Storia dell’Astronomia V1 0 - Dipartimento di Fisica e ... Didattica/Storia/Storia... · 2...

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Storia dell’Astronomia La relazione storica tra conoscenza

del cosmo e pensiero filosofico

Piero Benvenuti

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Dispense per il Corso di

STORIA DELL’ASTRONOMIA

LA RELAZIONE STORICA TRA CONOSCENZA DEL COSMO E PENSIERO FILOSOFICO

PIERO BENVENUTI DIPARTIMENTO DI ASTRONOMIA

UNIVERSITÀ DI PADOVA

A.A. 2010-11

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PREFAZIONE – AVVERTENZA

La prima versione (Draft) di queste dispense è redatta contemporaneamente allo svolgimento del Corso. Risente quindi di

inomogeneità di stile e di contenuti e potrebbe presentare incompletezze, omissioni ed errori.

In alcuni casi gli argomenti trattati a lezione sono indicati con frasi sintetiche (placeholders) con funzione di promemoria o con riferimenti

ad altri testi o documenti reperibili in rete. Lo scopo principale di questa versione è quella di mantenere una traccia completa e reale degli argomenti esposti durante il Corso.

La presente versione, disponibile in rete nel sito del docente, http://www.astro.unipd.it/benvenuti/ è quella che riflette lo svolgimento del corso al termine dello stesso. Le parti non trattate per mancanza di

tempo e quindi non facenti parte del programma d’esame, sono esplicitamete cancellate (crossed-out).

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Table of Contents 1 Introduzione – Obiettivi del corso .................................................. 1 1.1 Il contenuto e l’indirizzo del Corso ....................................................................... 1 1.2 L’intervallo storico coperto dal Corso ................................................................. 4 1.3 Il criterio discriminante – la relazione storica tra astronomia e filosofia ......................................................................................................................................... 6 1.4 Alcuni esempi di influsso delle scoperte astronomiche sul pensiero filosofico ....................................................................................................................................... 7 1.5 Un ulteriore tema di studio – il meccanismo di trasmissione dell’informazione ..................................................................................................................... 7 2 Argomenti propedeutici ............................................................... 11 2.1 Peculiarità dell’Astronomia .................................................................................. 12 2.2 Storia dell’Astronomia: una suddivisione logico-‐temporale .................. 14 2.2.1 Epoca primitiva pre-‐scientifica ....................................................................... 14 2.2.2 Epoca caldea-‐babilonese ................................................................................... 15 2.2.3 Epoca greca classica ............................................................................................ 16 2.2.4 Epoca ellenistica .................................................................................................... 17 2.2.5 Epoca tolemaica, araba e medioevale ......................................................... 18 2.2.6 Epoca strumentale post-‐copernicana .......................................................... 18 2.2.7 Epoca astrofisica ................................................................................................... 19 2.2.8 Epoca elettronica e spaziale ............................................................................ 20

2.3 Osservazioni astronomiche elementari ........................................................... 28 2.3.1 La sfera celeste e le “stelle fisse” ..................................................................... 29 2.3.2 Il moto diurno e annuo del Sole – gnomonica .......................................... 29 2.3.3 Stagioni e misura del tempo ............................................................................. 30 2.3.4 Il moto e le fasi della Luna ................................................................................ 32 2.3.5 Il problema del calendario ................................................................................ 35 2.3.6 Indicatori di tempo – periodo “eliaco” ......................................................... 37 2.3.7 Eclissi lunari e solari – il ciclo “Saros” ......................................................... 38 2.3.8 Il moto dei pianeti ................................................................................................. 39

2.4 Conoscenze astronomiche attuali ...................................................................... 40 2.4.1 I moti della Luna ................................................................................................... 40

2.5 Epistemologia e Filosofia della Scienza ........................................................... 49 2.5.1 Forme di conoscenza ........................................................................................... 50 2.5.2 La conoscenza nella filosofia classica. ......................................................... 51 2.5.3 La deduzione logica. ............................................................................................ 52 2.5.4 Principi primi auto-‐evidenti. ............................................................................ 54 2.5.5 Brani di riferimento ............................................................................................. 56

3 L’epoca arcaica ............................................................................ 57 3.1 I fenomeni celesti come “calendario”, uso agricolo e rituale. ................. 57

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3.2 Le radici profonde dell’astrologia. ..................................................................... 60 3.3 Le prime sistematizzazioni dei “cicli” cosmici. L’astronomia mesopotamica ed egiziana. ............................................................................................... 60 3.4 L’influenza delle “regolarità” cosmiche nel passaggio dalle religioni primitive al monoteismo. ................................................................................................... 60 4 La razionalità greca e la relazione tra scienza matematica e scienza astronomica. ..................................................................................... 61 4.1 Gli inizi: Omero ed Esiodo ..................................................................................... 61 4.2 I filosofi ionici .............................................................................................................. 62 4.3 I pitagorici e il ruolo della matematica. Archita di Taranto. ................... 64 4.4 L’astronomia greca classica: Eudosso di Cnido, Platone, Aristotele. ... 66 4.5 Euclide, spazio fisico e geometria. ..................................................................... 67 4.6 L’astronomia ellenistica: Aristarco di Samo, Eratostene, Archimede, Apollonio di Perga, Seleuco, Ipparco. ........................................................................... 67 4.7 L’ellenismo, una rivoluzione dimenticata. Il meccanismo di Antikythera. ............................................................................................................................. 67 4.8 l processo di trasferimento della conoscenza greco-‐ellenistica alla società romana imperiale: Seneca, Lucrezio, e il ruolo degli storici-‐poligrafi. 68 4.8.1 Alcuni brani tratti dal Liber VII – De Cometis da Naturales Quaestiones, Lucius Anneius Seneca ............................................................................ 69

4.9 La perdita delle opere originali e le ragioni dell’oblio. ............................. 75 5 Tolomeo e l’astronomia islamica. ................................................. 77 5.1 Tolomeo (Almagest 127-‐141, + 165~170) .................................................... 77 5.2 La riscoperta di Aristotele, Scolastica e astronomia medioevale. ........ 77 5.3 La diffusione dell’astronomia e della filosofia attraverso l’arte poetica e pittorica. ................................................................................................................................. 78 6 La rivoluzione copernicana. .......................................................... 81 6.1 La rivoluzione e la crisi: Copernico, Keplero, Galileo. ................................ 81 6.2 Ticho Brahe. Le basi strumentali della rivoluzione. ................................... 81 6.3 Il “cannocchiale” e la nascita dell’astronomia strumentale. ................... 81 7 Il processo a Galileo ..................................................................... 81 7.1 Lo scenario. .................................................................................................................. 81 7.1.1 Cronologia degli eventi ....................................................................................... 81

7.2 Il problema di fondo ................................................................................................. 82 7.3 La lettera alla Granduchessa Cristina di Lorena. ......................................... 82 7.4 Galileo e Urbano VIII ................................................................................................ 82 8 La gravitazione universale e la nascita della scienza moderna. ..... 83 8.1 Spazio, tempo e la relatività galileiana. ............................................................ 83 8.2 La cinematica, la caduta dei gravi e l’inerzia. ................................................ 83 8.3 Il Libro della Natura. ................................................................................................ 83 8.4 Hooke, Newton, Leibniz. La “riscoperta” della gravitazione universale. 83 8.5 Circolarità del secondo principio della dinamica: lo spazio (sottinteso) assoluto e l’impossibilità di evitare il collasso gravitazionale. .......................... 83 8.6 “Hypotheses non fingo”: la filosofia naturale e la nascita della scienza moderna. ................................................................................................................................... 83

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8.7 Lagrange, Laplace. Il determinismo e l’influenza sull’Illuminismo e il Positivismo. .............................................................................................................................. 83 9 Interludi: ...................................................................................... 85 9.1 “Della natura e velocità della luce”: da Newton ad Einstein. .................. 85 9.2 “Flussi e riflussi”: la tormentata storia delle maree e l’errore di Galileo. 85 10 La nascita dell’astrofisica. .......................................................... 87 10.1 Il ruolo dell’astrofisica e della cosmologia nello sviluppo della fisica moderna (fisica quantistica, relatività speciale e generale). .............................. 87 11 I limiti (riscoperti) dell’indagine scientifica. ................................ 89 11.1 Wittgenstein, Kuhn, Popper. .............................................................................. 89 12 Fisica e metafisica oggi. .............................................................. 91 12.1 Il nuovo concetto di continuo spazio-‐temporale. ..................................... 91 12.2 Gli “orizzonti”. .......................................................................................................... 91 12.3 Il principio di causalità rivisitato. .................................................................... 91 12.4 L’”entanglement” della realtà fenomenologica. ......................................... 91 12.5 Evoluzione globale: siamo soli nell’Universo? ........................................... 91 12.6 Kronos e Kayròs, fisica e metafisica oggi. ..................................................... 91

1 Introduzione – Obiettivi del corso

om'è prassi normale, utilizzeremo questa prima ora di lezione per discutere e presentare il contenuto del corso e anche per

presentare il docente. Questa introduzione è quanto mai opportuna quest'anno perché il corso stesso è nuovo, l’anno scorso era tenuto da un altro docente e aveva anche un titolo diverso – Astronomia Storica – mentre quest'anno ha ripreso l'antico titolo di Storia dell'Astronomia. Cominciamo con la presentazione del docente, che è più semplice e ci sbrighiamo in poche parole. Piero Benvenuti, si è laureato in Fisica a Padova nel 1970 con una

tesi in astrofisica e ha iniziato a lavorare presso l’Osservatorio di Asiago. Dopo qualche tempo ha cominciato ad interessarsi di astrofisica spaziale, che proprio in quegli anni compiva i primi passi, e nel 1977 lasciò l’Italia per lavorare ad un progetto spaziale che si chiamava IUE, International Ultraviolet Explorer, un satellite astronomico per osservazioni ultraviolette, costruito dalla NASA e dall’ESA e controllato, per la parte europea, da Madrid. Da lì nel 1984 P.B. si è trasferito all’ESO, a Monaco di Baviera, per dirigere, per conto dell’Agenzia Spaziale Europea, il gruppo di supporto europeo per il telescopio spaziale Hubble, lanciato nel 1990 e, come noto, ancora funzionante dopo diverse visite da parte degli astronauti. Dal 1986 al 2003 ha insegnato astrofisica all’Università di Cagliari. Dal 2003 al 2007 è stato Presidente dell’Istituto Nazionale di Astrofisica e, alla fine del mandato, è rientrato a Padova. Mantiene il collegamento con lo spazio tramite l’Agenzia Spaziale Italiana di cui è stato vicecommissario e ora è membro del Consiglio di Amministrazione.

1.1 Il contenuto e l’indirizzo del Corso

Parliamo ora del contenuto del corso. Che cosa vogliamo studiare e di che cosa vogliamo discutere? Sicuramente, come dice il titolo, seguiremo l'evoluzione delle conoscenze astronomiche nel tempo, nella storia. Ovviamente, quando si parla di storia è bene fissare i termini temporali entro i quali svolgeremo la nostra analisi. In particolare vogliamo definire l'inizio di questa storia, ossia da quando cominceremo ad analizzare l'evoluzione della scienza astronomica, o meglio dell'astronomia in generale e vogliamo anche determinare fino a quando la seguiremo. Prima di tutto però è opportuna una precisazione su alcuni

termini che incontreremo e che, nel tempo, hanno modificato il loro significato. Astro-‐nomia, Astro-‐logia, Astro-‐fisica, Astro-‐filo, Dis-‐Astro: tutte queste parole contengono la parola “astro” che deriva dal

C

Un po’ di etimologia

CV di P. Benvenuti

[spostare in IV di copertina]

Il Corso è inserito nel CdL Triennale in

Astronomia e

mutuato con

Filosofia.

Storia dell’Astronomia

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greco “astron”, plurale di “aster”, che si traduce in “stelle”. “-‐nomia” deriva da “nomos”, “legge”, quindi con astronomia intendiamo le leggi che governano il movimento delle stelle, della sfera celeste. “-‐logia” deriva da “logos”, “discorso”, quindi l’astrologia è la scienza delle stelle, che studia non solo le leggi che ne governano il movimento, ma anche il significato e l’eventuale influsso dei fenomeni celesti su ciò che avviene sulla Terra. In seguito vedremo come possiamo oggi distinguere tra “scienza” e “pseudo-‐scienza” e dimostrare che l’astrologia, intesa come possibilità di definire un “oroscopo”, ossia di predire il futuro, rientri nella seconda categoria. Non dimentichiamo però che per secoli astronomia ed astrologia sono state considerate attività di uguale livello ed attendibilità: in uno degli acquerelli di Galileo Galilei, riproducente le osservazioni della superficie lunare con il suo cannocchiale, è riconoscibile un diagramma-‐oroscopo. Altre parole correlate, che incontreremo durante il corso sono Cosmo-‐gonia, Cosmo-‐logia e Uni-‐verso. “Cosmo”, dal greco “Kosmos”, significa ordine generale di tutto ciò che esiste ed è contrapposto a “Kaos”, l’assenza di ordine. “-‐gonia” deriva da “gonos”, “generare”, quindi la “cosmogonia” riguarda l’origine dell’ordine osservato nel cosmo, mentre “cosmologia” è più in generale la scienza che si occupa di tutto ciò che esiste nell’Universo: quest’ultima parola, derivante dal latino, è composta da uni-‐ e –versus, participio passato del verbo “vertere”, “ruotare”, quindi si riferisce a “tutto ciò che ruota unitariamente”, con evidente riferimento al moto di rotazione della sfera celeste, con Sole, Luna, pianeti e stelle. Parlando delle origini dell’astronomia possiamo ben dire che essa

ha inizio con l'emergere della civiltà umana stessa. Quando l'uomo cessa di essere un ominide e diventa veramente uomo, cioè acquisisce coscienza di se stesso, si accorge di essere inserito in un ambiente che lo circonda. Soprattutto si rende conto dello scorrere del tempo, capisce che il suo percorso terreno avrà un termine e quindi riconosce un periodo di tempo entro il quale egli è cosciente di sé, in altre parole capisce che dovrà morire: da quel momento possiamo considerare avvenuto il passaggio dall'ominide all'uomo. Infatti gli antropologi, gli archeologi, quando riscontrano in un ambiente preistorico dei resti che dimostrano un culto per i morti o meglio una cura per le persone defunte, da quel momento sono sicuri di trovarsi di fronte a dei resti di una civiltà umana e non di ominidi. Possiamo affermare quindi che, se l'uomo ha coscienza del tempo, da quel momento deve aver cominciato ad osservare i fenomeni astronomici, anche i più semplici come per esempio il moto del sole e della luna, l'alternarsi del giorno dalla notte – che sono pur sempre dei fenomeni astronomici – perché questi determinano automaticamente lo scorrere del tempo, sono una misura del passare del tempo, e quindi, anche senza avere oggi dei riscontri oggettivi di queste prime osservazioni astronomiche dell'uomo primitivo,

Il passaggio da ominidi a uomini

Introduzione – Obiettivi del Corso

possiamo con una certa confidenza immaginare che l'uomo inizi a considerare i fenomeni astronomici come una specie di orologio che gli permette di misurare il tempo e soprattutto riconoscere la ciclicità di certi fenomeni, come appunto il giorno e la notte, i mesi, le stagioni, gli anni. Possiamo anche immaginare che contemporaneamente

all'osservazione utilitaristica del trascorrere del tempo, attraverso l'osservazione dei fenomeni astronomici, l'uomo avrà sviluppato in quel periodo una particolare curiosità per i fenomeni stessi, ciò che farà poi germinare la vera e propria scienza astronomica. Un’attività che, ad un certo momento, prenderà le distanze, o meglio, si distinguerà, da una funzione puramente applicativa: lo scandire del tempo, la previsione di ciò che avverrà nelle stagioni successive, etc. e si trasformerà in scienza, cioè in una attività intellettuale che risponde ad una naturale curiosità dell'uomo. Una curiosità che lo distingue da tutti gli altri animali. Come vedremo a suo tempo, di questo passaggio abbiamo un preciso riscontro nella Repubblica di Platone. Ritornando alle osservazioni primitive dei fenomeni astronomici, teniamo conto che, oltre al semplice alternarsi del giorno e della notte, dovuto al sorgere tramontare del sole, abbiamo anche, durante la notte e parte del giorno, la possibilità di osservare un altro astro molto ben visibile, la Luna. La Luna, come sappiamo, modifica il suo modo di apparire all'osservatore durante quello che noi chiamiamo oggi un mese lunare. Da una fase di luna nuova, invisibile, che coincide nel suo cammino sulla sfera celeste con quello del sole, si passa alla prima falce appena visibile e via via questa porzione di luna viene gradualmente illuminata sempre di più, giorno dopo giorno, sino a diventare una sfera tagliata a metà al primo quarto, per arrivare poi alla totale illuminazione dell'astro, la fase di luna piena e per poi passare alla fase calante, come si dice, passando attraverso l'ultimo quarto per diventare di nuovo luna nuova. Questo periodo, che prenderà poi il nome di mese, o meglio di

mese lunare, è uno strumento ideale per l'uomo primitivo per misurare lo scorrere dei giorni e il passaggio del tempo. Ciò proprio perché questo orologio naturale è ben visibile e riconoscibile da tutti, e permette quindi di misurare non solo il giorno ma un gruppo di circa 29-‐30 giorni che costituiscono una unità molto utile di misura del tempo: il mese appunto. Questa possibilità di misurare il tempo attraverso i fenomeni

astronomici diventa di fondamentale importanza per l'uomo primitivo, nel momento in cui trasforma il suo modo di vivere da quello del semplice cacciatore e raccoglitore a uomo stabile che coltiva la terra e la utilizza, assieme ad animali divenuti domestici, per le proprie necessità. Per poter coltivare con successo la terra e ottenere quindi dei frutti dalla attività agricola, l'uomo ha imparato che deve tener conto delle cosiddette stagioni che si ripetono con ciclicità annuale. Non tutti i mesi sono ugualmente favorevoli a

La curiosità e l’astronomia come

scienza. Platone.


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qualsiasi attività agricola. Vi sono i tempi adeguati per lavorare la terra, per seminare, per raccogliere, per lasciare riposare i campi già sfruttati… è importante quindi che l'uomo riesca a sapere in che periodo dell'anno si trovi per poter compiere i lavori adeguati a quella stagione, senza lasciar trascorrere il momento in cui quei lavori non sarebbero stati più efficaci. In questo senso diventa ugualmente importante saper prevedere i periodi successivi favorevoli a certe attività, in modo da programmare opportunamente la propria vita. Oggi, se io vi chiedo a bruciapelo in che giorno, in che mese siamo,

in che anno viviamo, che ore sono, voi rispondete immediatamente, in maniera quasi automatica. Questo perché utilizzate giornalmente calendario e orologio. E, se vi scordate il calendario o lasciate a casa il vostro orologio, avete 1000 altri modi per recuperare rapidamente queste informazioni. La vita odierna è regolata ancor più strettamente di quanto non fosse la vita primitiva dallo scandire del tempo, dei giorni e degli anni. Ma se oggi questa regolazione temporale è ottenuta in maniera quasi automatica attraverso dei dispositivi tecnologici, come appunto il calendario e l’orologio, non dobbiamo dimenticare che in ultima istanza questa regolazione temporale è strettamente legata ai fenomeni astronomici. È chiaro quindi che se immaginiamo quale fosse la vita dell’uomo primitivo, sulla base della nostra esperienza quotidiana della necessità di conoscere lo scorrere del tempo, voi capite che per l’uomo primitivo era di assoluta e fondamentale importanza avere degli strumenti osservativi che gli permettessero di conoscere il passaggio del tempo. Questi strumenti all’epoca non potevano che essere strumenti di osservazione dei fenomeni celesti osservabili ad occhio nudo.

