universo) … è scritto in lingua matematica , e i caratteri sono triangoli, cerchi, ed altre figure geometriche … senza questi è un aggirarsi vanamente per un oscuro labirinto”.

19. DIALOGO sui MASSIMI SISTEMI • Nel 1632 pubblica il “Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo”; nella II giornata si discute delle prove sul moto della Terra, attraverso la caduta di un grave da una torre. Il fatto che il grave colpisca il piede della verticale senza spostarsi non prova la validità né della teoria copernicana, né della tolemaica, in quanto il corpo nel cadere, pur possedendo una velocità orizzontale, per effetto della relatività del moto,cade comunque ai piedi della torre. “Rinserratevi con qualche amico … sotto coverta di alcun gran navilio … pur che il moto sia uniforme voi non riconoscerete una minima mutazione…” Se in questo passo Galileo non sembra prendere posizione rispetto ai due massimi sistemi, poco dopo, interrogatosi sulla causa della caduta dei gravi , sostiene che quel principio sconosciuto che fa muovere la Terra è simile a quello che fa muovere Marte, Giove e la sfera stellata: con questa affermazione Galileo aveva abbattuto la barriera aristotelica interposta tra i due mondi, aprendo la strada ad una teoria unificata!

20. La CONDANNA di GALILEO La pubblicazione del Dialogo crea molti dissapori tra i teologi, ed anche in Urbano VIII. Ben presto, anche per la pressione di buona parte della curia romana, il papa istituisce una commissione di inchiesta, che , speculando sulla memoria del 1616, considera Galileo reo di aver disobbedito al S. Uffizio nel diffondere tesi eretiche sul moto della Terra. Nel febbraio del 1633 Galileo giunge a Roma davanti al S. Uffizio; nel giugno dello stesso anno è costretto alla abiura in S. Maria sopra Minerva. Viene confinato ad Arcetri, dove muore nel 1642. Prima di avere un monumento funebre in S. Croce a Firenze ha dovuto attendere ben un secolo, infatti solo nel 1736 viene collocato dove si trova ancora oggi !