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La scienza fra geocentrismo ed eliocentrismo
Prof. Giovanni De Sio Cesari
( http://www.giovannidesio.it/
)
Struttura articolo Introduzione Teoria Tolemaica Sua validità Teoria Copernicana Processo a Galilei Obiezioni Inerzia ed impetus Cielo e terra Osservazioni conclusive
Il processo a Galilei ha un significato emblematico e viene generalmente interpretato come la lotta del libero pensiero contro ogni costrizione esterna . Sotto questa luce ha ispirato scrittori, filosofi, storici. Non mettiamo qui in discussione il valore ideale del fatto ma vogliamo mettere in luce i dati scientifici allora in gioco che non vengono generalmente trattati: si ha così la impressione che da una parte ci fosse Galilei con la sua razionalità, i dati inconfutabili dell'esperienza, l'evidenza scientifica e dall'altra irrazionalità, rifiuto dell'esperienza, ottusità bigotta.
In effetti le cose erano tanto più complicate e solo con il senno di poi ci rendiamo conto che Galilei era nel vero: in effetti si schierò contro Galilei la maggior parte della cultura del tempo e non dobbiamo nemmeno pensare che uomini come il cardinale Bellarmino (l'accusatore di Galilei) fossero uomini dappoco, ignoranti e fanatici come in genere vengono rappresentati
Esaminiamo allora da un punto di vista propriamente scientifico i dati del problema.
La teoria geocentrica viene generalmente definita teoria Aristotelica ma in effetti non si tratta di una creazione di Aristotele che si limitò ad accettarla come quella comune del suo tempo mentre fu Tolomeo a perfezionarla. Secondo essa la terra è al centro dell'universo, intorno ad essa ruotano la luna, i pianeti, il sole e le stelle secondo delle orbite circolari. La teoria non è una ipotesi a se stante ma fa parte di tutto un contesto di teorie fisiche che apparvero per migliaia di anni inconfutabili: ne ricordiamo le più importanti : nel cielo il movimento naturale è circolare (Aristotele lo definisce perfetto perchè non ha nè inizio nè fine), gli astri sono incorruttibili (cioe nulla muta in essi) Invece sulla terra il movimento è rettilineo (imperfetto, dice Aristotele perchè ha inizio e fine), ogni cosa è corruttibile (cambia incessantemente) . Vi sono quattro elementi sulla terra : terra acqua, aria e fuoco:i primi due tendono al basso gli altri all'alto come ai propri luoghi naturali.
Si noti che non mancarono nell'antichità pensatori che affermarono la teoria eliocentrica, che gli oggetti non cadano verso il basso ma in effetti ebbero scarsa eco scientifica perchè la esperienza sembrava smentirli chiaramente
VALIDITA' DELLA TEORIA TOLEMAICA
Un problema fondamentale da comprendere è come mai se la teoria geocentrica di Tolomeo era errata perchè in effetti gli astronomi non se ne accorsero per migliaia di anni. Si tenga presente che il calcolo delle posizioni degli astri era molto accurata, si calcolavano le eclissi, le posizioni relative delle costellazioni: la teoria aveva quindi una conferma sperimentale continua, l'astronomia in fondo era l'unica scienza dell'antichità che trovava conferma oggettiva. Come mai, se la teoria era errata?
In effetti secondo la astronomia tolemaica (perfezionata poi nel medioevo) gli astri non ruotavano intorno al centro della terra (come generalmente si dice) :l'errore sarebbe stata immediatamente rilevato. Il centro delle orbite era invece dei punti (chiamati eccentrici) che ruotavano a loro volta intorno alla terra: praticamente il movimento degli eccentrici veniva teorizzato in modo tale che le previsioni dei calcoli coincidevano con le osservazioni astronomiche. il quadro era molto complicato,i calcoli difficili ma i risultati corrispondevano alle osservazioni.