1.2 L’intervallo storico coperto dal Corso

Tornando quindi al nostro problema contingente, quello cioè di stabilire da quando iniziare la nostra storia dell’astronomia, è evidente che dobbiamo far risalire questo inizio alla civiltà primitiva stessa. Quando finisce questa storia? Dobbiamo riconoscere che questa storia non è ancora finita e con tutta probabilità, come cercheremo di comprendere durante il corso, non finirà mai o perlomeno finirà assieme alla civiltà umana. Come vedremo meglio in seguito, la storia delle scoperte astronomiche, della comprensione del modo in cui è strutturato l’universo, non è sempre progredita con lo stesso ritmo. Penso sia sotto gli occhi di tutti, attraverso le notizie che leggete sui giornali, attraverso la televisione alla radio, che nell’epoca attuale il ritmo del progresso delle conoscenze astronomiche è aumentato considerevolmente.

Quando poniamo l’inizio della nostra

storia? E quando

finisce?


Quindi sicuramente siamo di fronte a una storia con una velocità non costante, a una storia che progredisce con ritmi diversi e che nel corso dell’ultimo secolo ha conosciuto un’accelerazione veramente formidabile legata, come vedremo, in maniera molto stretta all’evoluzione tecnologica degli strumenti di osservazione. Di fatto, possiamo sin d’ora riconoscere tre grandi periodi nella storia dell’astronomia, ciascuno legato alle caratteristiche dei mezzi di osservazione. Dagli albori della civiltà umana fino al 1609, tutte le osservazioni astronomiche venivano compiute utilizzando come strumento di osservazione l’occhio umano, aiutato di volta in volta da strumenti che non erano comunque ottici, ma semplicemente strumenti di allineamento che permettevano di misurare distanze angolari tra oggetti celesti e tra questi e linee particolari, come per esempio l’orizzonte e la verticale. La seconda grande epoca inizia con Galileo Galilei nel 1609, con le

sue prime osservazioni con il cannocchiale, e prosegue fino alla fine della seconda guerra mondiale. Quest’epoca, inaugurata da Galilei, è caratterizzata dall’utilizzo di strumenti ottici di osservazione, innanzitutto cannocchiali e telescopi e successivamente strumenti di analisi della luce, fotometri e spettrografi. Luce che, come vedremo in seguito, è in realtà un’oscillazione del campo elettromagnetico con lunghezze d’onda comprese tra 300 e 700 nm (3000 e 7000 Ångstrom, come amano dire gli astronomi). La terza epoca, quella più recente, che inizia grosso modo con la

fine della seconda guerra mondiale e continua sino ai giorni nostri, è caratterizzata dalla cosiddetta astrofisica spaziale, cioè da quelle osservazioni astronomiche che si possono compiere, grazie alla tecnologia spaziale, portando i telescopi al di fuori dell’atmosfera terrestre. Ciò significa che invece di osservare unicamente la luce visibile, quella che per millenni l’uomo ha utilizzato attraverso il proprio occhio, è possibile osservare radiazioni elettromagnetiche emesse in altri intervalli spettrali, come per esempio l’ultravioletto, i raggi X, i raggi gamma, l’infrarosso e le microonde. Questo fatto, cioè la possibilità di estendere enormemente il campo di osservazione, spiega il motivo per il quale negli ultimi decenni il progresso dell’astronomia è stato così rapido ed entusiasmante. Ma su questo punto torneremo sicuramente in seguito. Da queste considerazioni, appare chiaro che la nostra storia copre

diversi millenni. Non solo, siccome in epoche antiche le possibilità di comunicazione tra civiltà erano scarse, nell’epoca primitiva non abbiamo solo una progressione temporale ma anche una distribuzione spaziale, geografica, delle conoscenze. Apparentemente quindi, il compito che ci aspetta, è formidabile, ben al di là delle possibilità di uno svolgimento completo in un singolo corso universitario. Dobbiamo quindi trovare un criterio aggiuntivo, non solo temporale, che ci permetta di selezionare in questa lunghissima storia degli elementi sui quali vogliamo concentrarci e per i quali

Un tempo troppo lungo per coprirlo

con uguale

completezza in un

singolo corso. Necessità di un

criterio aggiuntivo.

Una progressione con velocità

variabile. Tre epoche

principali


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abbiamo la possibilità di compiere degli approfondimenti adeguati ad un corso universitario.

1.3 Il criterio discriminante – la relazione storica tra astronomia e filosofia

Qual’è può essere questo criterio aggiuntivo? Per esempio, nel programma precedente, svolto negli anni scorsi e che si intitolava “Astronomia storica”, si era scelto di limitare la storia dell’astronomia dagli inizi fino all’epoca appena all’introduzione del cannocchiale di Galileo. Si tratta di una scelta sicuramente ragionevole, soprattutto se pensata nell’ambito del corso di laurea in astronomia. Infatti, negli insegnamenti di questo corso di studi si incontrano per necessità le osservazioni compiute nelle epoche successive all’introduzione del cannocchiale e, anche se in tali corsi l’obiettivo non è quello storico, di fatto si viene a conoscenza del ruolo della storia delle osservazioni. In questo modo però, viene penalizzato lo studente del corso di laurea in filosofia, che, successivamente a questo corso, avrà poche possibilità di veder trattata l’evoluzione storica dell’astronomia in epoca moderna. E sarebbe un grande peccato, perché, l’astronomia moderna, soprattutto la cosmologia, ha un impatto molto importante sullo sviluppo del pensiero, quindi sulla filosofia e in particolare sulla filosofia della scienza. Per questo motivo, è mia intenzione abbandonare il criterio

storico-‐temporale come unico criterio informativo di questo corso. In altre parole, l’evoluzione storica delle conoscenze astronomiche, non sarà l’obiettivo principale di questo corso. Ciò che mi interessa analizzare con voi è piuttosto l’influenza delle conoscenze astronomiche sullo sviluppo del pensiero filosofico, scientifico e anche religioso della civiltà occidentale. È evidente infatti, che dal momento in cui l’astronomia finisce la sua fase iniziale utilitaristica e applicativa, e diventa vera e propria scienza, cioè un’attività che ha come unico obiettivo – o se vogliamo principale obiettivo – il progredire della conoscenza e mette in secondo piano la possibilità di applicare queste conoscenze per scopi pratici, questa attività si connette in maniera molto stretta con l’attività di pensiero, quindi con l’attività filosofica di ogni civiltà. Dal momento poi che la filosofia si sviluppa essenzialmente nel mondo occidentale, o perlomeno questa è la filosofia che principalmente viene studiata nei corsi universitari, possiamo operare un’ulteriore semplificazione nella nostra storia. Ovvero possiamo limitare il campo di indagine all’astronomia occidentale. Daremo una rapida scorsa, ovviamente, allo sviluppo di conoscenze astronomiche nelle civiltà primordiali, ma soprattutto quelle connesse in qualche modo con il mondo greco ed ellenistico che sono la culla – come vedremo –dell’astronomia

La scelta dell’Astronomia

Storica è un criterio

valido, ma

penalizzante per gli

studenti di filosofia

Il nuovo criterio: l’influenza delle

scoperte

astronomiche sullo

sviluppo del

pensiero loro

contemporaneo


classica. Più esplicitamente, non tratteremo (anche se oggettivamente molto interessanti) le astronomie sviluppate per esempio dalle civiltà mesoamericane, indiane e dalla civiltà cinese. Questo non perché non siano interessanti, come dicevo, ma perché la loro connessione con lo sviluppo del pensiero filosofico occidentale è molto scarsa o addirittura nulla.

1.4 Alcuni esempi di influsso delle scoperte astronomiche sul pensiero filosofico

Non c’è dubbio invece che lo sviluppo delle conoscenze astronomiche abbiano avuto un’influenza determinante sullo sviluppo della filosofia occidentale. Il caso più eclatante è sicuramente la rivoluzione copernicana, collegata strettamente alle osservazioni astronomiche di Galilei, che ha significato un drastico mutamento di paradigma nella collocazione dell’uomo nell’universo: dopo la rivoluzione egli non si trova più al centro geometrico dello stesso, ma viene – per dir così – spostato in periferia. Come sappiamo, la rivoluzione copernicana coincide anche con lo sviluppo della scienza moderna, o meglio, del metodo scientifico sperimentale, cui Galileo Galilei contribuì in modo determinante. Oltre a questo caso noto a tutti, non possiamo dimenticare la stretta connessione tra astronomia classica greca e lo sviluppo del pensiero greco, tanto che in molti casi, non è facile, nel periodo classico, distinguere tra filosofi ed astronomi. Analogamente, in epoca moderna, la rivoluzione apportata dalla

relatività generale di Einstein, come vedremo strettamente legata alle osservazioni astronomiche, o meglio allo spazio cosmico, ha notevolmente contribuito a modificare concetti filosofici basilari come quelli dello spazio e del tempo assoluti. E più recentemente, la scoperta dell’apparente recessione delle galassie, successivamente interpretata come un’espansione generalizzata dell’universo che ha condotto, grazie anche alle osservazioni rese possibili dagli strumenti spaziali, alla costruzione del cosiddetto modello cosmologico standard, ha di fatto modificato radicalmente la posizione dell’uomo nell’universo, un fatto questo che non può non avere delle conseguenze di tipo antropologico e filosofico.

1.5 Un ulteriore tema di studio – il meccanismo di trasmissione dell’informazione

Avendo stabilito quindi come obiettivo principale del corso l’analisi dell’influenza delle scoperte astronomiche nel pensiero occidentale, si apre naturalmente un’ulteriore tema di studio che potrebbe

La rivoluzione copernicana

Esempi analoghi in

epoca greca classica, medioevale

e moderna


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apparire a prima vista semplicemente strumentale, ma che invece, come vedremo, potrà assumere una notevole importanza soprattutto quando lo si analizzi nell’epoca attuale. Mi riferisco ai meccanismi di trasmissione del sapere astronomico agli altri ambiti del sapere. Non v’è dubbio che questa trasmissione di conoscenze è influenzata in primo luogo dalla tecnologia di trasmissione. È del tutto evidente che una cosa è trasmettere le scoperte scientifiche verbalmente, da persona a persona, o attraverso manoscritti che per loro natura hanno una capacità di diffusione molto limitata e conseguentemente anche una alta probabilità di essere dispersi e perduti per sempre (è il caso di molte opere greche del periodo classico di cui conosciamo l’esistenza solo attraverso riferimenti bibliografici successivi), altra cosa è vivere in un’epoca nella quale qualsiasi curiosità può essere facilmente e velocemente soddisfatta attraverso un collegamento in rete. Sarebbe però profondamente fuorviante pensare che la

trasmissione di un sapere specialistico come quello astronomico sia legato unicamente alla tecnologia. Se io chiedo ora ad uno di voi: “di che segno sei?”, sono quasi certo che mi saprà rispondere immediatamente. Si tratta di un’informazione legata a conoscenze astronomiche, affermare di essere nel segno dell’acquario significa conoscere di essere nati nel periodo dell’anno durante il quale il sole si trova nella costellazione denominata dell’acquario. Non ha importanza che la persona che mi dà la risposta conosca realmente che cosa significhi il fatto che il sole si trovi in quella particolare costellazione, né che egli sappia dove si trovi la costellazione dell’acquario, l’importante è che questo tipo di informazione si è trasmessa di generazione in generazione. Se alla stessa persona io chiedessi a bruciapelo qual è la massima

altezza sull’orizzonte raggiunta dal sole oggi, non credo che in generale otterrei una risposta con la stessa velocità e precisione della prima. Eppure, anche in questo caso, si tratta di un’informazione di tipo astronomico abbastanza elementare. Ovvero, abbastanza elementare per quelle generazioni erano abituate a utilizzare i dati astronomici per conoscere lo scandire del tempo. La trasformazione dello stile di vita, strettamente connesso all’evoluzione tecnologica, ha fatto sì che il secondo tipo di informazione diventasse inutile mentre il primo ha mantenuto una sua utilità, per quanto discutibile essa sia. Sarà quindi interessante analizzare, in epoche diverse, tipo di filtro

che viene applicato alla trasmissione dell’informazione. Se in un’epoca storica alla quale la politica espansionistica e quindi militare prevale rispetto all’apprezzamento della cultura e del sapere, l’informazione più sofisticata e a volte apparentemente inutile se non è affidata a dei supporti tecnologici robusti, capaci di sopravvivere al mutato clima politico, e a rischio di scomparire per sempre. È ciò che è avvenuto ad Alessandria d’Egitto quando la famosa biblioteca, che

Non solo un problema di

tecnologia.

L’astrologia non

conosce oblio

L’altezza del Sole

oggi a mezzogiorno


con tutta probabilità conteneva tutto lo scibile disponibile a quel tempo, venne affidata con la conquista dell’Egitto da parte dell’impero romano ha un centurione che evidentemente non aveva, non per sua colpa, a capacità di comprendere l’immenso valore di ciò che stava custodendo, né aveva la possibilità di discernere, tra le opere contenute nella biblioteca, una scala di priorità e di valori. Se questo aggiungiamo l’evento catastrofico dell’incendio della biblioteca stessa, è evidente che quanto abbiamo ipotizzato all’inizio è effettivamente avvenuto. La difficoltà, in gran parte tecnologica, di trasmissione

dell’informazione ha avuto un effetto disastroso nel passaggio dalla cultura ellenistica a quella imperialistica romana. In quella fase si è persa quasi completamente traccia dello sviluppo di conoscenze e anche di tecnologie sofisticate avvenuto durante l’epoca ellenistica. Ricordiamo che sono segni evidenti del fatto che il sistema eliocentrico riproposto poi da Copernico era già stato acquisito dalla cultura ellenistica, in particolare ad opera di restar con Cassano, e esisteva con tutta probabilità anche una concezione, ancorché non in forma matematica moderna, della gravitazione universale. Come vedremo, anche dal punto di vista tecnologico, i progressi fatti in quell’epoca sono straordinari: a cosiddetta macchina di Antikythera, scoperta all’inizio del secolo scorso e analizzata oggi con grande cura anche grazie a nuove tecniche di indagine non invasiva, dimostra come le capacità tecnologiche dell’epoca erano giunte a livelli di sofisticazione elevatissima, poi purtroppo dimenticata. Quando, durante la conquista di Siracusa da parte di Roma, viene

ucciso forse per errore, Archimede, Marcello porta a casa come trofeo o ricordo una specie di planetario meccanico, opera sicuramente di Archimede, di cui però, in mancanza di informazioni e di conoscenze, non si capiva più, una volta a Roma, il possibile utilizzo o il significato. Ne parla chiaramente Cicerone in una delle sue lettere. Non pensiamo però che il superamento delle difficoltà

tecnologiche sia sufficiente a garantire una corretta trasmissione dell’informazione. L’esempio posto, che abbiamo tutti lì sotto gli occhi, è quello di Internet. Apparentemente, attraverso questa rete che, ricordo, ha avuto origini militari (si voleva realizzare una rete telematica che sopravvivesse a un attacco nucleare), sembra possibile avere a disposizione una quantità illimitata di informazione e non essendo più fisicamente localizzabile non dovrebbe temere eventi distruttivi catastrofici come l’incendio della biblioteca d’Alessandria. Eppure la sovrabbondanza di informazione, in assenza di un opportuno filtro, può avere lo stesso effetto distruttivo dell’informazione perché pone ogni cosa allo stesso livello rendendo quindi difficile discernere ciò che realmente importante da ciò che non lo. Questa analisi quindi, anche se apparentemente strumentale all’obiettivo principale del corso, assumerà notevole rilevanza in alcuni periodi e penso sarà molto utile approfondirne le cause e gli

La rivoluzione

dimenticata

La macchina di

Antikythera e il planetario di

Archimede

Il caso opposto – l’eccesso di

informazione non

filtrato produce mostri


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effetti proprio relativamente all’epoca attuale. Immagino che molti di voi nella vita professionale saranno chiamati a trasmettere conoscenza, ed è quindi importante che sin d’ora ci rendiamo conto insieme di quali siano le difficoltà e i problemi nello svolgere questa attività. Pensate solo per un attimo attraverso quali canali oggi voi recepite le nuove scoperte astronomiche (per rimanere nel nostro campo): attraverso le notizie che appaiono sui giornali o che vengono diffuse dalla televisione dalla radio. Se le analizzate con attenzione vi renderete subito conto che l’obiettivo principale di chi trasmette queste notizie è quello di, come si dice, “fare notizia”, viene cioè privilegiato il carattere spettacolare della notizia (una galassia lontana, la stella più brillante, il buco nero più massiccio,…), rispetto alla sua rilevanza scientifica. È molto difficile in questa situazione di bombardamento continuo, di stillicidio di piccole notizie spettacolari, che il lettore medio riesca a capire veramente quale sia l’obiettivo delle nostre ricerche e quale sia il livello di conoscenza che abbiamo raggiunto. La situazione si aggrava, soprattutto nel nostro paese quando

alcune sciagurate trasmissioni televisive avendo come unico obiettivo quello di fare audience, presentano argomenti scientifici come se tutto fosse un mistero da scoprire con arti magiche. È molto difficile a questo punto, per l’ascoltatore medio, riuscir riuscire a distinguere ciò che è vera scienza da ciò che è pseudo scienza o addirittura una semplice bufala. Come vedete quindi il tema della trasmissione della conoscenza è tuttora particolarmente importante.

Argomenti propedeutici

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2 Argomenti propedeutici

questo punto, dopo questa introduzione programmatica sugli obiettivi del corso e sull’impostazione che daremo lo stesso,

possiamo passare all’esposizione dei contenuti nel corso stesso. Prima di farlo però ritengo opportuno discutere con voi cinque argomenti propedeutici. Il primo riguarda una caratteristica che distingue l’astronomia da

tutte le altre discipline scientifiche sperimentali, quelle discipline cioè che basano la loro ricerca e quindi il loro progresso di conoscenza sulla base di dati misurabili. Pur riconoscendo che il concetto di dato misurabile è riconducibile alla scienza moderna cioè al 1500-‐1600, vedremo come questa caratteristica rimane inalterata dall’inizio delle osservazioni astronomiche fino ad oggi. Si tratta della essenziale irraggiungibilità dei fenomeni celesti: vedremo tra breve il significato di questa espressione. Il secondo argomento è una suddivisione logica dei periodi storici

di attività astronomica dalla preistoria fino ai giorni nostri. È una suddivisione basata soprattutto sulle metodologie di osservazione che però influenzano in maniera sostanziale il tipo di progresso di conoscenza che si può ottenere. Questa suddivisione ci sarà utile per comprendere meglio l’impatto dell’attività astronomica sul pensiero contemporaneo. Il terzo argomento esporrà in maniera sintetica quei fenomeni

astronomici che sono osservabili senza l’ausilio di particolari strumenti scientifici. Vorremmo cioè porci nelle condizioni nelle quali si trovavano gli uomini primitivi e gastronomi filosofi greci quando compivano le loro osservazioni e deduce che vanno i loro modelli del cosmo a loro accessibile. Potrebbe sembrare inutile perdere tempo nell’esporre questo tipo di fenomeni celesti, dato che essi sono tuttora accessibili a tutti, almeno in linea di principio. Di fatto le luci di delle nostre città e i nostri stili di vita hanno fatto sì che abbiamo dimenticato o perso l’abitudine di osservare questi fenomeni. Una breve carrellata sugli stessi sarà quindi molto utile per capire il tipo di ragionamento che gli antichi astronomi potevano compiere. Il quarto argomento sarà una rapidissima esposizione e quelle che invece sono le conoscenze astronomiche sono fisiche cosmologiche attuali. Non entreremo nei dettagli, ma vorrei dare un’idea abbastanza comprensiva di ciò che oggi noi sappiamo dell’universo in maniera da poter confrontare lo sforzo compiuto dagli antichi astronomi per comprendere dei fenomeni per loro molto complessi che invece diventano molto più comprensibili se inseriti in un modello, come il nostro attuale, molto più vicino alla realtà.

