La rivoluzione copernicana e la nascita della scienza...

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La rivoluzione copernicana e la nascita della scienza moderna M. Bucciantini, Galileo e Keplero M. Mamiani, Storia della scienza moderna A.M. Lombardi, Keplero (Le Scienze) H. Butterfield, The Origins of Modern Science J. Cushing, Philosophical Concepts in Physics “Copernico non era copernicano...” A. Koyrè “Galileo parte dalla metafisica per fare fisica...” A. Koyrè

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La rivoluzione copernicana e la nascita della scienza moderna

M. Bucciantini, Galileo e KepleroM. Mamiani, Storia della scienza modernaA.M. Lombardi, Keplero (Le Scienze)H. Butterfield, The Origins of Modern ScienceJ. Cushing, Philosophical Concepts in Physics

“Copernico non era copernicano...”A. Koyrè

“Galileo parte dalla metafisica per fare fisica...”A. Koyrè

Rivoluzione Scientifica – nascita della scienza moderna

[già detto delle retrodatazioni: L. Russo (ellenismo); P. Duhem (1277)]

6 nuovi strumenti:

orologio - pompa da vuoto – microscopio – barometro – cannocchiale - termometro(“or pomi bacate” → aggredite le vecchie teorie..., e fatelo con gli esperimenti!)

Numerose pubblicazioni “Nova...”, “Novum...”,

Il Cinque - Seicento

Biografia di Copernico

1473 - Nasce nell'attuale Polonia, famiglia altolocata

Studia medicina, diritto, astronomia

Studia in Italia: Bologna, Ferrara

(→ dottrine neopitagoriche, neoplatoniche)

Canonico, compiti amministrativi presso la cattedrale di Frauenburg

(quando non si dedica a matematica e astronomia, fa il medico al servizio dei poveri)

1514 manoscritto Commentariolus

1514 invitato in Vaticano per rifor. calendario (fatta nel 1582)

Rimanda la pubblicazione – De revolutionibus orbium coelestium, 1543

Prima copia gli viene consegnata sul letto di morte

Il De Revolutionibus orbium coelestium

Tesi centrale: descrizione del sistema eliocentrico

Rifiuto dell'equante tolemaico

NON cerca nuovi dati, si fida di quelli di Tolomeo

Orbite CIRCOLARI e SOLIDE

Luna satellite della Terra

Universo finito (anche se 30 volte più grande del tolemaico - parallasse)

Sistema semplice, simmetrico, “economico”(...)

Non c'è dinamica

dedicato al Papa

Messo all'Indice solo nel 1616... tolto dall'Indice nel 1835

Su Copernico due questioni: 1) la famosa premessa; 2) fu vera gloria?

disegno dalla I edizione

l' “odiato” equante...

Spiegazione del moto retrogrado nel sistema eliocentrico

I.B. Cohen, The Birth of a New Physics

Sistemi a confronto:

Sistema copernicano: non più preciso del sistema tolemaico, ma più ESTETICO*

2 parametri per pianeta:- raggio dell'orbita - velocità

almeno 5 parametri per pianeta:- raggio deferente- velocità centro epiciclo- raggio epiciclo- velocità del pianeta sull'epiciclo- eccentrico- (equante)

“Vedremo che il fermarsi e retrocedere delle stelle erranti non sono moti propri, ma sono movimenti della Terra e la loro apparenza dipende da questo movimento”

Non consistente; “se il Signore Onnipotente mi avesse consultato prima della Creazione, io stesso avrei potuto raccomandare qualcosa di meglio” (Alfonso X di Castiglia, Re di spagna, 1252)

CAPACITA' PREDITTIVE: per eguagliare quelle di Tolomeo, C. si trova costretto ad aggiungere un po' di eccentrici ed epicicli... in ultima analisi i due modelli sono equivalenti!

(*prima versione, poi...)

1. La premessa di Osiander

Andrea Osiander, pastore luterano

Il “giallo” della promessa (postuma), pare che

Copernico non condividesse.

Cosa c'è di tanto importante in questa premessa?

Osiander: è metodo per fare calcoli, è strumento che

torna utile

Retico (allievo di C.): tradimento delle idee di C.!

Lo stesso Copernico: che male c'è a fare calcoli

nel modo più semplice?