L'astronomo polacco Copernico nel 1543 pubblicò un'opera nella quale dimostrava come se si fosse supposto che gli astri ruotassero introno al sole e non alla terra i calcoli sarebbero stati molto più semplici. Si trattava quindi di un espediente puramente tecnico:non si sosteneva che "effettivamente" il centro del sistema era il sole ma solo che se si fingeva che esso fosse il centro i calcoli divenivano più facili. Molti storici ritengono che Copernico credesse effettivamente nella teoria eliocentrica e che solo per prudenza la presentasse come un puro espediente matematico. Non trattiamo qui la questione che non ci sembra rilevante:il problema era molto più complesso di una pura disputa astronomica
La teoria Copernicana intesa come puro espediente matematico non poneva problemi al di fuori dello stretto ambito degli specialisti in calcoli astronomici. Tutto altro discorso invece sostenere la effettiva realtà della teoria eliocentrica. In questa affermazione si distinse Galilei . Dopo non pochi tentennamenti intervenne la Chiesa Cattolica con il Santo Uffizio, in un clima di lotta alla Riforma Protestante, di sospetto verso le novità che potevano portare a nuove eresie e Galilei venne condannato (1633) Le contestazioni, data la natura del tribunale erano di carattere religioso non scientifico.Pertanto si contestò che in un famoso passo della Bibbia Giosuè aveva pronunciato le parole" fermati o sole" e che quindi la Bibbia stessa aveva confermato la teoria geocentrica. In effetti la argomentazione era debole: non fu difficile a Galilei rispondere che le parole della Bibbia non vanno prese in senso letterale, che si trattava di un modo di dire del tempo. In effetti i motivi erano ben altri:la teoria eliocentrica appariva molto meno conciliabile con la tradizione cristiana della centralità dell'uomo e della Divina Incarnazione. ma noi vogliamo focalizzare l'attenzione sui motivi scientifici e non filosofico-religiosi della opposizione alla teoria geocentrica
Furono molte e non facilmente superabili perchè implicavano una sostanziale modifica di tutto il pensiero scientifico. Enumeriamo le più importanti
a) I CALCOLI In effetti i calcoli fatti secondo le due ipotesi si equivalevano sostanzialmente. Anzi la antica tradizione geocentrica mostrava a volte, calcoli anche più precisi dei nuovi, Mancava quindi una "prova" sperimentale che potesse giustificare il superamento di una teoria che aveva avuto successo da sempre, che era stata confermata attraverso i millenni. La maggiore facilità dei calcoli del nuovo sistema non poteva essere certamente considerato un elemento di prova : era solo un utile espediente matematico e niente altro,
b) Se la terra si muove perchè non ce ne accorgiamo? Gli uccelli nel loro volo si staccano da terra: se questa si muovesse essa scorrerebbe sotto di loro, urterebbero essi contro gli edifici e contro le montagne, I venti sarebbero insostenibili, Il mare sarebbe scagliato contro la terra. Si badi bene che la velocità di rotazione della terra sarebbe molto alta:in sole 24 ore girerebbe su se stessa: velocità inconcepibile per quei tempi
c) se il cielo e la terra seguono le stesse leggi allora perchè il sole e gli altri astri non ci cadono addosso?
La difficoltà fondamentale da superare era certamente quella che se la terra si muovesse allora ce ne accorgeremmo ,anzi vi sarebbero effetti catastrofici . La risposta non è semplice e implica una profonda modifica di un principio della fisica che ora sinteticamente cercheremo di illustrare.
Secondo la fisica antica un corpo che riceve una spinta si muove fino a che l'"impetus" che ha ricevuto non si esaurisce. Una freccia scagliata non vola certo all'infinito ma si ferma appena la forza trasmessogli dall'arco si esaurisce. Secondo il principio di inerzia della fisica moderna invece un corpo conserva il movimento trasmessogli da una forza all'infinito. Se do un calcio al pallone questi si muoverebbe all'infinito almeno fino a che non intervenga un'altra causa: infatti nello spazio un'astronave si muove senza propellente per forza di inerzia. La freccia sulla terra invece si ferma non perchè si sia esaurita la spinta ma perchè vi sono sempre forze di attrito (l'aria) e la gravità (che la spinge verso la terra).