A

Peculiarità dell’Astronomia

Le fasi storiche dell’Astronomia

Osservazioni astronomiche

elementari

Conoscenze attuali

Storia dell’astronomia

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Quest’ultima parola – la realtà – ci introduce al quinto ed ultimo argomento propedeutico di questa prima parte del corso. Abbiamo già accennato al fatto che, in epoche remote, diciamo intorno al quinto sesto secolo a.C., l’astronomia si trasforma da attività pratico applicativa essenzialmente per conoscere il passaggio del tempo dei giorni delle stagioni e quindi essere di ausilio alle attività agricole e pastorali, ad una attività prettamente scientifica che ha come obiettivo principale quello di aumentare la conoscenza dei fenomeni osservati. Si apre qui un interessantissimo tema che meriterebbe un corso completamente dedicato allo stesso: parliamo della filosofia della scienza, ovvero della epistemologia. Come sappiamo epistemologia deriva dal greco epistème che vuol dire “conoscenza certa” e logos, “ discorso”, quindi la scienza che si occupa di capire come si può acquisire una conoscenza, entro quali limiti, con quali metodi (per completezza aggiungiamo che in ambito anglosassone epistemologia acquisisce più il senso di gnoseologia, ovvero di scienza della conoscenza in generale). Come capite non sarà possibile sviluppare questo argomento in forma completa perché altrimenti trasformeremmo questo corso in un’altra cosa. Credo però sia utile avere alcuni elementi di base dell’epistemologia in modo da poter riconoscere nelle varie epoche storiche che analizzeremo come si è modificato il concetto di acquisizione di conoscenza della realtà. Come vedremo questo aspetto assumerà una particolare rilevanza nelle epoche critiche dell’evoluzione della scienza, in particolare all’epoca della rivoluzione copernicana e, anche se in maniera meno drammatica, in epoca moderna. Proseguiamo quindi trattando separatamente questi cinque temi.

2.1 Peculiarità dell’Astronomia

Quando parliamo di fenomeni celesti, che di quei fenomeni di cui si interessa all’astronomia, ci riferiamo qualcosa che avviene nel cielo, indipendentemente dalla nostra volontà, e che noi possiamo solo osservare senza mai poter intervenire o interagire con gli stessi. Questa caratteristica dell’astronomia è evidente per l’astronomia

antica, ma dobbiamo subito sottolineare come essa non si sia modificata nel tempo. Anche se oggi noi parliamo di “conquista dello spazio”, come vedremo meglio in seguito, lo spazio al di fuori dell’atmosfera terrestre che siamo riusciti a conquistare è ben poca cosa paragonato alle dimensioni dell’intero universo. È sufficiente ricordare come la stella più vicina al sole si trovi a circa 4 a.l di distanza, ciò significa che anche viaggiando alla velocità limite della luce-‐300.000 km/s-‐impiegherei quattro anni a raggiungere quella stella. Le dimensioni della nostra galassia sono circa 100.000 a.l. e le distanze che intercorrono tra le varie galassie sono di miliardi di anni

Epistemologia e Filosofia della

Scienza

Irraggiungibilità dei fenomeni celesti


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luce. Ma non c’è solo il fattore distanza ad impedire una interazione con gli oggetti celesti, c’è anche da tener conto delle loro dimensioni, della loro massa, delle energie che essi sono in grado di generare. Tutte queste quantità sono superiori di un tale ordine di grandezza a ciò che noi potremmo autonomamente generale, che ogni speranza di effettiva interazione con i fenomeni celesti viene immediatamente meno. Sembra questa una considerazione banale, del tutto ovvia, ma essa

riveste una notevole importanza epistemologica. Fino al momento in cui, come vedremo poi, l’astronomia, come scienza, non passa da scienza puramente geometrico-‐matematica a scienza fisica (iniziando da Newton fino ai giorni nostri), proprio per l’impossibilità di verificare in situ l’adeguatezza dei modelli matematici alla descrizione dei fenomeni osservati, modelli diversi che rendessero conto con simile livello di accuratezza dei fenomeni si potevano considerare del tutto equivalenti. Nel momento in cui l’astronomia diventa scienza fisica, solo i modelli compatibili con le conoscenze fisiche acquisite (per esempio la gravitazione universale) possono essere accettati. Ma la discriminazione avviene non sulla base di una verifica sperimentale diretta, bensì applicando un principio fisico, dedotto sperimentalmente sulla terra, e assumendo che lo stesso valga universalmente in tutto il cosmo. Senza questa assunzione, giustificabile solo a posteriori, non sarebbero possibili l’astrofisica e la cosmologia attuali. Una seconda conseguenza, strettamente collegata quanto detto

sopra, è che l’astronomo può solo “osservare” i fenomeni. In altre parole sono i fenomeni celesti che inviano le informazioni allo scienziato il quale deve svolgere quindi la sua opera di ricerca e di progresso della conoscenza unicamente utilizzando le informazioni offertegli. Come vedremo, queste informazioni giungono a noi, nel 99% dei casi, attraverso la radiazione elettromagnetica, ciò che in antichità chiamavamo luce visibile ed oggi, avendone compreso a natura fisica, possiamo estendere al di là di quella radiazione che è rivelata all’occhio umano. Tutto questo significa che solo quei fenomeni fisici e celesti che producono, attraverso opportuni meccanismi, radiazione elettromagnetiche che può raggiungere l’osservatore, sono osservabili. Tutto ciò che, pur essendo contenuto nell’universo, non è in grado di produrre radiazione elettromagnetica, rimane “invisibile”. In realtà oggi sappiamo che esiste un’altra forma di trasmissione dell’informazione, ovvero quella collegata alle variazioni del campo gravitazionale: esiste sicuramente una radiazione gravitazionale e messa da tutti i corpi in movimento, ma essa è così debole e quindi così difficile da rivelare e misurare, che finora non ha giocato nel suo ruolo nella conoscenza dell’universo. Dopo la relatività generale di Einstein sappiamo che anche lo spazio-‐tempo si modifica per la presenza di masse gravitazionali: questi effetti sono stati realmente osservati e misurati

Astronomia e scienze fisiche “di

laboratorio”

Sperimentare

equivale ad osservare. Il

catalogo come

surrogato

dell’esperimento


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(si tratta delle cosiddette “lenti gravitazionali”), ma le misure derivano dalla posizione e dalla forma di oggetti che intrinsecamente sono in grado di emettere radiazione luminosa. Vedremo come questa peculiarità ineludibile dell’astronomia

abbia avuto un ruolo diverso nelle diverse epoche di sviluppo del pensiero.

2.2 Storia dell’Astronomia: una suddivisione logico-temporale

Il secondo tema propedeutico riguarda un tentativo di suddivisione della storia dell’astronomia che andremo ad analizzare in poche storiche quindi delimitate da periodi temporali, ma che si contraddistinguono per delle caratteristiche peculiari dell’attività astronomica.

2.2.1 Epoca primitiva pre-scientifica

È l’epoca che, temporalmente, va dagli albori della civiltà umana fino al sesto quinto secolo a.C.. In quest’epoca l’osservazione dei fenomeni astronomici è direttamente correlata alla determinazione del trascorrere del tempo e in particolare all’identificazione dei momenti di inizio e fine delle stagioni. L’interesse, diciamo così, astronomico e quindi di tipo pratico applicativo da un lato e dall’altro, non dimentichiamolo, di tipo religioso. Come sappiamo, in queste epoche primitive, tutte le popolazioni attribuivano il verificarsi di eventi naturali, sia inattesi e catastrofici, sia regolare e benefici, all’azione di entità dotate di poteri che potevano agire sulla natura. L’Olimpo primitivo si riempie quindi di divinità o demoni ciascuno dei quali ha la capacità o il compito specifico di governare determinati eventi naturali: la pioggia, la siccità, i venti, il fuoco, etc. . Ovviamente anche ai principali fenomeni astronomici vengono attribuite delle particolari divinità: prima di tutto al Sole, sorgente di luce e calore e vita, e alla Luna, capace di segnare il tempo mensile attraverso le sue enigmatiche frasi e, secondo una credenza che si è propagata fino ai giorni nostri, di influire sulla vita biologica delle piante e degli esseri viventi. Anche ai pianeti, sorgenti luminose che a differenza delle stelle fisse si muovono praticamente nel cielo, vengono attribuiti nomi di divinità che peraltro svolgono poi o sono responsabili attività diverse, come Marte, Venere o Giove. È interessante notare come ogni civiltà primitiva attribuisca a questi oggetti nomi propri della propria tradizione e che poi nel contatto tra civiltà diverse si stabiliscano delle identità, quasi delle traduzioni linguistiche. Le testimonianze di questa fase primitiva sono numerose e

presenti in tutte le civiltà, non solo quelle dell’area mediterranea e


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del vicino oriente, ma anche in civiltà nordiche, indiane, asiatiche e meso-‐americane. La scienza specifica che si occupa di questa fase primitiva prende il nome di Archeoastronomia. Vedremo poi degli esempi di reperti archeologici significativi. In alcune civiltà, come ad esempio quella babilonese, questa fase,

pur mantenendo le sue caratteristiche primitive, legate cioè a scopi magico-‐rituali e pratici, raggiunge comunque elevati livelli di accuratezza delle osservazioni. Per esempio, risalgono a circa il 4000 a.C. delle tavolette di argilla babilonesi contenenti indicazioni relative al cosiddetto ciclo di Saros. Come vedremo, un Saros è un ciclo di 18,03 anni al termine del quale si ripetono con medesima sequenza le eclissi di sole e di luna. Conoscere a che punto ci troviamo all’interno del ciclo di Saros, significa poter predire con una certa precisione ed anticipo le eclissi. Un’accurata analisi del monumento megalitico di Stonehenge, dimostra come la posizione di alcune pietre permetteva di determinare gli allineamenti tra il sole e la luna necessari per conoscere i dettagli del ciclo di Saros. La scoperta di regolarità complesse e non immediatamente

apparenti come il ciclo di Saros, che richiede una annotazione accurata degli eventi astronomici (in questo caso le eclissi) che rimanga disponibile per un numero notevole di anni e richiede altresì una buona capacità di analisi. Sarà interessante chiedersi quale sia stato l’interesse a

determinare con tale precisione cicli complessi in un’epoca nella quale l’astronomia non era ancora diventata “scienza” e aveva un ruolo essenzialmente pratico legato all’agricoltura. Durante quest’epoca primitiva l’uomo comincia a raffigurarsi un

primo modello di “universo”, ovvero immagina quale sia la forma della Terra, del cielo, si interroga sul moto fisico del sole e della luna, in particolare sul percorso “invisibile” di questi astri che li riporta ogni giorno a ri-‐sorgere dall’orizzonte.

2.2.2 Epoca caldea-babilonese

L’importanza dell’epoca caldea-‐babilonese risiede nel fatto che, per vicinanza geografica e temporale, le accurate osservazioni degli astronomi eseguite e conservate per molti secoli, unitamente alla scoperta di alcune periodicità importanti come ad esempio il ciclo sarà rosso, vengono trasferite all’importante epoca successiva, ovvero quella greca classica, durante la quale inizia lo sviluppo del pensiero occidentale. Le osservazioni e le conoscenze astronomiche dei caldei, assiri e babilonesi, sono documentate da migliaia di tavolette di terracotta incise o caratteri cuneiformi. Vedremo in seguito i dettagli delle conoscenze astronomiche acquisite in questo periodo, ma è importante qui notare una evoluzione dall’epoca primitiva precedente nel senso che l’attività astronomica è, in questo


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periodo, evidentemente condotta da un gruppo di “esperti” dedicati principalmente all’attività stessa. Assistiamo quindi al passaggio da una conoscenza di base dei più semplici fenomeni astronomici, accessibile a tutti gli uomini e trasmissibile di generazione in generazione, unitamente alle conoscenze, per esempio, delle tecniche di coltivazione, ad una specializzazione che si rende necessaria nel momento in cui le osservazioni diventano più complesse, ci si rende conto che devono essere tramandate con una accuratezza e ricchezza di dettagli impossibile da trasmettere per semplice via orale. Si crea quindi per la prima volta una sorta di “casta” di sacerdoti-‐astronomi che hanno il compito specifico di osservare i fenomeni celesti e di fissare, in questo caso su tavolette d’argilla, i risultati delle loro osservazioni. Ciò che da queste osservazioni emerge è soprattutto il desiderio di essere in grado di predire avvenimenti astronomici rilevanti come le eclissi di sole e di luna. Evidentemente tali riedizioni non sono funzionali ad attività pratiche, ma assumono una rilevanza magico-‐religiosa. La possibilità di predire un’eclisse, evento evidentemente spaventoso per l’uomo primitivo, significa dimostrare al popolo di saper dominare le forze della natura. La conoscenza astronomica si trasforma così in uno strumento di potere. È interessante notare come recenti studi della storia

assirobabilonesi indichino la scoperta di complesse regolarità nei fenomeni celesti, come appunto il ciclo issarono s’delle eclissi, come uno degli elementi a sostegno del passaggio dalle religioni primitive, il cui Olimpo era popolato da una moltitudine di bei e demoni, alle religioni monoteistiche. In altre parole sembra che la scoperta una generale regolarità dei fenomeni celesti abbia contribuito alla unitarietà di una mente creatrice. Anche se nella tradizione del popolo ebraico, non sembrano esistere dei veri propri sacerdoti-‐astronomi, una attenta lettura della Bibbia, in particolare di alcuni salmi, dimostra chiaramente come la bellezza e l’ordine del cielo venga naturalmente riferita alla saggezza e potenza di un unico creatore. Aggiungere un riferimento alle comete Aggiungere un riferimento alla navigazione (fenici)

2.2.3 Epoca greca classica

L’epoca greca classica è di importanza fondamentale nell’ambito di questo corso. Infatti assistiamo durante quest’epoca, che inizia attorno al sesto secolo a.C., a due fatti strettamente correlati tra loro. Da un lato, come già accennato, l’attività di osservazione astronomica si trasforma in scienza, cioè non è più motivata da interessi pratici o magico-‐religiosi come nei periodi precedenti, ma progredisce per il desiderio astratto di conoscenza. Conseguentemente essa si colloca, o meglio si affianca, alla attività tipicamente filosofica dei primi


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pensatori greci, i quali iniziano ad interessarsi all’analisi razionale della realtà che li circonda, la natura, e al fenomeno dell’uomo. Vedremo poi in dettaglio i risultati di questa interessante epoca, per il momento, ricollegandoci a quanto detto nella sezione precedente, notiamo che proprio l’attività di indagine astronomica, vista principalmente come una attività intellettuale che dimostra la potenza della capacità razionale dell’uomo, porti ad un graduale distacco dell’uomo dalla necessità di immaginare Olimpo di divinità che si occupino dell’uomo e di ogni cosa. Si pongono qui le basi per una visione puramente razionale del mondo o, se vogliamo, per una supremazia assoluta della razionalità. I momenti topici di questa trasformazione possono essere identificati, da un lato, dall’ostilità dimostrata dal popolo verso i primi astronomi razionali, come Anna sagola che, quando, come vedremo, darà la prima spiegazione corretta del fenomeno delle eclissi, verrà condannato a morte perché, in un certo senso, toglieva potere alla divinità (e si salverà, andando comunque in esilio, solo perché buon amico di Pericle) e come Socrate, anch’egli condannato a morte perché dimostrava la non necessità razionale dell’esistenza degli dei. Dall’altro ricordiamo il famoso intervento di Paolo nell’aeropago di Atene (siamo nel primo secolo d.C.) quando venne ascoltato fino al punto in cui fece riferimento alla

2.2.4 Epoca ellenistica

L’epoca ellenistica ha un inizio sfumato con la fine dell’epoca classica verso il 3° secolo a.C. ed è caratterizzata da una diffusione geografica che si estende oltre la Grecia e da uno sviluppo tecnologico vigoroso di cui, purtroppo, rimangono oggi solo vaghe ed indirette testimonianze. Durante questa epoca vengono stimate la dimensione della Terra, le distanze relative della luna e del sole, vengono stilati i primi cataloghi di stelle dividendole in 6 classi di luminosità apparente (la scala delle “magnitudini” tutt’ora in uso), si scopre il fenomeno della precessione degli equinozi, ci si interroga sulla distanza delle stelle fisse e ci si chiede se l’universo sia infinito o abbia un limite che lo circoscrive. Soprattutto viene sviluppato un modello eliocentrico del sistema solare e si discute il ruolo della forza di gravità nel cosmo. Possiamo dire che quest’epoca si chiude con l’opera di Ipparco,

dopo il quale, per motivi storico-‐sociali non del tutto analizzati in modo soddisfacente, l’attività astronomica sembra arrestarsi, contribuendo così alla “perdita” (anche materiale) della conoscenza acquisita. In particolare si perde la nozione di modello eliocentrico, la cui accettazione richiede, come riscopriremo ai tempi di Copernico, una ardita capacità di astrazione, tanto forte da rifiutare ciò che i


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nostri sensi ci fanno apparire come “vero’, cioè che la Terra sia ferma e tutto il resto, Sole, Luna, pianeti e stelle ruotino attorno ad essa.

2.2.5 Epoca tolemaica, araba e medioevale

Il “vuoto” di attività post-‐Ipparco si estende per circa due secoli fino alla comparsa sulla scena di Claudio Tolomeo di Alessandria che, nel periodo che va dal ?? al ??, con le sue opere monumentali e fondamentali consolida l’astronomia e il modello cosmologico che perdurerà, praticamente inalterato, fino a Tycho Brahe, Keplero, Copernico e Galilei. Di fatto l’opera di Tolomeo si innesta naturalmente nella cultura araba e viene, per così dire, “protetta” dalle vicende burrascose che segnano la decadenza e fine dell’impero romano e danno inizio all’epoca del medioevo europeo. Questa fase, caratterizzata anche dalle invasioni dei popoli del nord-‐est e da un clima culturale non incline alla conservazione di letteratura scientifica “profana”1, consegna alla cultura araba la filosofia e la scienza greca ed ellenistica che riemergerà intorno al 1100-‐1200 in Europa proprio attraverso la traduzione delle opere classiche a partire dalle versioni arabe. Per inciso, è proprio in questo periodo che l’Europa cristiana

riscopre Aristotele e, per opera di Anselmo d’Aosta, Alberto Magno e Tommaso d’Aquino e altri incorpora il “sistema” filosofico aristotelico nella teologia cristiana dando origine alla filosofia-‐teologia scolastica. L’opera di Tolomeo, intrinsecamente e per i motivi contingenti

storici appena accennati, è così fondamentale che meriterà uno spazio particolare nel corso.