N.B.: fisica moderna.....

dalla Premessa di Osiander al De Revolutionibus:

Al lettore sulle ipotesi di quest'opera

Non dubito che alcuni studiosi, diffusa ormai la fama della novità di questa opera, che

pone la terra mobile e il sole immobile in mezzo all'universo, si siano fortemente

risentiti, e ritengano che non c'era alcun bisogno di rendere incerte le discipline

liberali, una volta sapientemente stabilite. Se essi vorranno però riflettere

saggiamente sulla cosa, troveranno che l'autore di questa opera non ha commesso

nulla che meriti rimprovero. È infatti proprio dell'astronomo prima registrare la

storia dei moti celesti mediante osservazioni abili e accurate; quindi, escogitare e

supporre le loro cause, ossia certe ipotesi, in un modo qualsiasi, non

potendole dimostrare in alcun modo come vere. Partendo da tali ipotesi, si

possono calcolare correttamente i moti celesti, in base ai princìpi della geometria,

tanto nel futuro che nel passato. (...)Permettiamo dunque anche a queste nuove

ipotesi, fra le antiche, il diritto di farsi conoscere, ma non come più

verosimili, tanto più che sono ammirevoli e semplici, e recano con sé un

grande tesoro di osservazioni dottissime.(...) Salute.

2. Fu vera gloria?

Può essere visto come passo indietro rispetto a Tolomeo: ripristina il moto circolare uniforme

Sostanzialmente nel paradigma aristotelico ci sono due tesi:

1. Terra ferma al centro dell'universo

2. moto circolare uniforme

→ Per “salvare i fenomeni” Tolomeo sacrifica la 2., Copernico la 1.

Ragioni di Tolomeo: tra i fenomeni, anche l'esperienza Terra-ferma

Rispetto a Tolomeo: reale esistenza delle orbite

Come Tolomeo: dinamica è tutta e solo di stampo teleologico, le orbite girano perché i

cieli sono perfetti, ecc.

→ “He closes an old epoch much more clearly than he opens any new one” (Butterfield)

Tycho Brahe (Ticone)

Danese, 1546-1601

Astronomo, grande osservatore, precisione a 8';

abile nel procurarsi finanziamenti (isola di Uraniborg;

ci prova anche in Italia, per il figlio)

Matematico di corte a Praga, il suo assistente è Kepler. Viene cacciato per un

equivoco infelice; ambizione sfrenata, sempre alla ricerca di ricchi protettori

L'uomo dal naso d'oro; muore per aver mangiato troppo (leggende)

Osservazione di una Nova (De Stella Nova) (1573)

Sistema ticonico, compromesso tra Tolomeo e Copernico.

Polemica violenta sul moto terrestre

Inviso a Galileo

La “terza via” di Brahe

Terra ferma (dà ragioni fisiche)

Pianeti in rivoluzione attorno al Sole

Sole in rivoluzione attorno alla Terra

Moti circolari uniformi

Il sistema di Brahe?

“Un rattoppo di una veste ormai vecchia e logora” (M. Maestlin)

Galileo: scrive il Dialogo sui due massimi sistemi

Veri meriti di Brahe:

- dati osservativi;

- corretta interpretazione di nova e cometa → contro l'antichissima dottrina

dell'immutabilità del cielo, il cielo è libero e fluido

Dal momento in cui mi resi conto che la vecchia distribuzione tolemaica degli orbi celesti non era abbastanza coerente e [...]; avendo considerato nello stesso tempo la moderna innovazione introdotta dal grande Copernico [...]; ora, dico, avendo ben compreso come ambedue queste ipotesi ammettessero non piccole assurdità, presi a meditare tra me stesso profondamente se mai si potesse trovare una qualche ipotesi che non fosse in contrasto né con la matematica né con la fisica, e che non dovesse sfuggire di nascosto alle censure teologiche e che, nello stesso tempo, soddisfacesse in modo completo alle apparenze celesti. [...]Ed ora comunicherò questa disposizione degli orbi [...] ai cultori della filosofia celeste.

Tycho Brahe, De mundi aetherei recentioribus phaenomenis, 1588

Le ragioni di Tycho: osservative-sperimentali

La caduta verticale: “dimmi come può accadere che una sfera di piombo lasciata cadere da una torre altissima raggiunga precisamente il punto della Terra posto sulla sua perpendicolare; il ragionamento geometrico ti persuaderà subito che ciò non può accadere, supposto il contemporaneo e velocissimo moto di rotazione della Terra”

“che cosa avverrebbe, ti chiedo, se da un grande cannone si sparasse una palla

verso Oriente […] e poi dallo stesso cannone, e dallo stesso luogo, se ne sparasse

un'altra, […] verso Occidente? E' possibile credere che ambedue […]

percorrerebbero sulla Terra degli spazi uguali?”

Galileo Galilei

Pisa, 1564 – Arcetri 1643

Studia medicina, matematica

Anche musicista, poeta, polemista, imprenditore,...