La teoria dell'impetus appariva chiara, evidente ,confermata dalla comune esperienza di ogni giorno.la teoria dell'inerzia era di difficile comprensione,pareva assurda, smentita continuamente dai fatti.
Galilei cercò di illustrare la teoria della inerzia facendo l'esempio di un a nave in movimento:le mosche che si muovessero in una sua cabina non urterebbero contro le pareti come prevedeva la teoria dell'impetus ma si muoverebbero in essa esattamente se come la nave fosse ferma. Generalizzando modernamente si dice che Galieli ha enunciato il principio della relatività classica (detta appunto anche di Galilei) secondo la quale nessuna esperienza fatta nell'ambito di un sistema che si muove di moto rettilineo uniforme può evidenziare che esso sia fermo o in movimento.
In realtà la terra non si muove con moto rettilineo uniforme ma ,sostanzialmente, se ammettiamo il principio di inerzia ci spieghiamo perchè non riusciamo a renderci conto che la terra è in movimento cosi come in un aereo (che avesse tutti i finestrini chiusi) non potremmo mai sapere se ci muoviamo o siamo fermi.
Ma per i dotti del tempo era veramente difficile capire le argomentazioni galileane che a noi sembrano chiare ( ma forse nemmeno a noi)
Mancavano soprattutto fatti irrefutabili, esperienze incontrovertibile che giustificassero l'abbandono di una legge naturale che appariva evidente, incontrovertibile, legata ai fatti che tutti potevano constatare.
Se le leggi che reggono il mondo terrestre sono uguali a quelle che reggono gli astri allora cosa impedisce al sole e alla luna di caderci addosso, quale è la forza misteriosa che li tiene sospesi nell'alto? La fisica antica parlava di un movimento circolare perfetto proprio degli astri in opposizione al movimento rettilineo dei corpi sulla terra e ciò spiegava il fenomeno in modo convincente. Ma se la terra è "nel cielo del sole" così come il sole è "nel cielo della terra", allora cosa impedisce la catastrofe della collisione? In questo caso nel 600 non c'era alcuna spiegazione: essa sarà trovata circa cinquanta anni anni dopo da Newton con la scoperta della legge della gravitazione universale che rese effettivamente comprensibile tutto il sistema degli astri ma per il momento la constatazione che i corpi pesanti cadessero verso il basso restava inspiegabile se non c'era più "il basso"
Ai sapienti del 600 quindi si presentavano due teorie astronomiche: la Tolemaica e la Copernicana. La prima era antica quanto la civiltà e la cultura stessa, era confermata da una serie ininterrotta di previsioni esatte durata millenni. La seconda era nuova, di difficile comprensione ,strana, in flagrante contrasto con tutte le evidenze. Mancava poi ogni vera e propria dimostrazione, lasciava interrogativi irrisolti. Come meravigliarsi che solo pochi illuminati la seguissero e che invece la grande maggioranza non la considerasse che una sciocchezza, anzi una pericolosa provocazione? Le condanne da parte delle istituzioni cattoliche e protestanti erano mosse per la propria natura da ragioni religiose e filosofiche , quelle scientifiche non sarebbero state di loro competenza. è vero, ma avevano una facile gioco, una generale approvazione nel mondo dei dotti
Non dobbiamo fare l'errore di prospettiva e credere che nel 600 ci fossero le nostre conoscenze scientifiche, il nostro retroterra culturale: superare il geocentrismo era possibile solo a pochi geni a cui dobbiamo eterna riconoscenza per un passo fondamentale nella formazione della nostra civiltà.
Prof. Giovanni De Sio Cesari
( http://www.giovannidesio.it/
)
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