2.2.6 Epoca strumentale post-copernicana

Quest’epoca si inaugura con la rivoluzione copernicana e le prime osservazioni con uno strumento ottico da parte di Galilei. Grazie all’introduzione del cannocchiale e del telescopio si apre una era nettamente distinta dal passato per motivi “tecnologici” ed “epistemologici”. Tra i primi citiamo la possibilità di osservare oggetti molto più deboli rispetto a quelli visibili ad occhio nudo, la possibilità di determinare con molta più precisione la posizione angolare degli oggetti osservati sulla sfera celeste, la crescente disponibilità di strumenti meccanici per la misurazione del tempo (orologi). Tra i secondi citiamo la eliminazione della differenza “sostanziale” tra il mondo sub-‐lunare e il “cielo”, la scoperta di un principio “fisico”, di una “legge della natura” (vedi poco sotto) che, se accettata, “salva i fenomeni”, ovvero determina necessariamente le

1 Il romanzo “Il nome della rosa” di Umberto Eco offer una vivace,


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cosiddette tre leggi empiriche di Keplero sul moto dei pianeti, la prima determinazione accurata della velocità di propagazione della luce (grazie all’osservazione dei satelliti medicei). Quest’epoca, che finisce verso la seconda metà dell’800, è anche

caratterizzata dalla costruzione di telescopi ottici sempre più potenti, ma dedicati principalmente alla “astronomia”, cioè alle leggi cinematiche e dinamiche del moto delle stelle. Grazie ai telescopi si “scoprono” infatti molti sistemi stellari doppi o multipli. Si studia anche con sempre maggiore attenzione il fenomeno della variabilità luminosa di alcune stelle, ivi incluse le nove e le supernove (quest’ultime ben poche)

2.2.7 Epoca astrofisica

Tenendo conto della importanza basilare della luce come unico veicolo di informazione della scienza astronomica, potremmo a ragione stabilire come data d’inizio dell’epoca astrofisica il 1864, anno in cui James Clerk Maxwell pubblica il fondamentale lavoro che descrive le equazioni che portano il suo nome. L’unificazione delle forze elettriche e delle forze magnetiche (note si dall’antichità) in un unico ed interlacciato campo di forze elettromagnetiche, offre una prima (non definitiva) definizione della natura della luce e della sua propagazione. La conoscenza della natura fisica della luce e la graduale

comprensione delle varie interazioni fisiche tra materia e radiazione elettromagnetica, permettono di identificare e caratterizzare sperimentalmente i meccanismi di emissione ed assorbimento della luce. L’analisi della distribuzione dell’energia emessa in funzione della lunghezza d’onda (distribuzione spettrale) diventa così un prezioso strumento diagnostico per comprendere non solo la “nomia” degli astri, ma anche la loro “fisica”. Inoltre, una volta determinata la natura della luce come “onda”, l’effetto Doppler, già studiato nel campo delle onde sonore, offre uno strumento incredibilmente preciso per determinare la velocità relativa degli oggetti osservati.

Elementi ignoti (nebulio?). Problema dell’energia solare-‐stellare e della stabilità. Problema dell’età del sole e del sistema solare vs età dei fossili terrestri.

Il problema dell’etere e la relatività speciale. La relatività generale e l’eclissi del 1919. La fusione dell’idrogeno. L’astrofisica stellare e l’evoluzione. Le galassie e l’astrofisica extragalattica Il limite tecnologico dei “5 metri”


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2.2.8 Epoca elettronica e spaziale2

e consideriamo con attenzione lo straordinario progresso di conoscenza del Cosmo (sia degli oggetti o fenomeni che lo

compongono, sia della sua evoluzione globale) avvenuto negli ultimi decenni, è facile concludere che esso è dovuto principalmente alla possibilità di osservare il cielo con strumenti spaziali, che operano cioè al di sopra dell’atmosfera terrestre. Ciò non deve meravigliare: infatti la peculiarità dell’astrofisica e della cosmologia nell’ambito delle scienze sperimentali è quella di progredire solo attraverso lo sviluppo di nuove e più potenti capacità osservative dell’emissione elettromagnetica da parte degli oggetti celesti. Fino all’avvento dell’era spaziale, quindi fino agli anni 60 del secolo scorso, queste erano limitate alla luce visibile estese poi, ma solo dalla fine della seconda Guerra Mondiale, alle onde radio. La possibilità di portare fuori dall’atmosfera terrestre i propri

“telescopi”, eliminando così sia l’effetto filtro dell’atmosfera terrestre, sia l’emissione elettromagnetica dovuta all’atmosfera stessa, ha allargato immensamente la quantità e la qualità di informazione sui fenomeni che avvengono nell’Universo, migliorando la conoscenza di quelli già noti, ma soprattutto scoprendone di nuovi e totalmente inattesi. Per poter meglio apprezzare il contributo dell’astrofisica spaziale

è utile tracciare per grandi linee il livello di conoscenza al tempo dei primi esperimenti spaziali, ovvero all’inizio degli anni ‘60. Nel campo della fisica stellare si andava completando il quadro teorico-‐osservativo dell’evoluzione stellare che permetteva di stabilire, a partire dai dati fotometrici e spettroscopici delle stelle, i loro parametri principali (massa, luminosità, temperatura, composizione chimica, età). I dati erano però fortemente carenti rispetto alla possibilità di essere confrontati con le previsioni teoriche dei modelli di evoluzione stellare: infatti, soprattutto per le stelle più calde, con temperature superficiali superiori ai 10,000 oC, i modelli predicevano che la maggior parte dell’emissione elettromagnetica avvenisse nella regione ultravioletta, con lunghezze d’onda al di sotto di 300 nm, regione inaccessibile da terra. Analogamente, per le stelle più fredde e per l’emissione da parte di nubi molecolari, gran parte dell’informazione è contenuta nella radiazione infrarossa, con lunghezze d’onda al di sopra di 1 micron, regione in parte accessibile da terra, ma fortemente disturbata sia dall’emissione che dagli assorbimenti dell’atmosfera. L’estensione della capacità osservativa da entrambi i lati dello spettro visibile era quindi vista dagli astrofisici stellari come il logico complemento di dati per 2 Questa sezione è la copia dell’articolo Astrofisica e Cosmologia dallo Spazio scritto per il Catalogo della Mostra “Astri e particelle” organizzata in Roma nel settembre 2009.

S


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perfezionare il quadro teorico dell’evoluzione stellare: in altre parole, non si sapeva che cosa si sarebbe osservato esattamente, ma esistevano attendibili previsioni teoriche da confrontare con i nuovi dati. Diverso era il caso per l’osservazione dell’emissione

elettromagnetica nel campo dei raggi X e gamma: all’epoca non si conoscevano (e neppure si immaginavano) fenomeni celesti che potessero emettere una parte sostanziale della loro energia sotto forma di raggi X e gamma, tranne che in particolari situazioni “esplosive”, come nelle stelle Novae e Supernovae e nella corona solare. Si trattava veramente di “terra incognita”. Non è dunque un caso se i primi pionieristici esperimenti di

astrofisica spaziale riguardarono la finestra delle radiazioni maggiormente energetiche, partendo dalla sorgente più vicina, il Sole. Nell’ottobre del 1959 la NASA lancia Explorer 7, il primo satellite astronomico per l’osservazione del Sole in banda X e nell’aprile del 1961 lancia Explorer 11 per l’osservazione di raggi gamma solari. Fondamentale fu però l’esperimento UHURU (Explorer 42), lanciato nel 1970 dalla base italiana San Marco in Kenia, perché scoprì, cosa del tutto inattesa, l’esistenza in cielo di forti sorgenti di radiazione X. Nasceva così l’astrofisica delle alte energie che cercherà da un lato di migliorare la conoscenza osservativa di queste sorgenti, progettando e costruendo telescopi per raggi X sempre più potenti e sofisticati, dall’altro comincerà ad esplorare dal punto i vista teorico i modelli fisici di tali sorgenti. Il pioniere di questa nuova astrofisica, responsabile del satellite UHURU, l’italiano Riccardo Giacconi avrebbe poi vinto il Premio Nobel per la Fisica nel 2002. Un miglioramento fondamentale nella tecnologia dei telescopi X si

ebbe con l’introduzione, proposta anch’essa da Riccardo Giacconi, degli specchi sottili ad incidenza radente, nei quali la radiazione X incontra la superficie riflettente con un angolo molto piccolo rispetto alla superficie stessa. In questo modo la radiazione viene riflessa con sufficiente efficienza dallo specchio che, altrimenti, risulterebbe “trasparente” ai raggi X. È interessante notare come la tecnologia relativa sia stata sviluppata in Italia da una feconda collaborazione tra l’Osservatorio Astronomico di Brera-‐Merate e l’industria Media-‐Lario che tuttora produce la maggior parte degli specchi per i telescopi spaziali per raggi X. Dal puno di vista dell’interpretazione teorica ci si rese ben presto

conto che l’emissione di radiazione X era principalmente legata alla fisica dei cosiddetti oggetti compatti: Nane Bianche, Stelle di Neutroni (Pulsars), Buchi Neri (stellari e nuclei galattici). Per la compattezza di questi oggetti (massima nei Buchi Neri!) il gas che “cade”, per effetto della gravità, sull’oggetto compatto acquista un’enorme energia cinetica che, all’impatto con la superficie dell’oggetto (o con il disco di materiale orbitante lo stesso) viene convertita in radiazione X. Una classe caratteristica di oggetti di


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questo tipo è rappresentata dalle binarie a raggi X: sistemi composti da due stelle molto vicine tra loro, una delle quali è “compatta” (nana bianca, pulsar o buco nero) e l’altra, aumentando di dimensione per la sua naturale evoluzione stellare, riversa con continuità sulla compagna parte della sua massa. Un simile meccanismo, su scala molto più grande, rende conto dell’emissione X da parte di nuclei galattici, i cosiddetti Nuclei Galattici Attivi (AGN), nei quali l’oggetto compatto che attira a sé il materiale circostante è un gigantesco buco nero avente una massa di centinaia di milioni di masse solari! L’evidenza della presenza di questi incredibili oggetti si basa sull’analisi comparata di dati osservativi provenienti da vari telescopi spaziali e terrestri, in particolare dallo Hubble Space Telescope di cui parleremo tra poco. L’utilizzo combinato di osservazioni a molte lunghezze d’onda (X, Ultravioletto, ottico, infrarosso, radio) è ormai un metodo consolidato per l’interpretazione dei fenomeni celesti e, nel caso dei citati AGN, ha permesso di riconoscere che classi di galassie apparentemente diverse tra loro, se osservate in una singola banda spettrale, si rivelano in realtà appartenenti ad un’unica classe le cui differenze osservative dipendono unicamente dalla loro orientazione nello spazio rispetto all’osservatore e alla loro età evolutiva. Dopo il lavoro “di frontiera” dei primi esperimenti (il citato

UHURU, i satelliti EXOSAT lanciato dall’ESA nel 1983 e ROSAT costruito da Germania-‐NASA-‐Regno Unito e lanciato nel 1990), la sequenza più recente dei satelliti astronomici X (Einstein, Newton-‐XMM, Chandra) è caratterizzata, oltre da una crescente sensibilità e quindi dalla possibilità di rivelare oggetti sempre più deboli, dalla capacità di fornire vere e proprie immagini delle sorgenti X. Questa capacità ha messo in evidenza altri fenomeni prima insospettati: per esempio la presenza di enormi aloni di gas altamente ionizzato (“caldo”) circondanti gli ammassi di galassie. Ci si è quindi resi conto che lo spazio tra una galassia e l’altra non è affatto vuoto e la massa totale da attribuire ad un ammasso di galassie è molto maggiore di quanto è possibile stimare dai dati ottici. Le conseguenze per i modelli di evoluzione delle strutture dell’Universo (gli ammassi di galassie e le galassie stesse) sono state enormi. La possibilità di “fotografare” il gas caldo da parte dei telescopi

spaziali X ha permesso poi di estendere notevolmente lo studio dei “resti di supernova”, ovvero l’evoluzione del materiale stellare emesso dall’esplosione delle stelle supernove e successivamente interagente con il tenue gas interstellare: un anello fondamentale per comprendere i meccanismi di arricchimento chimico della galassia. Spostandoci verso le lunghezze d’onda più brevi, quindi verso la

più energetica radiazione gamma, troviamo il pionieristico satellite COS-‐B, lanciato dall’Agenzia Spaziale Europea ESA nel 1975 che otterrà la prima mappa delle sorgenti gamma galattiche. Sarà seguito nel 1979 dal satellite HEAO-‐3 e, nel 1991 da Compton, entrambi della


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NASA. L’osservazione della radiazione gamma, oltre a migliorare la conoscenza dei fenomeni energetici già citati e scoperti dai telescopi X, riservava agli astrofisici un’altra sorpresa: il cielo è pieno di lampi gamma! Vere e proprie esplosioni di radiazione energetica dalla durata di pochi secondi che appaiono ovunque nel cielo. In realtà la “scoperta” di questo fenomeno va attribuita ad una serie di satelliti della Difesa statunitense (il primo dei quali lanciato nel 1963) che aveva il compito di controllare il rispetto degli accordi internazionali sugli esperimenti atomici, in altre parole doveva rivelare eventuali esplosioni di bombe atomiche tramite l’osservazione del lampo di radiazione gamma che caratterizza questo tipo di esperimento nucleare. Un satellite, della serie Vela, rivelò dei “lampi gamma” che non avevano le classiche caratteristiche di un’esplosione nucleare ed oltretutto erano troppo frequenti per essere credibilmente dovuti a esplosioni di bombe atomiche. La notizia, di estremo interesse scientifico, rimase protetta da segreto militare fino al 1973, quando venne finalmente resa pubblica. L’osservazione scientifica sistematica dei lampi gamma cosmici inizia con l’esperimento BATSE, a bordo del già menzionato Osservatorio Spaziale Compton, che ne catalogò quasi 3000 e determinò che la loro distribuzione era pressoché isotropa. Si poneva quindi il problema di capire se queste esplosioni, vista la loro distribuzione nello spazio quasi uniforme, avvenissero vicino a noi, nella nostra galassia, oppure a distanze cosmiche, distribuite in tutto l’Universo: nei due casi l’energia assoluta dell’evento cambia notevolmente! La soluzione del dilemma era molto difficile sia perché l’evento singolo è imprevedibile, non si sa quando e dove avvenga, sia perché è di breve durata, sia perché i primi telescopi gamma avevano una scarsa risoluzione angolare, non permettevano cioè di determinare con sufficiente precisione la posizione in cielo dell’evento. Il mistero venne risolto da un satellite italiano, Beppo-‐SAX, costruito con la collaborazione dell’Olanda e così chiamato in onore di Giuseppe “Beppo” Occhialini, un pioniere dell’astrofisica delle alte energie. Beppo-‐SAX aveva a bordo sia un rivelatore gamma che un telescopio per raggi X e, caratteristica unica al tempo, poteva riposizionare il suo puntamento in tempi rapidi. Nel 1997, subito dopo aver rivelato un lampo gamma, il telescopio X di Beppo-‐SAX veniva puntato nella direzione approssimata dell’evento e riusciva a rivelare “il fumo dello sparo”, ovvero la radiazione X, meno energetica ma più estesa nel tempo, collegata all’evento. Poiché il telescopio X poteva determinare la posizione della sorgente con maggior precisione, si vide che il lampo era avvenuto in corrispondenza di una galassia lontana: i maggiori osservatori terrestri e il telescopio spaziale Hubble, subito allertati, riuscivano a vedere l’ulteriore “coda” di radiazione via, via meno energetica nell’ultravioletto e nell’ottico. La storica osservazione sanciva definitivamente la natura extragalattica dei lampi gamma (GRB, Gamma Ray Bursts in inglese) e li elevava al fenomeno più energetico


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finora scoperto nell’Universo (dopo il Big-‐Bang!). La generazione seguente di telescopi gamma (INTEGRAL, SWIFT, AGILE, Fermi-‐GLAST) è principalmente dedicata all’osservazione di questi eventi la cui origine (esplosione di super-‐supernove primordiali, fusione e collasso gravitazionale di stelle, formazione di buchi neri, …) deve essere ancora chiarita. Ritornando alla radiazione meno energetica ultravioletta (UV),

compresa tra i raggi gamma e X e la luce visibile, troviamo l’OAO-‐1 della NASA, primo Orbiting Astronomical Observatory lanciato nel 1968. Seguirono nel 1972 OAO-‐3 (Copernicus) della NASA e TD-‐1 dell’ESA (allora chiamata ESRO, European Space Research Organization) e, nel 1974, dall’olandese ANS. Dopo questi primi esperimenti, il principale satellite UV fu IUE (International Ultraviolet Explorer), costruito in collaborazione dalla NASA, ESA e SRC (Science Research Council del Regno Unito) e lanciato nel 1978. IUE venne collocato in orbita geosincrona e controllato da due stazioni, una americana al Goddard Space Flight Center alla erieria di Washington e una Europea a Villafranca del Castillo alla periferia di Madrid. Per la prima volta un telescopio spaziale veniva controllato in tempo reale come un telescopio terrestre, con la presenza presso la stazione di controllo dell’astronomo che, tramite un operatore specializzato, poteva decidere, sulla base delle osservazioni che via via otteneva, di modificare il programma osservativo, esattamente come era abituato a fare con i più familiari osservatori terrestri. IUE, costruito per una vita operativa di tre anni, continuò ad operare per quasi 19 anni, fino a quando l’ultimo giroscopio che gli permetteva di puntare stabilmente il telescopio, decise smettere di funzionare. È impossibile qui elencare tutti i campi dell’astrofisica per i quali IUE ha permesso un inestimabile progresso di conoscenza: la presenza nella banda ultravioletta delle transizioni atomiche cosiddette “di risonanza” – particolarmente intense – di moltissimi elementi chimici e dei loro ioni (Carbonio, Ossigeno, Azoto, Zolfo, Calcio, Magnesio, Ferro, …), fece di IUE uno strumento diagnostico di impareggiabile valore. Tra tutte le sue importanti scoperte, citiamo solo quella relativa al vento stellare, cioè al gas emesso verso lo spazio interstellare dalle stelle per effetto della pressione della radiazione: prima di IUE la dimensione del fenomeno, basata su ciò che si conosceva del “vento solare”, si pensava limitata alle stelle più calde. Dopo IUE sappiamo che il fenomeno è generale ed è quindi di notevole importanza sia per studiare l’evoluzione delle stelle, sia per comprendere meglio l’arricchimento di elementi chimici del gas interstellare dal quale nascono le stelle delle successive generazioni. Un posto assolutamente particolare va riservato al Telescopio

Spaziale Hubble: lanciato nel 1990, con il suo specchio primario di 2,4 metri di diametro e una suite di camere fotografiche e spettrografi per l’osservazione dell’UV e nel visibile, rappresenta tuttora il miglior strumento per l’osservazione astronomica in queste