Cattedra a Padova, poi Firenze

Interesse: struttura del mondo

Per arrivarci: creazione di una fisica

Figli, in particolare Suor Maria Celeste, lettere

Sincero credente

Amicizie influenti

1616-1633 i due contatti con l'Inquisizione

“Provando et riprovando”

UPs:

fisica: pendolo; moto inerziale; caduta dei gravi;

moto parabolico

astronomia: sistema copernicano; oss. Luna;

fasi di Venere; satelliti di Giove

strumentazione:uso e costruzione cannocchiale;

compasso; misura del tempo

metodo: esperimenti veri e propri ed esperimenti

mentali

DOWNs: moto circolare uniforme

comete; stella nova; maree

metodo: realismo

Dialogo sui due massimi sistemi, 1632(titolo originale: “sul flusso e riflusso”)

Discorsi, 1638“Occhiale” o “cannone”

Sidereus Nuncius, 1610

“Grandi davvero sono le cose che in questo piccolo trattato propongo all'osservazione e alla contemplazione di ogni indagatore della natura. Grandi, dico, sia per la loro novità, inaudita nel nostro tempo, sia anche per lo strumento, con l'aiuto del quale le stesse cose si sono manifestate ai nostri sensi.”

Lo strumento: costruito probabilm. per tentativi

Superficie lunare

Via Lattea

Quattro stelle erranti (satelliti di Giove)

Pochi mesi dopo:

fasi di Venere, Saturno, macchie solari

il significato dello “studio del moto” in Galileo

“[dopo aver spiegato un moto rettilineo uniforme] abbiamo osservato il moto di un'auto lungo una strada dritta. Poi, dalla moltitudine di impressioni – il rumore, la rotazione delle ruote, l'immagine, l'intero caos di eventi che procedono nel tempo e nello spazio – noi abbiamo salvato due quantità misurabili, s e t, le quali ad ogni istante assumono un diverso valore, e abbiamo trovato che il loro rapporto è costante, un qualcosa che non cambia al di sotto di un flusso altrimenti privo di senso di dati scollegati tra loro. Abbiamo definito un concetto, velocità, e così siamo riusciti a scoprire un semplice aspetto di una situazione altrimenti complicata. Forse la familiarità con il concetto di velocità vi impedisce di apprezzare questa esperienza di creare ordine da un caos di impressioni sensoriali, astraendo da esso i dati misurabili e inventando o intuendo un concetto adeguato per descrivere quella parte del fenomeno … [questo metodo] è l'autentico cuore della procedura scientifica.”

“la scienza è cresciuta quasi più da quel che essa ha imparato ad ignorare che da

quel che ha preso in considerazione”

(G. Holton)

Galileo: “Defalcare gli impedimenti della materia” (defalcare= togliere da una quantità maggiore una quantità minore)

il discernimento di ciò che conta “Galileo, Descartes, Locke and others imagined that qualities could be divided into

an outer layer of what Locke described as secondary qualities - those perceived by the senses, such as redness and coldness - and an inner layer of primary qualities which a substance or an object possesses in its own right and by virtue of its mere existance, independently of whether it is perceived or not-such as solidity and extension in space; these, in Locke's words, 'are utterly inseparable from the body in what state soever it be' ”

J. Jeans, Physics and Philosophy

→ Per trovare qualcosa di “vero” occorre semplificare, ridurre, far diventare una

cosa ciò che non è (tutt'altra tendenza rispetto ad Aristotele)

Koyrè: “Galileo parte dalla metafisica per fare fisica, Aristotele parte dalla fisica per

arrivare alla metafisica.”

Quadro concettuale più generale:

qualità primarie / qualità secondarie

sono reali, misurabilinon esistono veramente, si annullano quando si

annulla il soggetto che le percepisce

“Dobbiamo cercare le cose invisibili, dietro la barriera dei nostri sensi, gli attori nascosti.”

(H. Hertz)

“So we are back to the question of “objective reality” and let me digress about it. First of all, I'd like to say that the older theories based on particles, waves, vortices, celestial spheres, and so on, are not more realisitc than quantum theory: they just seem more realistic, because they are based on more familiar concepts. Those familiar concepts, when carefully anaysed, turn out to be abstractions, limits, idealizations of a reality that is never completely described”

(G. Vignale, The Beautiful Invisible)

“«Don Chisciotte» preso letteralmente non si applica a nessuno, ma preso in modo figurato si applica a molti di noi”

(N. Goodman, Vedere e costruire il mondo)

• Anche la critica di “aridità della fisica” parte da queste considerazioni...

“La fisica conquista il mondo perché lo perde. [...]La fisica perde il mondo perché lo conquista.” (LC)

“L'estromissione della vita dal pensiero occidentale [...] Il suo inizio può essere indicato all'alba stessa dell'epoca moderna, con la nascita della scienza e il pensiero galileiano [...] La vita ha incominciato quindi a scomparire dal momento in cui l'affettività, la sfera del pathos non ha avuto più alcun posto nella verità o solo come l'inessenziale, come l'ostacolo da superare nel sapere totalmente dispiegato.”