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bande spettrali. Due sono i principali motivi del successo di HST: è stato il primo strumento (e finora l’unico) a sfruttare l’assenza di atmosfera non tanto per osservare radiazioni invisibili da terra, ma per evitare il “disturbo” causato dalla turbolenza atmosferica, ottenendo in questo modo immagini di una nitidezza insuperabile da terra; inoltre, collocato nello spazio dallo Shuttle in un’orbita bassa (circa 600 Km), è stato disegnato per essere visitato regolarmente dalla navetta spaziale permettendo così agli astronauti di eseguire operazioni di manutenzione ordinaria e straordinaria e di smontare, dopo qualche anno di operazione, gli strumenti scientifici sostituendoli con altri più moderni e sofisticati. Hubble è stato visitato dagli astronauti ben quattro volte, l’ultimo rendez-‐vous è avvenuto nel maggio di quest’anno (2009) e le prime immagini ottenute con la nuova camera sono di una bellezza ed interesse scientifico straordinari. Anche in questo caso, come per IUE, è impossibile elencare tutte le scoperte attribuibili ad Hubble: ne menzioniamo solo una, connessa con gli AGN sopra descritti. L’altissima risoluzione spaziale delle immagini di Hubble hanno permesso di misurare con precisione la velocità di rotazione delle stelle e del gas nella prossimità del nucleo di molte galassie, in particolare degli AGN. Questa osservazione permette di calcolare con buona approssimazione la massa dell’oggetto centrale responsabile del moto di rotazione (una semplice applicazione delle leggi di Keplero). Si è visto che la massa calcolata è di centinaia di milioni di masse solari: se questa massa fosse costituita da “normali” stelle, la luminosità del nucleo avrebbe un valore corrispondente a centinaia di milioni di “Soli” e sarebbe ben visibile al centro della galassia. Invece al centro non si vede nulla: un “buco nero” appunto! È questa la prova finora più convincente dell’esistenza di buchi neri massivi che sembrano a questo punto essere presenti nel nucleo di tutte le galassie, una caratteristica comune che sicuramente gioca un ruolo importante nella loro formazione ed evoluzione. Lasciamo HST, principe incontestato tra telescopi spaziali, con un commento che si può applicare anche ad altri esperimenti spaziali: quando venne ideato, il problema principale che HST era chiamato a risolvere era la misura accurata della cosiddetta “costante di Hubble” (di qui il suo nome), ovvero il parametro che determinava, nel modello cosmologico allora vigente, l’espansione dell’Universo. Oggi, grazie ad Hubble, ma anche a molti altri strumenti spaziali e terrestri, sappiamo che l’Universo non solo si espande, ma lo fa con velocità sempre crescente, accelerando, invece che rallentare la sua espansione, come si pensava all’epoca in cui si disegnavano le caratteristiche di HST. Il progresso della conoscenza è ormai più rapido della nostra capacità di realizzare gli strumenti adeguati! Nell’introduzione abbiamo accennato alla radiazione infrarossa e

delle microonde, meno energetiche della luce visibile, e come siano difficilmente osservabili da terra sia perché assorbite dall’atmosfera,


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in particolare dal vapor acqueo, sia perché l’atmosfera stessa emette radiazione infrarossa e microonde (anche durante la notte!) mascherando con la sua emissione quella più debole delle sorgenti cosmiche. Nel 1983 venne lanciato il primo telescopio infrarosso, IRAS, frutto della collaborazione della NASA, Olanda e Gran Bretagna che con la sua “survey” della emissione infrarossa, principalmente galattica, costruì una prima mappa delle sorgenti infrarosse, in particolare delle nubi molecolari e delle stelle più fredde. Ma lo strumento che doveva lasciare una pietra miliare nella storia della cosmologia fu il satellite della NASA COBE (COsmic Background Explorer) lanciato nel 1989: COBE doveva osservare l’emissione dell’Universo primordiale, risalente a circa 300,000 anni dopo il Big-‐Bang, quando il gas (idrogeno ed elio), fino a poco prima totalmente ionizzato, cominciava a “neutralizzarsi” catturando gli elettroni liberi circostanti. In quel momento il gas diveniva trasparente alla radiazione elettromagnetica che, libera, cominciava a diffondersi in tutte le direzioni. COBE doveva osservare proprio quella radiazione primordiale (casualmente scoperta nel 1967 da Arno Penzias e Robert Wilson, premi Nobel per la fisica nel 1978) e determinare se, come prevedevano i modelli teorici, la sua distribuzione spettrale avesse la forma caratteristica del “corpo nero”, cioè simile a quella di un qualunque oggetto riscaldato. La temperatura di allora era di alcune migliaia di gradi, ma, per effetto dell’espansione dell’Universo, essa ci appare spostata verso il rosso, come se il gas emettitore avesse la temperatura di solo 2,7 gradi sopra lo zero assoluto! COBE non solo confermò con incredibile precisione le previsioni teoriche, ma rivelò nel fondo cosmico delle piccole variazioni di temperatura (equivalenti a minime variazioni di densità) che rappresentano i “semi” dai quali successivamente si sarebbero formate le strutture dell’Universo: galassie e ammassi di galassie. Il successo di COBE (per il quale gli scienziati responsabili George Smoot e John Mather hanno ricevuto nel 2006 il premio Nobel per la Fisica) diede il via ad una serie di esperimenti volti a migliorare le nostre conoscenze sugli istanti iniziali dell’evoluzione dell’Universo: ricordiamo l’esperimento su pallone stratosferico (equivalente quindi ad un satellite) a guida italiana BOOMERanG, il satellite della NASA Wilkinson-‐MAP ed infine il satellite dell’Agenzia Spaziale Europea PLANCK lanciato nel maggio di quest’anno 2009. Naturalmente non sono mancati gli esprimenti spaziali infrarossi dedicati all’osservazione di oggetti “normali”, stelle, nebulose, nubi molecolari, galassie: l’ESA lanciò ISO (Infrared Space Observatory) nel 1995 e quest’anno, in tandem con il summenzionato PLANCK, ha lanciato HERSCHEL, il più grande telescopio infrarosso spaziale sinora realizzato. Notiamo una peculiarità tecnica degli esperimenti infrarossi: per evitare di “disturbare” le osservazioni con la radiazione infrarossa emessa dallo stesso telescopio, quest’ultimo deve essere raffreddato a temperature comparabili o più basse di


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quelle degli oggetti osservati. La criogenia è ottenuta con liquidi a bassissima temperatura (azoto ed elio liquidi) che riescono a svolgere il loro compito di raffreddamento solo per un tempo limitato, fino alla loro completa evaporazione. Questo fatto ha finora limitato la durata degli esperimenti, in attesa della tecnica del “passive cooling”, cioè del raffreddamento passivo ottenuto esponendo lo strumento all’ombra gelida dello spazio interplanetario e riparandolo con grandi schermi protettivi dalla luce solare e terrestre: così opererà lo James Webb Space Telescope, il successore di Hubble che verrà lanciato tra qualche anno dalla NASA. Tutti gli strmenti spaziali elencati finora hanno sfruttato

principalmente la possibilità di osservare “finestre” elettromagnetiche invisibili o disturbate da Terra. Solo Hubble ha utilizzato anche l’assenza di “tremolio” dell’atmosfera, ma unicamente per ottenere immagini più nitide degli oggetti celesti. Finora un solo esperimento dell’ESA, Hipparchos, lanciato nel 1989, ha sfruttato l’assenza di atmosfera per determinare con grandissima precisione e i maniera sistematica la posizione delle stelle in cielo. Al profano potrà sembrare un’idea bizzarra, un ritorno all’antica astronomia di posizione, invece questo esperimento ha avuto un ruolo determinante nel migliorare le nostre conoscenze in moltissimi campi dell’astrofisica. Misurando le minime variazioni della posizione di una stella nel corso dell’anno, variazioni dovute al moto della Terra attorno al Sole (la cosiddetta “parallasse annua”), Hipparcos ha misurato la distanza di più di 100,000 stelle con una precisione 200 volte maggiore di quanto si può fare da Terra. Grazie a questi dati l’astrofisica stellare, e di conseguenza la fisica della nostra Galassia, ha potuto fare passi da gigante. Il successore di Hipparchos, GAIA, è in fase di avanzato studio e rappresenta una delle missioni future principali dell’Agenzia Spaziale Europea: il suo obiettivo è quello di estendere le misure di Hipparcos alle stelle di tutta la nostra Galassia. Non possiamo terminare questa breve e sommaria rassegna senza

menzionare un’altra classe di esperimenti spaziali, al momento ancora ai primordi, ma che senz’altro faranno parlare di sé nel futuro. Ci riferiamo a quegli esperimenti che non misurano radiazione elettromagnetica, ma cercano di rivelare particelle cosmiche esotiche e la radiazione gravitazionale. Il Cosmo ci sembra (almeno così pensiamo) costituito da materia “normale”: atomi formati da protoni e neutroni, ionizzati o circondati da elettroni. Sappiamo però che in natura esistono particelle “esotiche”, una sorta di copie “opposte” delle particelle normali: i fisici le hanno chiamate anti-‐particelle (anti-‐protone, anti-‐neutrone, positrone, etc.) che nel loro insieme costituiscono l’anti-‐materia. Una delle domande più pressanti dei fisici e cosmologi moderni è capire perché il mondo (così come lo conosciamo) sia costituito quasi esclusivamente da materia piuttosto che da antimateria (quest’ultima è creata, ma subito annichilata, nei


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grandi acceleratori di particelle). Rivelare e contare eventuali anti-‐particelle di origine cosmica (non artificialmente create quindi) è di estremo interesse per avvicinarsi alla risposta. Recentemente l’esperimento italo-‐russo PAMELA ha rivelato un numero “anomalo” di positroni e il risultato ha avuto grande risonanza. Dovremo attendere l’istallazione sulla Stazione Spaziale Internazionale di AMS (Alpha Mass Spectrometer) per avere un quadro più preciso. AMS è stato costruito in collaborazione tra NASA, Agenzia Spaziale Italiana e DoE (US Department of Energy) e sarà istallato sulla ISS nel 2010 dall’astronauta italiano Roberto Vittori. La radiazione gravitazionale è un po’ la “primula rossa” della fisica

moderna: prevista dalla Teoria della Relatività Generale e rivelata indirettamente dal movimento delle stelle pulsars, finora non è mai stata rivelata direttamente. Le difficoltà tecnologiche sono enormi, soprattutto se i potenziali rivelatori sono sulla superficie della Terra, esposti quindi ad una serie complessa di disturbi difficili da valutare e compensare. Lo spazio offre capacità di rivelazione potenzialmente molto più favorevoli, ma la tecnologia necessaria non è meno complessa. Gli esperimenti LISA-‐pathfinder dell’ESA e LISA della NASA hanno come obiettivo di mettere a punto la tecnologia e finalmente di rivelare l’elusiva radiazione. In conclusione possiamo ben dire che l’astrofisica, la cosmologia e

la fisica delle particelle hanno beneficiato in modo determinante della tecnologia spaziale. Di fatto non esiste finora nessun’altra disciplina scientifica che possa vantare una tale simbiosi tra la tecnologia spaziale ed il proprio progresso di conoscenza. È un fatto sul quale val la pena meditare nel preparare i piani di utilizzo strategico dello spazio.

2.3 Osservazioni astronomiche elementari

Per ricostruire oggi l’esperienza dell’osservazione dei fenomeni celesti da parte dei nostri antenati, dobbiamo innanzitutto immaginare un ambiente totalmente privo di luci artificiali. Immaginiamo anche di trovarci in un luogo aperto il cui orizzonte sia praticamente libero da ostacoli. Caratteristiche queste che ben si adattano ai deserti del medio oriente, teatro appunto delle prime osservazioni sistematiche del cielo da parte degli uomini. Possiamo anche immaginare che in quei luoghi il cielo fosse quasi sempre sereno e terso, permettendo così osservazioni regolari per lunghi periodi di tempo. Per immedesimarci meglio nella situazione degli osservatori

primitivi, cerchiamo anche di dimenticare le conoscenze acquisite. In particolare, è per noi oggi naturale, osservando per esempio il moto diurno del sole, interpretare automaticamente tale moto come il


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riflesso del moto di rotazione terrestre. Se però dimentichiamo ciò che abbiamo imparato a scuola o sui libri, ciò che “vediamo” con i nostri occhi è un astro che si muove in cielo relativamente a noi che siamo fermi sulla terra.

2.3.1 La sfera celeste e le “stelle fisse”

Osservando il cielo, soprattutto di notte, l’impressione immediata che ne riportiamo è quella di una emisfera che ci avvolge raccordandosi alla terra lungo la linea dell’orizzonte. Questa impressione si giustifica considerando che l’orizzonte, costituito dagli oggetti più lontani che riusciamo a vedere, si presenta ai nostri sensi come una circonferenza, cioè come il luogo di punti equidistanti dal “centro” occupato dall’osservatore. Analogamente gli oggetti celesti, in particolare le stelle, pur brillando con luminosità diversa, ci appaiono tutti alla stessa distanza. Il motivo, derivante dalla nostra capacità visiva stereoscopica, è riconducibile all’enorme distanza alla quale si trovano questi oggetti. Infatti, i nostri occhi sono in grado non solo di rilevare oggetti luminosi, ma grazie alla visione binoculare, di stimare le distanze di oggetti relativamente vicini. Quando però la distanza dell’oggetto osservato è molto grande rispetto alla base della visione, cioè alla distanza inter-‐oculare, il cervello non è più in grado di stimare la distanza e colloca tutti quegli oggetti alla stessa distanza che in questo caso potremmo chiamare “infinita”. Questa semplice considerazione offre una logica interpretazione del motivo per il quale il cielo ci appare emisferico. La sfera così definita è il palcoscenico sul quale si muovono gli

oggetti celesti, ovvero il sole, la luna, le stelle e i pianeti. È opportuno iniziare la descrizione dei movimenti di questi oggetti iniziando dalle stelle perché esse offrono uno scenario di riferimento che facilita la descrizione accurata del moto degli altri corpi.

Costellazioni. Moto solidale delle costellazioni. Asse apparente di rotazione – Polo Nord celeste Zenith e meridiano locale – altezza del Polo Nord in funzione della latitudine.

Costellazioni circumpolari – sorgere e tramontare Culminazione al meridiano – Tempo siderale Cenni sulle coordinate

2.3.2 Il moto diurno e annuo del Sole – gnomonica

Sorgere e tramontare del sole – culminazione al meridiano Gnomone – tracciato dell’ombra solare Variazione annua dell’ombra – Equinozi e solstizi Variazioni con la latitudine – viaggi e racconti


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Mezzogiorno locale e tempo solare – intervallo tra due culminazioni successive

Moto annuo del Sole

2.3.3 Stagioni e misura del tempo

Come abbiamo visto nella sezione precedente, il Sole con il suo moto diurno e l’alternarsi delle ore di luce con la notte, determina le principali attività dell’uomo. È logico quindi che il Sole, o meglio e il suo moto, sia da sempre stato utilizzato come un orologio naturale. Il percorso diurno del Sole è caratterizzato da tre precisi momenti: il suo sorgere, la sua culminazione al meridiano locale e il suo tramonto. L’intervallo di tempo che intercorre tra due culminazioni successive rappresenta il giorno solare medio. La variazione dell’altezza del sole sull’orizzonte al momento del passaggio al meridiano, cioè al tempo del mezzogiorno locale, o, equivalentemente, la variazione della lunghezza dell’ombra proiettata da uno gnomone a mezzogiorno, è anch’essa variabile di giorno in giorno, da un minimo massimo che, come già detto, prendono il nome di solstizi, rispettivamente solstizio d’inverno (quando l’altezza è minima e la lunghezza dell’ombra massima) e solstizio d’estate (quando l’altezza è massima e la lunghezza dell’ombra minima). L’etimologia della parola “solstizio” indica che in quei giorni il moto oscillatorio in altezza del Sole si ferma per riprendere il percorso inverso. I giorni nei quali la traccia dell’ombra dello gnomone è una retta

perpendicolare alla proiezione del meridiano locale, prendono il nome di equinozi, rispettivamente di primavera e di autunno. In quei giorni il percorso del Sole coincide con l’equatore celeste, quindi segue un circolo massimo della sfera celeste, diviso in due parti uguali dall’orizzonte. Di conseguenza, la durata del giorno è uguale a quella della notte (da cui l’origine della parola “equinozio = equi-‐noctium). L’intervallo di tempo che intercorre tra due successivi equinozi di primavera prende il nome di “anno solare tropico” (dal grco tròpos = rotazione) che, misurato in giorni solari medi, dura 365,2422 giorni (365 giorni, 5 ore, 48,77 minuti = anno tropico medio). La durata effettiva dell’anno tropico varia lentamente per effetto sia della precessione degli equinozi, sia per le perturbazioni dell’orbita terrestre e sarebbe anche leggermente diverso se misurato a partire dall’equinozio d’autunno o da uno dei solstizi: lasciamo questi approfondimenti, qui non rilevanti, ai corsi di Astronomia.


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La linea dei solstizi e quella degli equinozi ad essa perpendicolare dividono l'ellisse dell'orbita terrestre in 4 zone, non identiche, corrispondenti alle stagioni astronomiche. Attualmente la linea dei solstizi forma un angolo di 10° con l'asse maggiore dell'ellisse ma, per effetto della precessione anomalistica, la posizione di equinozi e solstizi lungo l'orbita terrestre si modifica lentamente. Per la seconda Legge di Keplero (di cui parleremo inseguito) la velocità della Terra nella sua orbita attorno al Sole non è costante, in quanto aree uguali

sono coperte dal raggio dell’orbita in tempi uguali, quindi aree più grandi dell'ellisse sono coperte in tempi più lunghi. Siccome le quattro zone dell'ellisse comprese tra equinozi e

solstizi non sono uguali, allora anche la durata della corrispondente stagione astronomica è differente:


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Primavera boreale - Autunno australe 92 giorni, 20 ore

Estate boreale - Inverno australe 93 giorni, 15 ore

Autunno boreale - Primavera australe 89 giorni, 19 ore

Inverno boreale - Estate australe 89 giorni

A seconda dell'anno la primavera boreale inizia il 20 o il 21 marzo

(equinozio di primavera), l'estate boreale il 20 o il 21 giugno (solstizio d'estate), l'autunno boreale il 22 o il 23 settembre (equinozio d'autunno) e l'inverno boreale il 21 o il 22 dicembre (solstizio d'inverno).

Meridiane – misurazione del tempo e della data Equazione del tempo -‐ Lemniscata

2.3.4 Il moto e le fasi della Luna

La Luna, dopo il Sole, è senz’altro il corpo celeste più prominente in cielo. Chiaramente visibile di notte, essa rimane visibile anche di giorno per una buona parte del suo ciclo, durante il quale offre all’osservatore il noto fenomeno delle “fasi”.


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Anche la Luna, come il Sole, si muove rispetto allo “sfondo” delle

stelle fisse lungo la fascia dello Zodiaco. La velocità di spostamento, da Ovest verso Est come per il Sole, è però di circa 12° e mezzo al giorno (contro 1° circa del moto solare). Quando la Luna passa al meridiano contemporaneamente al Sole, essa non è ovviamente visibile e abbiamo la fase di Luna nuova (LN). Dopo un paio di giorni, la Luna si è spostata vero Est di circa 24° rispetto al Sole e diventa visibile la tramonto come una sottile falce con la convessità rivolta a ponente (da cui il detto mnemonico: “gobba a ponente luna crescente, gobba a levante, luna calante”). Dopo circa una settimana, la Luna culmina al meridiano al tramonto del Sole mostrando metà della sua superficie illuminata: è la fase del primo quarto (PQ). Dopo una ulteriore settimana la Luna sorge al tramonto del Sole ed è completamente illuminata: fase di luna piena (LP). Seguono i sequnza la fase di ultimo quarto (UQ) e nuovamente di luna nuova. Considerando che il diametro angolare apparente della Luna è di circa mezzo grado, in un’ora essa si muove di un tragitto pari al suo diametro, quindi facilmente osservabile durante la notte. Da quanto detto appare evidente come la Luna, con le sue fasi ben

riconoscibili, offra all’osservatore un eccellente calendario, e stabilisca un intervallo di tempo, altrettanto riconoscibile, di durata intermedia tra il giorno e l’anno (o le stagioni). Come vedremo, alcune popolazioni useranno calendari lunari basati unicamente sul mese lunare, altri cercheranno di utilizzare sia il Sole che la Luna nei


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calendari luni-‐solari. In ogni caso fu necessario utilizzare il giorno solare per misurare i periodi lunari. Rispetto alle stelle la Luna compie un'orbita completa in 27 giorni,

7 ore, 43 minuti e 11 secondi (periodo orbitale o siderale), mentre un osservatore sulla Terra vede il completamento del ciclo delle fasi, per esempio da una “luna nuova” alla successiva, in 29 giorni, 12 ore, 44 minuti a motivo del contemporaneo movimento di rivoluzione della Terra attorno al Sole (vedi figura). Nel suo movimento la Luna rimane sempre nella regione dello Zodiaco, che si estende per circa 8 gradi sopra e sotto l’eclittica. Essa viene attraversata dalla Luna ogni 2 settimane circa (vedi sotto). Il moto della Luna è in realtà molto complicato: essa è infatti

soggetta all'azione gravitazionale del Sole e della Terra, della quale, per la vicinanza, hanno influenza anche le disomogeneità della distribuzione della massa interna. Se l'influenza del Sole non fosse presente e se la Terra fosse una sfera omogenea, l'orbita della Luna sarebbe un'ellisse di rapporto assiale 0.998 e di inclinazione 5° e 9' rispetto all'eclittica (cioè il piano dell'orbita terrestre). Nella situazione reale questa ellisse è costantemente perturbata dal Sole e dalla forma schiacciata della Terra. Le perturbazioni di maggiore entità erano note fin dall'antichità e furono spiegate per primo da Newton, anche se la comprensione delle cause che le generano e la sistemazione definitiva del problema ha richiesto lo sviluppo matematico della “meccanica celeste” ad opera di matematici come Eulero, d'Alembert, Lagrange, Laplace ed altri. La Luna si muove su un'orbita ellittica (perturbata, come

accenato) intorno alla Terra: l'intersezione tra il piano dell'orbita della Luna e quella della Terra è detta linea dei nodi. Questa linea si muove in senso orario (retrogrado) con un periodo di 18,6 anni. L'intervallo di tempo tra due passaggi della Luna allo stesso nodo si chiama mese draconitico, di durata 27,21 giorni. Come già menzionato, la Luna impiega 27,32 giorni, cioè un mese siderale, per percorrere un'orbita completa, ma nello stesso periodo essa compie anche una rotazione completa attorno al proprio asse: la Luna quindi


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ha il periodo di rotazione uguale al periodo di rivoluzione. Questa situazione, chiamata tecnicamente gravitational lock-‐in, si verifica quando il satellite (o il pianeta, per esempio Mercurio) si trovano molto vicini al pianeta (o astro) principale e la loro distribuzione di massa è internamente disomogenea. La conseguenza, importante dal punto di vista osservativo sin dall’antichità, è che la Luna rivolge verso la Terra sempre lo stesso emisfero. Ciò sarebbe assolutamente vero se l’asse di rotazione della Luna fosse costantemente perpendicolare alla sua orbita. In realtà, a causa delle perturbazioni gravitazionali già menzionate, si genera un movimento oscillatorio, detto librazione, che permette di vedere circa il 10% in più della superficie lunare oltre l'emisfero mediamente visibile. Per conoscere tutta la faccia nascosta della Luna, abbiamo dovuto attendere le prime sonde spaziali russe.

2.3.5 Il problema del calendario

Misurare coscientemente il trascorrere del tempo è una esigenza prettamente “umana”. Non solo essa è necessaria per motivi pratici di programmazione delle attività, in particolare quelle legate all’agricoltura, ma è anche alla base di ritualità cultuali e sociali presenti sin dall’antichità in tutte le civilizzazioni. I principali fenomeni celesti (moti del Sole, della Luna e delle

stelle) offrono un mezzo naturale per la costruzione di un calendario e di un orologio in grado di indicare a tutti coloro che li adottino, indipendentemente da dove si trovino, data e ora. La prima e più naturale unità di misura è ovviamente il giorno solare, cioè l’intervallo di tempo che trascorre tra due successive culminazioni del Sole al meridiano locale (trascuriamo qui volutamente il problema della non omogeneità del moto del Sole vero dovuto all’inclinazione dell’eclittica sull’equatore e alla velocità variabile della Terra nella sua orbita. Il problema, che va sotto il nome di equazione del tempo, è trattato nei corsi di astronomia classica ed è ininfluente per gli obiettivi di questo corso). La seconda unità di misura è l’anno solare, suddiviso da equinozi e solstizi nelle quattro stagioni. Infine, la terza unità è rappresentata dal mese lunare, pratica unità intermedia tra il giorno e l’anno, scandita dalle fasi lunari, facilmente visibili da tutti. Il problema del calendario nasce dalla volontà e dalla necessità di

utilizzare tutte e tre queste unità di misura mantenendole in fase: dal momento che sia il mese lunare che l’anno solare non corrispondono ad un numero intero di giorni, una procedura di aggiustamento periodico si rende necessaria. Rivediamo la situazione con i dati numerici:


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§ Il mese lunare o lunazione è di 29,5306 giorni (29d 12h 44m 3s); un mese lunare può dunque essere di 29 o 30 giorni.

§ L'anno solare è di 365,2422 giorni (365d 05h 48m 46s) che corrispondono a 12,36 mesi; ogni anno solare c'è quindi un resto di ¼ di giorno (meno circa un centesimo) rispetto all'anno di 365 giorni e di circa 10 giorni rispetto a 12 mesi lunari.

Come far quadrare questi numeri? Una soluzione perfetta e definitiva è impossibile, quindi si possono solo proporre degli aggiustamenti periodici la cui validità, utilità e diffusione è legata all’autorevolezza di chi li propone (o impone). In effetti, diverse convenzioni posso coesistere. Elenchiamo qui varie tipologie di soluzioni che ritroveremo in seguito:

1. Calendario lunare: il mese comincia con la luna nuova; i mesi hanno alternativamente 29 e 30 giorni; i mesi sono 12, l'anno di 354 o 355 giorni. Per mantenere l'allineamento con le fasi lunari si rende necessario l'inserimento periodico di un giorno supplementare. E' la soluzione usata ancora oggi nel calendario islamico.

2. Calendario lunisolare: l'anno è di 12 mesi lunari di 29 o 30 giorni (355 giorni) e ogni tre anni circa si deve inserire un mese eccezionale per mantenere l'allineamento dell'anno con le stagioni. A questa categoria appartengono il calendario detto di Numa Pompilio, usato dai Romani prima di Giulio Cesare (prima ancora, il calendario romano consisteva di soli 10 mesi: il primo, Martium, dedicato a Marte dio della guerra, il secondo Aprilis, il mese di apertura delle gemme, Maius dedicato alla dea della fecondità Maia, la madre Terra, Junius il mese del raccolto dedicato alla dea Giunione e seguivano i mesi “numerici” Quintilis, Sexstilis, September, October, November, December. Secondo la tradizione, Numa Pompilio introdusse i due mesi aggiuntivi Januarius, in onore di Janus, dio bifronte che guarda al (anno) passato e al futuro e Februarius, che ricorda le Februa, riti espiatori e propiziatori. L’inserimento del mese addizionale ogni 3 anni circa era compito specifico del Pontifex Maximus, che però non sempre aveva la preparazione (o l’attenzione) necessaria a tenere il computo corretto. La confusione che si era creata negli anni indusse Giulio Cesare, al tempo in cui ricopriva la carica di Pontefice Massimo, a riformare il Calendario nell’anno 41 a.C.. Successivamente Cesare cambiò il nome del mese Quintilis in Julius in suo onore e ugualmente fece Ottaviano Augusto con Sexstilis che divenne Augustus.


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3. Calendario solare: si rinuncia al ciclo lunare, che in fondo è il meno importante dei tre; i mesi vengono conservati, ma non sono più legati alle lunazioni; l'anno è di 365 o 366 giorni per mantenere stretto l'allineamento con le stagioni; è l'antico calendario egizio (12 mesi di 30 giorni più 5 o 6 giorni complementari), ripreso in parte dal calendario giuliano sopra menzionato (in questo caso, dato che sembrava bello che i due primi Imperatori romani avessero i mesi loro dedicati con un numero di giorni diverso, si interruppe l’alternanza di 30-‐31 giorni e da allora i due mesi contigui Luglio e Agosto hanno entrambi 31 giorni a scapito di Febbraio.)

4. Di interesse puramente astronomico è il calendario basato solo sul giorno, il giorno giuliano abreviato in J.D.; si rinuncia a mesi e anni e la data è espressa solo da un numero progressivo del giorno contato convenzionalmente dalle ore 12 del 1° gennaio dell’anno 4713 a.C.; il giorno giuliano è seguito, dopo la virgola, dalla frazione decimale di giorno, in modo tale da indicare con un solo numero la data e il tempo. È quindi molto pratico per calcolare con una semplice sottrazione l’intervallo temporale tra due effemeridi (eventi) astronomiche. Il giorno giuliano venne introdotto dall’astronomo francese Giuseppe Giusto Scaliger, che lo intitolò al padre il padovano Giulio Cesare della Scala.

2.3.6 Indicatori di tempo – periodo “eliaco”

La maggioranza delle stelle e degli altri corpi celesti diventano invisibili all'osservazione ad occhio nudo nel periodo della loro congiunzione eliaca, cioe' quando il Sole e' situato prospetticamente vicino a loro. Il periodo di invisibilita' di un astro, sia esso una stella oppure un pianeta, e' l'intervallo di tempo che intercorre tra il tramonto eliaco dell'astro alla sua levata eliaca. Nel periodo della levata eliaca, l'astro e' visibile al mattino, poco prima del sorgere del Sole, mentre alla data del tramonto eliaco l'astro e' visibile alla sera appena dopo il tramonto del Sole. Quindi il periodo dell'anno in cui la stella o il pianeta e' visibile e' quello che va dalla data di levata eliaca a quella di tramonto eliaco. I fenomeni eliaci venivano accuratamente osservati e registrati

dagli antichi e rivestivano un ruolo di particolare rilievo, soprattutto dal punto di vista agricolo e rituale presso quasi tutte le culture. Essi si aggiungono all’uso del calendario in uso durante tutto l’anno e sono molto utili per ricordare agli agricoltori il tempo adatto a particolari lavori nei campi o per annunciare l’imminenza di eventi ricorrenti come le inondazioni dei grandi fiumi. Ne vedremo la testimonianza nella storia delle civiltà mesopotamiche, egizie e greche.


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2.3.7 Eclissi lunari e solari – il ciclo “Saros”

Le eclissi di Luna e di Sole sono fenomeni impressionanti e, per le popolazioni primitive, inattesi ed imprevedibili. I normali fenomeni lunari e solari vengono sconvolti con l’oscuramento temporaneo di uno degli astri. Le eclissi avvengono comunque sempre in fase di luna nuova (per le eclissi di Sole) o di luna piena (per le eclissi di Luna). Questa coincidenza non può non essere stata notata anche dalle più antiche popolazioni, soprattutto per le eclissi di luna, più frequentemente visibili in quanto interessano una vasta zona geografica, a differenza di quelle solari che sono limitate ad una stretta fascia di visibilità. Di fatto, come vedremo, risale ad Anassagora (Vo secolo a.C.) la prima corretta interpretazione del fenomeno, ovvero l’oscuramento reciproco del Sole o della Luna per l’interposizione rispettivamente della Luna o della Terra. Ciò che risultava di difficile comprensione, anche dopo la corretta interpretazione del fenomeno ottico, era il motivo per il quale le eclissi non si verificassero ad ogni novilunio o plenilunio. Oggi sappiamo che ciò è dovuto all’inclinazione del piano dell’orbita lunare rispetto all’eclittica, cioè al piano dell’orbita terrestre attorno al Sole. Come descritto nella sezione 2.3.4, l’intersezione dei due piani prende il nome di linea dei nodi: solo quando il novilunio o il plenilunio avviene in vicinanza di uno dei nodi, cioè quando Luna, Sole e Terra si trovano allineati entro il diametro angolare dell’ombra proiettata, si può verificate l’eclissi. Numericamente possiamo calcolare che perché si verifichi un’eclissi di Luna, questa deve trovarsi entro 10° -‐ 12° dal nodo (5° -‐ 6° se l’eclissi è totale). Come già detto, la linea dei nodi si muove lentamente in senso retrogrado (orario) compiendo un intero periodo in 18,6 anni, quindi se in un determinato istante Luna e Terra sono allineate con il Sole (Luna Piena) esattamente al nodo (ascendente o discendente) si avrà un’eclissi totale. Alla fase di LP successiva, dopo 29,53 giorni, la Terra si è spostata di circa 29° lungo la sua orbita l’allineamento avviene a una distanza di circa 30,7° dalla linea dei nodi (al moto della Terra si aggiunge il moto retrogrado della linea dei nodi), quindi troppo sopra (o sotto) l’eclittica per trovarsi nel cono d’ombra della Terra. Dopo 6 lunazioni = 177,18 giorni, la Terra ha compiuto in media 174,64° lungo la sua orbita mentre nello stesso tempo la linea dei nodi si è spostata di circa 9,38° in senso retrogrado. Rispetto al nodo del semestre precedente, questo si trova non a 180°, ma a 170,62° (180° meno 9,38°). La distanza della LP dal nodo è quindi ora di 4,023°, ancora sufficientemente piccola perché si ripeta il fenomeno dell’eclissi. I valori numerici sono approssimati perché il moto della


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Terra e della Luna non sono uniformi, ma sono sufficienti per capire che le eclissi di Luna avvengono a gruppi di 5-‐6, ciascuna separata da 6 lunazioni. Questo fenomeno ricorrente Era stato sicuramente riconosciuto dagli astronomi babilonesi intorno al quinto sesto secolo a.C.. In questo modo, dopo aver osservato un’eclisse di luna, anche parziale, e si potevano predire con certezza che dopo sei mesi circa, più esattamente dopo sei lunazioni, si sarebbe verificata un’altra eclisse e così successivamente per quattro o cinque volte. In realtà il problema della ripetizione del ciclo delle eclissi è più

complesso, perché deve essere (approssimativamente) il minimo comune multiplo di tre differenti periodi: il periodo tra la fase di LP (o LN) e la successiva (periodo sinodico), il periodo impiegato dal Sole, visto dalla Terra, a transitare per lo stesso nodo ascendente o discendente (periodo draconico o draconitico, più breve di circa 19 giorni rispetto all’anno solare per effetto del moto retrogrado della linea dei nodi) ed infine il periodo che intercorre tra due passaggi successivi della Luna al perigeo (periodo anomalistico). Quest’ultimo è importante perché è legato alle dimensioni angolari apparenti della Luna, che si modificano lungo l’orbita ellittica: quando la congiunzione Sole-‐Luna-‐Terra avviene al perigeo, anche se vicino ad un nodo, il vertice del cono d’ombra della Luna si trova ad alcune migliaia di chilometri al di sopra della superficie terrestre e quindi l’eclissi non può aver luogo. La lunghezza dei tre periodi in giorni solari è rispettivamente: Periodo sinodico = 29,53059 Perido draconico = 346,62005 Periodo anomalistico = 27,55455 Una buona approssimazione al minimo comune multiplo dei tre periodi è il cosiddetto Ciclo Saros, corrispondente a circa 6585,322 giorni ovvero a 18 anni, 11 giorni e 8 ore. Infatti: 223 mesi sinodici = 6585 giorni, 7 ore, 43 minuti 19 anni draconici = 6585 giorni, 18 ore, 44 minuti 239 mesi anomalistici = 6585 giorni, 12 ore, 53 minuti Sembra che il Saros fosse conosciuto dai Caldei che potevano

quindi usarlo per predire le eclissi, sicuramente quelle di Luna, con più difficoltà (se realmente ci riuscivano) quelle di Sole per effetto della parallasse.

2.3.8 Il moto dei pianeti

Pianeti interni


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Pianeti esterni

2.4 Conoscenze astronomiche attuali

2.4.1 I moti della Luna

Il moto apparente della Luna sulla Sfera Celeste

Un altro corpo celeste che anticamente assunse per queste popolazioni un'importanza fondamentale è la Luna. Vediamo di capire meglio il suo comportamento in cielo che è molto più complicato di quello del Sole. Al fine di comprendere meglio la problematica connessa con l'osservazione della Luna da parte degli antichi è necessario descrivere, almeno sommariamente, le caratteristiche principali del complicato moto apparente del nostro satellite naturale, nel cielo. La Luna rivoluisce intorno alla Terra muovendosi su una orbita ellittica, la cui orientazione è variabile lentamente nel tempo, ad una distanza media di circa 60 volte il raggio del nostro pianeta. La distanza tra la Terra e la Luna aumenta di circa 4,4 cm ogni anno a causa del trasferimento di momento angolare dalla Terra alla Luna come conseguenza dell'attrito mareale tra questi due corpi celesti. Ad esempio, mediamente, durante l'età del Ferro, il periodo aureo della cultura celtica, la Luna era più vicina alla Terra di circa 110 metri. A causa delle leggi della meccanica orbitale il trasferimento di momento angolare dalla Terra alla Luna causa anche il rallentamento del moto di rotazione del nostro pianeta e quindi la durata del giorno siderale si allunga leggermente durante i secoli e i millenni. Quando si ricostruiscono le condizioni di visibilità delle eclissi avvenute nell'antichità è sempre necessario tenere conto di questa variazione. Le distanze estreme raggiunte dalla Luna durante la sua orbita sono rispettivamente 55,4 volte il raggio medio terrestre, la minima al perigeo e 66.1 volte la massima, all'apogeo.


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I nodi dell’orbita della Luna

La linea ideale congiungente l'Apogeo e il Perigeo è detta linea degli Apsidi la quale ruota, in senso diretto, cioè in direzione del moto orbitale della Luna, a causa delle perturbazioni gravitazionali combinate dovute alla Terra e al Sole, in modo tale che in 3232,59 giorni solari medi venga compiuto un giro completo rispetto alla posizione delle stelle sulla sfera celeste. I punti di intersezione tra l'orbita lunare e il piano dell'orbita terrestre sono detti Nodi. Il nodo ascendente corrisponde al punto in cui la Luna attraverso il piano orbitale delle Terra salendo da latitudini eclittiche negative (australi) a latitudini positive (boreali). Il nodo discendente, invece corrisponde al punto di intersezione in cui la Luna scende dalle latitudini eclittiche boreali a quelle australi. Questi due particolari punti si muovono sotto l'effetto combinato dell'attrazione gravitazionale del Sole e della Terra sulla Luna. Il moto dei nodi dell'orbita lunare è retrogrado cioè diretto in senso opposto rispetto alla direzione del moto della Luna nella sua orbita. Una rotazione completa dei nodi richiede 6793,39 giorni solari che corrispondono a 18,61 anni solari; questo valore numerico è molto importante dal punto di vista storico ed archeoastronomico. Durante una completa rivoluzione sinodica media pari a 29,5306 giorni, cioè un ciclo completo di fasi lunari, la Luna descrive sulla sfera celeste, poco più di un cerchio completo inclinato di 5°,15 rispetto al cerchio dell'Eclittica, valore anche questo soggetto a variazione nel tempo. La variazione in questo caso è di tipo periodico ed ha una ampiezza di 0°,15 gradi e un periodo di 173,3 giorni. Anche questo valore rappresenta un numero importante dal punto di vista storico, infatti esso è la metà del cosiddetto "Anno delle Eclissi" che quindi comprende 346,6 giorni solari medi. Il particolare valore dell'inclinazione dell'orbita della Luna, implica che nelle regioni geografiche corrispondenti all'Europa, durante l'inverno, nelle notti


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di plenilunio, la Luna sia visibile molto alta nel cielo. Durante l'estate invece si verifica la situazione opposta, cioè nelle notti di plenilunio la Luna è posizionata bassa sull'orizzonte.