(M. Henry)

Premessa

Galileo non scrive mai alcuna equazione; l'algebra inizia ad essere utilizzata proprio solo in quegli anni; idem per quanto riguarda i decimali

Diverse interpretazioni del metodo/meriti galileiani, in particolare Koyré / Drake

Koyré: “[...] Archimede, del quale Galileo non scrive mai il nome senza accompagnarlo dagli attributi

più elogiativi e alla cui autorità egli si richiama […] Una fisica archimedea vuol dire una fisica

matematica deduttiva e “astratta”: tale sarà la fisica che Galileo svilupperà a Padova. Fisica

dell'ipotesi matematica: fisica nella quale le leggi del movimento, la legge della caduta dei gravi

sono dedotte “astrattamente”. G. neoplatonico, astratto. Pochi esperimenti, exp. mentali

Drake: G. è sperimentatore vero e proprio, arriva alle leggi a partire dagli esperimenti, e non viceversa.

Opera fondamentale del Galileo fisico:

i Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze

(anche noto come “Le due scienze” o “I discorsi”)

Sono l'idealizzazione e il razionalismo di Galileo l'”essenza” della rivoluzione scientifica, non lo sperimentalismo (né di Galileo né di altri)

materia (resistenza) moto

Johannes Kepler

Stoccarda ca., 1571 – 1634, Regensburg

Matematico di corte a Praga, poi Linz.

Teorico, grande lavoro sui dati di Brahe.

Copernicano + tentativo di dinamica non aristotelica

Influenze platoneggianti, cristiano-luterane

I solidi platonici; orizzonte di senso

Allievo di Maestlin (inviso a Roma)

Corrispondenza ambigua con Galileo (lo snobba)

Madre accusata di stregoneria, la salva dal rogo

Le tre leggi: ellissi; velocità areolare costante; distanza-periodo (Astronomia Nova)

lo “stile” di Keplero

Lunga e solitaria avventura intellettuale, ricerca di un senso riposto, delle nervature segrete del mondo

“Che cos'è il mondo? Che cos'e che ha portato Dio a crearlo e secondo quale piano?

Da dove ha tratto i numeri? [...]”

Domanda di conoscenza estrema, interrogarsi sulle intenzioni di Dio

“quella mirabile corrispondenza delle cose immobili, e cioè Sole, le stelle fisse e lo

spazio intermedio, con Dio Padre, il Figlio e lo Spirito Santo”

Neoplatonismo, relazioni numeriche, ragioni essenzialmente teologiche

Tavole rudolfine (1627) (utilizzo logaritmi)

Mysterium Cosmographicum (1596)

Opere di Keplero

I,II legge (1609)

III legge (1619)(R^3/T^2=costante univ.)

(1604)

II legge: moto NON uniforme dei pianeti → legge delle aree

N.B. 1: ottenuta per moti circolari eccentrici

N.B. 2: dinamica pseudo-aristotelica: c'è attrazione del Sole (→ causa), inversamente proporz. alla distanza, ma tale per cui velocità proporz. alla distanza (cioe' alla forza) ovvero v proporz. F

Costruzione “probabile”, 70 iterazioni trial-and-error variando i parametri per Marte,

K. ricerca l'accordo con i dati: 900 pagine di calcoli

(benchmark tyconico da rispettare: “e, se Dio ci ha dato la precisione di Brahe, a noi tocca rispettarla”)

Sei anni di lavoro (1600-1606) per interpolare i dati di Brahe con

combinazioni di moti circolari: non sufficiente precisione

→ I legge: ellissi “Orbita planetae non est circulus [… ]Ergo ellipsis est Planetae iter”

DINAMICA: orbita determinata (pure ipotesi) da:

- vortice derivante dal moto del Sole sul proprio asse, “anima motrix”

- magnetismo (lavoro recente di Gilbert – poli magnetici)

- inerzia dei pianeti (resistenza all'attrazione)

(in breve: il Sole è CAUSA del moto dei pianeti - a Galileo tutto ciò appare come occultismo)

aspetto modernodella scienza kepleriana

Astronomia Nova1609

Galileo e Keplero

Varie letture, orientamento:

Galileo “razionalista, luminoso, diurno” - “fisico”

Keplero “occultista, notturno, mistico, ermetico” - “astronomo”

Non si incontreranno mai; rapporto epistolare prematuramente interrotto

Entrambi copernicani convinti, ma mai alleati

(“sistema copernicano” andrebbe chiamato “sistema keplero-copernicano”)

Galileo non usa mai le scoperte di Keplero: “un mistero della storia della scienza”

“l'ossessione della circolarità che rendeva impossibile per lui [Galileo] visualizzare il sistema solare

come una combinazione di ellissi” (E. Panofski)

Galileo non coglie l'invito di Keplero a collaborare