Le periodicità della Luna

La Luna presenta molte periodicità tra le quali annoveriamo il mese sinodico e il mese siderale che sono di grande importanza dal punto di vista archeoastronomico. Il mese sinodico è definito come l'intervallo richiesto alla Luna per passare da una determinata fase alla successiva dello stesso tipo, per esempio da un plenilunio al successivo. La lunghezza del mese sinodico lunare vale 29,5306 giorni solari medi. Il mese siderale lunare invece è l'intervallo che intercorre tra due passaggi consecutivi della Luna presso la medesima configurazione di stelle. La lunghezza del mese siderale vale 27,322 giorni solari medi, quindi risulta essere più corto di circa 2 giorni rispetto a quello sinodico. Ragionando dal punto di vista dello sviluppo dei calendari lunisolari è necessario prendere in esame anche altre due periodicità: le rivoluzioni Draconitica e Anomalistica. Il fenomeno della retrogradazione dei nodi lunari, la cui periodicità è 18,61 anni solari tropici, venne probabilmente scoperto solamente in maniera indiretta sulla base dell'osservazione della cadenza delle eclissi, oppure in seguito ad un lungo e continuo lavoro di osservazione dello spostamento dei punti di sorgere e di tramontare dell'astro all'orizzonte naturale locale. Il nodo ascendente dell'orbita lunare, per effetto del suo moto retrogrado si muove in modo da andare incontro alla Luna, quindi l'intervallo tra due passaggi consecutivi allo stesso nodo è più corto se paragonato al periodo di rivoluzione siderale. Questo periodo e detto Periodo Draconitico e vale attualmente 27 giorni, 5 ore, 5 minuti e 35.8 secondi di tempo medio. Il periodo di rivoluzione Anomalistica è l'intervallo tra due passaggi della Luna al perigeo, cioè l'intervallo di tempo richiesto per tornare due volte consecutive nello stesso punto della sua orbita. La durata della rivoluzione Anomalistica è 27 giorni, 13 ore, 18 minuti e 33.1 secondi di tempo medio. Infine abbiamo la rivoluzione Tropica che rappresenta l'intervallo di tempo tra due congiunzioni eclittiche successive tra la Luna e il punto Gamma o punto equinoziale primaverile, cioè il punto occupato annualmente dal Sole nell'istante in cui avviene l'equinozio di primavera. La rivoluzione tropica è più corta della rivoluzione siderea di circa 7 secondi perché la direzione del punto equinoziale primaverile non è fissa nello spazio, ma per effetto del fenomeno della Precessione si sposta in senso retrogrado lungo l'Eclittica andando incontro alla Luna. Riassumendo, esistono quindi cinque tipi di rivoluzioni lunari: 1) la rivoluzione Sinodica (detta anche lunazione), 2) la rivoluzione Tropica, 3) la rivoluzione Siderale, 4) la rivoluzione Draconitica, 5) la rivoluzione Anomalistica; appare quindi evidente che il moto


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apparente del nostro satellite naturale è così complesso che un gran numero di famosi matematici tra i quali Newton, Gauss, Eulero, Laplace, Delaunay e molti altri dedicarono gran parte della loro vita a sviluppare metodi di calcolo che fossero in grado di prevedere con la massima accuratezza possibile la posizione apparente della Luna nel cielo. Tutti questi sforzi vennero compiuti negli anni che vanno da XVII secolo in poi sotto la spinta della necessità di determinare con la massima accuratezza possibile la posizione delle navi in mare durante la navigazione oceanica. I matematici dei secoli scorsi affrontarono il problema armati delle più efficienti tecniche di calcolo disponibili a quei tempi; invece con molta probabilità sia chi osservava il cielo durante la preistoria che i più recenti druidi celtici tentarono, senza alcun formalismo matematico, ma utilizzando il ragionamento, di raggiungere il maggior accordo possibile tra le posizioni previste e la effettiva ubicazione apparente della Luna sulla sfera celeste riuscendoci piuttosto bene, soprattutto questi ultimi. Questo lavoro venne svolto soprattutto per necessità di sviluppare dei calendari efficienti.

Il movimento dei punti di levata e tramonto della Luna

Come abbiamo visto l'orbita della Luna interseca quella della Terra in due punti: i nodi che sono soggetti al fenomeno periodico della retrogradazione; inoltre l'orbita del nostro satellite naturale è inclinata rispetto a quella della Terra di un angolo, chiamato “i” e pari, in media, a 5°,15. L'Eclittica invece è inclinata rispetto all'equatore celeste di un angolo, detto "e", pari attualmente a 23°,45 e lentamente variabile nel tempo oscillando grosso modo da 22° a 24° in un periodo di 41013 anni. Durante la retrogradazione può accadere che, ad una certa epoca, il nodo ascendente vada a coincidere con la posizione del punto Gamma, cioè il punto di intersezione tra l'equatore celeste e l'eclittica, corrispondente alla posizione del Sole nell'istante dell'equinozio di primavera. In questo caso avviene che la Luna, muovendosi lungo la sua orbita, può raggiungere il punto di massima distanza angolare al di sopra dell'equatore celeste, cioè la sua massima declinazione boreale geocentrica, la quale sarà pari a d=(+e+i) vale a dire 28°,6. Questo fenomeno è avvenuto l'ultima volta il 15 settembre 2006.


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In quel giorno la Luna, in un dato luogo, sorgerà molto a nord, più a settentrione rispetto al punto di levata del Sole al solstizio d'estate, durante il quale l'astro diurno arriva ad avere una declinazione pari solamente a d=+e. La Luna allora si dice essere al "lunistizio estremo superiore" e il suo punto di levata all'orizzonte astronomico locale è detto punto d'arresto superiore. L'azimut, di levata della Luna, contato dalla direzione nord del meridiano astronomico locale muovendosi positivamente ad est, allora assumerà il minimo valore consentito durante il ciclo di 18,6 anni. Questo valore dipenderà anche dalla latitudine del luogo di osservazione e sarà numericamente tanto minore, maggiormente il luogo di osservazione si avvicina al polo nord della Terra. Una situazione interessante si verifica qualora il luogo di osservazione sia posto ad una latitudine maggiore o uguale a j=(90°-‐e-‐i), in questo caso l'astro notturno diventa temporaneamente circumpolare e anche questo fenomeno si ripete ogni 18,61 anni. Attualmente la latitudine critica perchè il fenomeno possa essere visibile vale 61°.4.


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A questo proposito è interessante ricordare l'affermazione di Ecateo di Mileto che nel VI secolo a.C. riferiva di un tempio circolare, posto nel paese degli Iperborei (coloro che vivono "sotto l'Orsa Maggiore"), in cui la Luna ogni 19 anni "danzava lungo l'orizzonte" senza mai tramontare. Il tempio fu per molti anni erroneamente identificato con Stonehenge, cosa impossibile a causa del fatto che la latitudine del complesso megalitico britannico è troppo bassa affinché questo fenomeno potesse mai verificarsi. In seguito a studi recenti A. Gaspani ha proposto l'identificazione del tempio citato da Ecateo di Mileto, con il sito megalitico di Callanish, nell'Isola di Lewis, a nord della Gran Bretagna, luogo in cui il fenomeno poteva effettivamente essere osservato. Nei luoghi posti a latitudini maggiori di j=(90°-‐e-‐i), mezzo mese

draconitico dopo il lunistizio superiore, cioè 13,6 giorni, l'astro percorrerà la sua traiettoria nel cielo rimanendo sempre sotto l'orizzonte astronomico locale. In prossimità di quei giorni la traiettoria lunare andrà gradualmente abbassandosi fino ad essere percorsa interamente sotto il profilo dell'orizzonte. Quando la Luna si trova al lunistizio estremo superiore e quindi il suo punto di levata all'orizzonte astronomico locale è posizionato al punto d'arresto superiore, allora quella notte l'astro culminerà molto alto e passerà al meridiano alla sua massima altezza. Mezzo mese draconitico dopo, avendo la Luna percorso metà della sua orbita, essa si troverà nella posizione opposta per cui la sua declinazione raggiungerà il minimo valore possibile pari a d=(-‐e-‐i), raggiungendo il lunistizio estremo inferiore, quindi -‐28°,6 , ragionando con i valori attuali (anno 2007) di "e" ed "i".


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Appare allora evidente che il suo punto di levata sull'orizzonte astronomico sarà spostato più a sud del punto di levata del Sole al solstizio d'inverno. Tale punto sarà quindi indicato, anche lui, col nome di punto d'arresto superiore in quanto la declinazione della Luna è massimamente negativa ed il punto di levata è quello di massimo azimut consentito per una determinata latitudine geografica. In quella notte particolare la Luna sorgerà nella direzione sud-‐est, rimanendo però molto bassa sull'orizzonte durante il suo movimento nel cielo e tramonterà in direzione sud-‐ovest. I punti di tramonto degli astri sono simmetrici ai punti di levata rispetto alla linea del meridiano astronomico locale quindi quando la Luna sorge a nord-‐est tramonterà a nord-‐ovest e quando sorge a sud-‐est tramonterà a sud-‐ovest. Prima del 200 a.C. le declinazioni geocentriche estreme della Luna potevano raggiungere, a causa del fatto che il valore dell'obliquità dell'eclittica era un poco maggiore dei valori attuali, valori superiori ai 29° sopra e sotto l'equatore celeste, quindi anche i punti d'arresto superiore ed inferiore erano un pò più distanti l'uno dall'altro. A questo punto appare di notevole interesse prendere in esame contemporaneamente sia la posizione del Sole e quella della Luna e fare alcune considerazioni. In questo caso si rileva che se l'epoca in cui la Luna è al lunistizio superiore (massima declinazione) in coincidenza con il solstizio estivo, allora l'astro deve giungere in questo particolare punto della sua orbita alla fase di Luna nuova e quindi, mezzo mese dopo essa giunge invece alla sua minima declinazione poco prima del plenilunio. Nel caso il


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lunistizio superiore coincida con il solstizio invernale, allora la Luna raggiungerà la sua massima declinazione quando è piena e mezzo mese draconitico dopo, al lunistizio estremo inferiore, (minima declinazione) poco prima del novilunio.

Punti di levata e di tramonto della Luna ai lunistizi

Dopo 9,3 anni, poiché la linea dei nodi ha retrogradato di 180°, il nodo ascendente coinciderà con il punto di Libra, opposto a quello d'Ariete. In questo caso la Luna si troverà ai lunistizi intermedi, cioè la massima e la minima declinazione raggiungibili saranno rispettivamente d=(e-i) e, mezzo mese draconitico dopo, d=(-e+i), cioè rispettivamente 18°,3 sopra e 18°,3 gradi sotto l'equatore celeste. Quando la declinazione della Luna vale d=(e-i) l'astro sorgerà in corrispondenza di un punto dell'orizzonte astronomico locale posto più a sud rispetto al punto di levata del Sole al solstizio d'estate, ma più a nord rispetto al punto di levata dell'astro diurno agli equinozi. Mezzo mese draconitico dopo, la declinazione raggiunta dalla Luna sarà pari a d=(-e+i) e quindi il suo punto di levata, all'orizzonte astronomico locale, sarà intermedio tra le posizioni della levata solare equinoziale e quella solstiziale invernale. Queste due particolari posizioni vanno sotto il nome di punti d'arresto inferiori.


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Variazione della declinazione della Luna ai lunistizi dall’anno -4000 al +2000.

Appare allora molto evidente che nel passaggio tra le declinazioni d=(e-i) e d=(-e+i), l'escursione dell'altezza della Luna nel cielo durante il mezzo mese draconitico è

consistentemente minore di quella che si rileva quando l'astro è posto alle declinazioni massime.

Riassumendo quanto detto possiamo allora affermare che nel caso della Luna è necessario considerare i quattro punti fondamentali di levata nell'arco orientale dell'orizzonte astronomico locale e i corrispondenti quattro punti di tramonto nell'arco occidentale. Tenendo conto anche dei punti di levata e tramonto del Sole ai solstizi e agli equinozi, rileviamo che dal punto di vista archeoastronomico, escludendo le stelle, dobbiamo considerare ben 14 posizioni (8 lunari e 6 solari) di cui la metà al sorgere e l'altra metà al tramonto. Rimane ora da porsi una domanda fondamentale e cioè a cosa potesse servire ad una popolazione antica conoscere le epoche e la posizione dei lunistizi. Questa è una domanda a cui, nello stato attuale delle ricerche, è molto difficile rispondere in quanto il ciclo di retrogradazione dei nodi non ha rilevanza pratica, per esempio dal punto di vista agricolo anche se un'interessante ipotesi è stata recentemente avanzata da Adriano Gaspani. Potremmo forse ipotizzare che qualora la Luna fosse stata prossima al lunistizio corrispondente alla declinazione massima (d=e+i) essa avrebbe


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percorso un grande arco in cielo rimanendo quindi sopra l'orizzonte per quasi tutta la notte, soprattutto qualora l'astro fosse stato al plenilunio e la latitudine del luogo fosse stata relativamente alta. In questo caso la Luna poteva essere molto utile per il fatto che la sua luce poteva illuminare il cammino durante gli spostamenti notturni, mentre mezzo mese draconitico dopo, l'arco descritto sopra l'orizzonte durante la notte era piccolo, e l'illuminazione notturna durava poche ore.

2.5 Epistemologia e Filosofia della Scienza

“Ti èstin alètheia?”, “Che cos’è la verità?”: questa domanda pronunciata da Pilato è un vero lampo a ciel sereno che scocca improvvisa ed inattesa nella mente del procuratore romano. Ricostruiamo la scena: un gruppo di fanatici, litigiosi sacerdoti giudei trascina di fronte all’autorità imposta dai conquistatori della Palestina un uomo inerme, colpevole, a loro dire, di blasfemia. Chiedono al procuratore di uscire lui dal suo palazzo, perché loro, in prossimità della Pasqua, non possono “contaminarsi” entrando nell’edificio profano. Immaginiamo quanto “felice” sarà stato Pilato nel doversoi scomodare personalmente per dar retta a delle beghe locali derivanti da una religione a lui estranea! Cerca di sbrigare la questione senza perdere troppo tempo, ma alle risposte inusuali dell’uomo che gli sta davanti, legato e malconcio, che gli parla di “un Regno che non è di questo mondo” e di “Verità”, rimane per un attimo perplesso e, come se il tempo si fosse fermato, pronuncia la frase fatale chiedendo a se stesso: “Ti èstin alètheia?”. È solo un attimo, subito si riscuote e rientra nel suo ruolo di sbrigativo ed efficiente governatore, decide di far fustigare l’uomo che ha davanti (in fondo è per causa sua che è stato malvolentieri distratto dalla routine quotidiana) e lo riconsegna ai suoi accusatori, rifiutando ogni ulteriore responsabilità, “lavandosene le mani”, appunto. Senza proseguire oltre nell‘esegesi del testo evangelico, è

interessante per i nostri scopi notare come i riferimenti a “qualcosa” che non “è di questo mondo” e alla “verità”, faccia scattare anche in un rude romano, ancorché per una frazione di secondo, una tale domanda fondamentale. Esiste la “verità”? che cos’è e in che modo possiamo conoscerla? Può sembrare strano introdurre questo


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problema in un corso che tratta di una scienza sperimentale come l’astronomia, ma l’indirizzo che abbiamo enunciato nell’introduzione, la relazione tra astronomia e filosofia, giustifica il riferimento ad una questione prettamente filosofica. Lasciato comunque questo riferimento inziale alla questione della

“verità”, che riprenderemo verso la fine del corso, limitiamoci ora al problema correlato della “conoscenza” o, in greco “epistème”, da cui epistemologia. Quali forme di acquisizione della conoscenza possiamo riconoscere e quali sono caratterizzano la conoscenza scientifica?

2.5.1 Forme di conoscenza

Dal momento che vogliamo imparare qualcosa riguardo la scienza (astronomica) e il suo modo di operare e poiché la scienza ha a che fare con un certo tipo di conoscenza e il suo progresso, cominciamo a chiederci come acquisiamo conoscenza. Un tipo molto comune di conoscenza si basa sull’opinione o sulla

accettazione dell’autorità di qualcuno. La maggior parte delle conoscenze utilizzate nella vita quotidiana per far fronte alle necessità pratiche si ottiene in uno di questi due modi. Molto di ciò che si apprende leggendo un libro, per esempio, viene ritenuto “vero” semplicemente per il fatto che ci viene presentato in una pagina stampata, anche se sperabilmente il lettore avrà un senso critico maggiore di questo. Quindi, noi possiamo avere semplicemente un’opinione a proposito di una certa affermazione e decidere poi se accettarla come vera oppure appellarci all’autorità di qualcun altro, come per esempio “Einstein ha detto” o “Aristotele ha detto”, oppure appellarci all’autorità di un testo, come per esempio “La Bibbia dice” oppure infine possiamo affermare che una proposizione è vera perché è “ovvia”. Consideriamo per esempio il seguente esempio:

“Noi crediamo fermamente che le seguenti verità siano evidenti di per se stesse, che tutti gli uomini sono creati uguali; che essi hanno ottenuto dal loro Creatore alcuni diritti inalienabili; e tra questi vi sono la vita, la libertà, la ricerca della felicità.” Nello scrivere la Dichiarazione di Indipendenza, Thomas Jefferson

(1743-‐1826) non porta alcuna prova della veridicità di quanto afferma, ma aggira qualsiasi argomento appellandosi alla intrinseca evidenza o ovvietà delle “verità” enunciate. Anche se ciò può sembrare un abile trucco retorico (a seconda del nostro modo di vedere) sembra comunque offrire una solida base alla verità dell’enunciato.

Fatti non foste a viver come bruti,

ma per seguir virtute

e canoscenza


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2.5.2 La conoscenza nella filosofia classica.

Nella tradizione del pensiero occidentale, incontriamo alcuni primi tentativi di trattazione sistematica della natura della conoscenza umana nelle opere di Socrate (~470-‐399 a.C.), Platone (428/427-‐348/347 a.C.) e Aristotele (384-‐322 a.C.), i grandi filosofi greci che tanto hanno contribuito alle fondamenta della cultura occidentale. Come sappiamo “filosofia” è parola composta che deriva da philòs, amico o amante, e sophia, conoscenza. Inizialmente, denotava l’amore per la saggezza, un desiderio di nuove esperienze, la costruzione di una cultura intellettuale. Successivamente si riferì all’attività di studio della realtà e della natura umana. Socrate visse in Atene durante il periodo della guerra del

Peloponneso, tra questa città e Sparta. Successivamente alla sconfitta di Atene da parte di Sparta, un tribunale di 500 cittadini ateniesi giudicò Socrate colpevole impietà e di corruzione della mente dei giovani con le sue imbarazzanti domande filosofiche che conducevano a negare l’esistenza degli dei. Per questo motivo fu condannato a morte bevendo cicuta. L’episodio della morte di Socrate è mirabilmente descritto nel dialogo di Platone Fedone. In effetti, nonostante Socrate non abbia lasciato alcun testo scritto, conosciamo molto del suo pensiero e dei suoi insegnamenti attraverso l’opera del suo allievo più famoso, Platone. Nato in seno ad una nobile famiglia ateniese, Platone fondò la sua famosa Accademia, una specie di Università, in Atene nel 387 a.C.. Il più brillante seguace di Platone fu Aristotele, filosofo di eccezionale valore e autore prolifico alla cui opera ci riferiremo in molti passaggi di questo corso. Platone distingue chiaramente tra “opinione” e “scienza”. Per lui la

scienza è l’ideale della conoscenza umana, vista come necessariamente vera ed immutabile. Come modello di un tale tipo di conoscenza, possiamo per esempio prendere la geometria assiomatica che ritroveremo più tardi negli Elementi di Euclide (~300 a.C.). Nel suo dialogo “La Repubblica”, Platone descrive lo Stato ideale e i governanti-‐filosofi adatti a reggerne le sorti (come vedremo tra breve, Platone include lo studio dell’astronomia come parte essenziale dell’educazione di un governante). Egli afferma che questi filosofi-‐governanti devono ambire alla conoscenza della verità e della realtà, ignorando la superficialità. Secondo Platone, la vera conoscenza deve essere reale, stabile ed immutabile. La conoscenza vera si riferisce ad oggetti unici e immutabili (ciò che lui chiama forme), mentre l’opinione si riferisce alle apparenze che sono mutevoli; la conoscenza è infallibile, mentre l’opinione può essere vera o falsa. Platone disprezza il mondo dell’esperienza sensoriale a causa del suo continuo cambiamento e propone l’esistenza di un altro mondo costituito da forme immutabili, accessibile solo all’intelletto. Nella sua concezione queste forme sono la realtà vera ed esistono indipendentemente dal mondo sensibile. L’esperienza sensoriale ci


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offre solo una approssimazione pittorica di queste forme. Come esempio, egli suppone che i concetti matematici, o più precisamente della geometria piana, come il cerchio, la retta e il triangolo, esistano solo in astratto e la loro reale conoscenza non si ottenga attraverso i sensi, perché un vero cerchio, una vera retta o un vero triangolo non esistono in questo mondo. Non possiamo disegnare un punto matematico o una retta perché questi avrebbero comunque una estensione se disegnati con una penna o una matita. Il mondo delle idee, mirabilmente descritto attraverso il famoso mito della caverna, è la risposta di Platone alla ricerca dell’immutabile a partire dal mondo cangiante della realtà sensibile. Anche se Platone e Aristotele sono entrambi realisti, nel senso che

credono all’esistenza reale di un mondo esterno alla mente dell’osservatore, possiamo caratterizzare brevemente la loro diversa visione dicendo che Platone suppone una realtà rimossa dalla esperienza sensoriale immediata (la realtà del mondo delle idee o delle forme), mentre Aristotele crede nella realtà primaria degli oggetti dell’esperienza sensibile (la realtà del mondo della natura o delle sostanze). Aristotele crede che forma e sostanza siano intellettualmente distinguibili, ma di fatto non separabili nel mondo reale dell’esperienza. Egli insegnava che qualsiasi conoscenza è ottenuta attraverso dimostrazioni derivanti da principi primi veri e necessari che vengono induttivamente dervati dall’esperienza o dall’osservazione per astrazione. Il suo trattato sui corpi naturali o materiali venne intitolato “Fisica” dalla parola greca che si riferisce alle cose naturali e venne usato da Aristotele con il significato di scienze naturali. Per questo motivo gli scienziati venivano anche denominati filosofi naturali. Per Aristotele, diversamente da Platone (con le sue forme innate),

non esiste una conoscenza innata che precede l’esperienza. Aristotele afferma che ogni conoscenza deve iniziare dall’esperienza del mondo esterno che possiamo poi generalizzare, astrarre e indurre in schemi e principi unificatore che soddisfano il desiderio della nostra mente e producono in noi la sensazione di aver compreso un ambito di conoscenza o una collezione di esperienze sensoriali.

2.5.3 La deduzione logica.

Una volta arrivati a questi principi generali (e vedremo in seguito come questi si ottengono), possiamo dedurre ulteriori risultati attraverso il ragionamento logico (ovvero, attraverso una valida inferenza). Con la parola “deduzione” intendiamo il processo logico che ci permette di passare dal generale al particolare, da una premessa data (o un gruppo di premesse) a conclusioni necessarie. L’esempio classico di ragionamento deduttivo è quello che a partire dalle premesse che tutti gli uomini sono mortali e che Socrate è un


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uomo, deduce necessariamente che Socrate è mortale. Come noto questo procedimento logico prende il nome di sillogismo. La definizione che ne dà Aristotele stesso è la seguente: il sillogismo è un ragionamento per il quale, avendo affermato certe cose, qualcos’altro di diverso da ciò che è stato affermato ne consegue per necessità. Più precisamente, il sillogismo è un ragionamento strutturato che porta ad una conclusione partendo da due premesse. Anche se vi sono varie forme di sillogismo e di ragionamento

deduttivo in generale, qui noi considereremo quelli denominati proposizioni ipotetiche. Queste affermazioni sono del tipo “se p, allora q” dove p e q rappresentano due proposizioni. Come esempio banale consideriamo la seguente affermazione “se sarai buona, allora ti darò una caramella”. Se accettiamo questa affermazione alla stregua di una obbligazione contrattuale, ne consegue che, a patto che tu sia stata buona, ti dovrò dare la ricompensa promessa. Supponiamo ora che tu riceva una caramella. Ne consegue necessariamente che tu sei stata buona? Naturalmente no, perché avrei potuto darti la caramella anche se non sei stata buona. Infatti l’affermazione non era “se e solo se sarai buona, allora ti darò una caramella”, ma semplicemente “se sarai buona”. Infine, cosa possiamo dedurre se non ottieni la caramella? Evidentemente non sei stata buona, perché altrimenti, se lo fossi stata, avresti sicuramente ottenuto la caramella. In queste proposizioni ipotetiche, la clausola che inizia con sei

prende il nome di premessa e quella caratterizzata da allora come la conseguenza. Due di importanti riguardo queste proposizioni sono e se la premessa è soddisfatta allora la conseguenza è necessariamente vera e, se invece la conseguenza non avviene significa che eppure la premessa si è verificata. In notazione simbolica, possiamo scrivere “p => q” e “~p => ~q”, dove il simbolo “=>” sta per “implica”. Proviamo ora ad applicare questi risultati al tipo di ragionamento

che incontriamo nello studio della fisica o dell’astronomia. Analizziamo la frase: “se la legge di gravitazione universale di Newton governa il modo di un pianeta attorno al sole, allora l’orbita del pianeta è un’ellisse”. Possiamo quindi identificare simbolicamente: p – “la legge di gravitazione universale di Newton governa il moto di un pianeta attorno al sole” e q – “l’orbita del pianeta è un’ellisse”. Simbolicamente “p => q”. Cosa succede se accurate osservazioni dimostrano che l’orbita del pianeta non è esattamente un’ellisse? In altre parole se abbiamo stabilito “~q”? Dal momento che abbiamo negato la conseguenza, dobbiamo anche negare la premessa. Ovvero, “~p” implica che la legge di Newton non governa l’orbita del pianeta. Come vedremo verso la fine del corso, uno dei motivi per i quali la legge di gravitazione di Newton è stata rimpiazzata dalla teoria della relatività generale di Einstein, furono le osservazioni che dimostravano che l’orbita di mercurio non era esattamente una ellisse.


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Supponiamo, comunque, (come è stato in effetti il caso per lungo tempo) che le orbite dei pianeti siano ellissi. Possiamo allora dire che la legge di Newton è necessariamente vera? Certamente no, perché ci potrebbe essere un’altra causa, diversa dalla legge di Newton, che mantiene i pianeti nella loro orbita-‐per esempio, potremmo immaginare che degli angeli battendo le loro ali li mantengano nell’orbita osservata. Prima di sorridere di fronte a questa ipotesi, ricordiamo che Newton stesso, per giustificare il fatto di non osservare il collasso gravitazionale di tutto l’universo (a lui noto) per effetto della sua legge, ipotizzava che le lontane “stelle fisse” fossero sostenute dagli angeli. Riassumiamo quanto abbiamo appena esposto. Data

l’affermazione condizionale (o proposizione ipotetica) “p => q”, ne consegue necessariamente che “~q” implica “~p”, ma ciò non implica necessariamente che “q” implichi “p” o che “~p” implichi “~q”. Notiamo quindi che esiste una profonda asimmetria tra l’essere in grado di provare una ipotesi e essere in grado di negarla. Come semplice esercizio provate ad analizzare criticamente la validità logica di questa affermazione: “dal momento che la scienza, che consideriamo fondata su semplici e oggettive leggi della natura, ha avuto durante i quattro secoli trascorsi un enorme successo, possiamo concludere necessariamente che le leggi di natura assunte siano vere ed esistano come parte della realtà oggettiva esterna all’osservatore?”. Cercate di identificare correttamente le proposizioni “p” e “q” in modo che questa frase possa essere messa nella forma “p => q” e poi discutete la validità dell’affermazione.

2.5.4 Principi primi auto-evidenti.

Fino a questo punto abbiamo dato alcune utili regole riguardanti relazioni logiche valide tra un'affermazione è quello che qualche volta chiameremo principi primi, e le conseguenze che si possono dedurre da esso. Il punto critico è ora capire come si possa stabilire la verità di queste affermazioni o principi primi. Su questo punto analizziamo per cominciare il pensiero di Renato Cartesio (1596-‐1650), il matematico e filosofo francese che è considerato da molti il padre della filosofia moderna. Rimandiamo a poi i cenni biografici. Egli propose che il metodo matematico poteva essere generalizzato alla scienza in modo tale che la conoscenza assolutamente certa potesse essere raggiunta. Il suo piano era di iniziare con delle proposizioni evidenti di per se

stesse come principi primi. Questi principi primi dei quali la scienza doveva avere inizio si dovevano ottenere attraverso l'intuizione, parola con la quale Cartesio faceva riferimento all'apprendimento diretto di quelle verità che una mente chiara e ordinata


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consideravano come certe. A questi principi evidenti per se stessi si dovevano applicare le regole della deduzione logica per ottenere conclusioni valide. La ricerca di Cartesio per la conoscenza certa era simile a quella di Aristotele nel senso che entrambi proponevano di iniziare da verità evidenti per procedere da quelle attraverso la deduzione. Per Cartesio la conoscenza ottenuta attraverso l'intuizione era ancor più certa di quella ottenuta dalla deduzione perché l'intuizione era immediata e semplice. Com'è semplice esempio del tipo di argomentazioni che Cartesio

aveva in mente, supponiamo di assumere per definizione il fatto che una linea retta sottende 180° e come un assioma (o postulato) che, quando due linee parallele sono tagliate da una terza linea retta, allora gli angoli opposti interni sono uguali. (Questa proprietà può essere anche ottenuta dal famoso assioma opposto lato delle parallele di Euclide che afferma che per un punto esterno a una retta si può condurre una e una sola retta parallela all'altra.) Da questa definizione e dall'assioma possiamo ottenere il risultato ben noto che la somma degli angoli interni di un triangolo piano è sempre 180°. Vedi disegno. Questo il tipo di argomentazione o prova a partire dai principi ovvi

che Cartesio propone come il suo modello di ragionamento. A geometria euclidea con i suoi cinque postulati e lo schema di deduzioni logiche porta sempre a risultati "veri". Vedremo però più tardi che nel 18º secolo i matematici scoprirono che potevano costruire delle geometrie non euclidee assumendo non vero il quinto postulato delle parallele. In effetti il problema con lo schema cartesiano è che certi principi etici appaiano evidenti potrebbero in effetti non esserlo o meglio non essere corretti o verificati nel mondo reale. Ovvero se il postulato delle parallele è accettato allora il citato risultato della prova della somma degli angoli interni di un triangolo ne discende logicamente. Ma, i matematici hanno scoperto alternative logicamente corrette alla geometria euclidea. Fare esempi con una geometria sferica e la relatività generale. Verso la metà del secolo 19º, astronomo britannico sul John era

scelta (1792-‐1871) affermava l'esistenza di una procedura semplice ed affidabile per ottenere i principi primi dall'evidenza osservative ed usare tali principi per dedurre ulteriore conoscenza: "il primo passo da fare è quello di fare pulizia nella nostra mente da tutti i possibili pregiudizi, accettare i risultati delle osservazioni dirette e dedurne attraverso una logica stringente le conseguenze." A differenza quindi tra Cartesio è scelta e che Cartesio iniziava da principi di per sé evidenti alla mente mentre era scelta parte dalle evidenza empirica. Comunque entrambi pensavano di avere trovato i fondamenti inattaccabili della conoscenza.


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2.5.5 Brani di riferimento

• "L'obiettivo delle scienze naturali non è semplicemente accettare le dichiarazioni degli altri, ma investigare le cause che sono all'opera in natura"

• “L'esperimento è l'unica guida sicura in tali indagini”

• Le ipotesi alle quali gli astronomi antichi sono giunti, non sono necessariamente vere; anche se sembra che, ammesse tali ipotesi, esse siano risolutive, non c’è bisogno di dire che esse sono vere: perché può darsi [!!] che le osservazioni astronomiche si possano descrivere in un altro modo non ancora afferrato dagli uomini. Comunque Aristotele si serve di queste ipotesi sulle proprietà dei moti come se fossero vere. S. Tommaso, Commento al “De coelo”

• In astronomia si suppongono gli eccentrici e gli epicicli per il fatto che, fatta questa ipotesi, si possono salvare le apparenze sensibili dei moti celesti. Tuttavia questa non è una ragione sufficiente a provarne la verità, perché probabilmente queste si possono salvare anche a partire da un’altra ipotesi. S. Tommaso, Summa Theologiae

• La Scienza non può decidere sulla propria verità, ma al più sulla verosimiglianza [adequatio] delle proprie teorie mediante criteri di verificazione e falsificazione. K. Popper

L’epoca arcaica

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3 L’epoca arcaica

3.1 I fenomeni celesti come “calendario”, uso agricolo e rituale.

Dalla moltitudine di tribù che vivevano in condizioni barbariche, tra il 4000 e il 1000 avanti Cristo, nelle pianure fertili della Cina, India, Mesopotamia ed Egitto emersero grandi civiltà organizzate in forma di Stati. Questi rappresentano un livello superiore di cultura, caratterizzato dall'uso della scrittura per documentare la loro storia da trasmettere alla posterità. Le piccole comunità o tribù o città precedentemente indipendenti, si uniscono in unità politiche più grandi. La straordinaria fertilità del limo depositato dai fiumi a seguito delle loro esondazioni, permette una produzione di cereali in abbondanza, al di là delle necessità contingenti della popolazione. Conseguentemente la gestione del surplus di scorte alimentari, favorì l'emergere di una nuova classe di governanti e di ufficiali, separata dai produttori. Il primo tipo di organizzazione nacque dalla necessità di regolare in modo centralizzato la disponibilità di acqua. I grandi fiumi che irrigavano le pianure – il Nilo, il Tigri e l'Eufrate, lo Huang-‐ho riempivano i loro letti alluvionali con il limo, uscivano dal letto normale e invadevano i campi durante alcuni mesi dell'anno, devastandoli da un lato, ma anche fertilizzandoli, a volte scavandosi dei nuovi letti. L'acqua doveva quindi essere controllata continuamente per mezzo di dighe o dragando il letto dei fiumi o scavando dei canali. Un tale controllo non poteva essere lasciato a piccole comunità indipendenti che avevano naturalmente interessi propri in conflitto con gli altri. Solamente attraverso un controllo centralizzato la fertilità del terreno e quindi la ricchezza potevano essere assicurate con continuità. Quando il paese si divideva in tante piccole comunità in lotta tra loro e di conseguenza le dighe, i canali e la loro manutenzione venivano trascurate, il terreno si seccava oppure si copriva d'acqua e le popolazioni soffrivano la carestia: l'ira degli dei si era scatenata sulla terra. Era necessario quindi che vi fosse un potere centrale autorevole,

non solo per i motivi su-‐esposti ma anche per difendere i terreni fertili e coltivati dalle incursioni guerriere degli abitanti le adiacenti regioni montagnose o desertiche. Queste popolazioni abitavano territori non altrattanto fertli e soffrivano quindi maggiormente i periodi di carestia perché non riuscivano a produrre sciorte sufficienti. Quindi consideravano quasi necessario e giustificato piombare sui più prosperosi vicini e ottenere con la forza il cibo che nelle loro terre non riuscivano a produrre. Si crea quindi la necessità


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di suddividersi i compiti: nasce una casta di guerrieri che, agli ordini del re, difende il prodotto in eccesso. In alcuni casi le popolazioni limitrofe divennero più dei conquistatori che dei predoni e dopo una battaglia vittoriosa si insediavano come una nuova aristocrazia regnante sulla popolazione locale, proteggendola da altri possibili aggressori. In entrambi i casi, il risultato fu quello di organizzare lo Stato con un potere centrale forte. Questa storia schematica, che in quell'epoca si ripete con

continuità, rappresenta la caratteristica di questo periodo. Di volta in volta popolazioni barbariche invadono i territori e sottomettono gli abitanti, a volte insediandosi come un sottile strato sociale superiore, come per esempio i Manchu in Cina, i Mongoli in India, gli Iksos in Egitto, altre volte mescolandosi con la popolazione locale o rimpiazzandola completamente, come gli ariani in India e i semiti in Mesopotamia. Sebbene gran parte della cultura acquisita venisse distrutta durante la conquista, gli invasori adottavano o assimilavano gli strati più alti della civiltà, e spesso impartiva nuovo vigore all’aristocrazia pre-‐esistente. Dopo qualche generazione, dimenticata la loro incursione violenta, i conquistatori diventavano essi stessi oggetto di attacco da parte di nuovi aggressori. In questi Stati il Re era il legislatore, l'amministratore della

giustizia, e il capo di un governo di funzionari che, in qualità di capi dei dipartimenti civili, costituivano una seconda classe dominante in parallelo con quella militare. Normalmente era costituita da sacerdoti, inizialmente leaders intellettuali e successivamente organizzati all'interno di una elaborata gerarchia. I sacerdoti mantenevano il controllo spirituale dello Stato e avevano nelle loro mani la società. Essi mantenevano e tramandavano la conoscenza teorica e pratica necessaria ai processi di produzione. Questo era il motivo principale del loro prestigio e del loro potere sociale. Dove l'agricoltura rappresentava l'occupazione primaria, la conoscenza del calendario e delle stagioni era il loro dominio. Anche la religione – in quei tempi sia religione di Stato che della società – era centralizzata; le divinità locali delle città principali erano riunite in un Pantheon governato da una divinità superiore, mentre gli dei locali di comunità più piccole o conquistate erano declassati ad un livello più basso o incorporati o assorbiti da altre divinità. Per esempio, nell'antica Babilonia, le divinità in mina, di Saba e nana vennero riunite successivamente sotto un unico nome, e star. Oppure quando la città di Borsippa divenne un suburbio della più grande città di Babilonia, che si espandeva rapidamente, trasformò il suo Dio locale nato nel figlio del dio morto, la divinità propria di Babilonia. In questo periodo emerge una classe dirigente che non ha più

bisogno, per vivere, di lavorare la terra o impiegarsi in altri lavori manuali pesanti e quindi raggiunge un nuovo livello e condizioni di vita più agiate. La struttura sociale diventa quindi più complicata. Gli scambi e commercio richiedono nuovi aiuti materiali e spirituali, e la

L’epoca arcaica

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necessità dei monarchi e dei capi di dimostrare ricchezza e lusso, diede nuovo impulso all'arte e alla scienza. Di conseguenza, per la prima volta nella storia dell'umanità, assieme al sorgere di nuove strutture sociali, nacque una nuova forma di cultura, che andava oltre quella sviluppata nelle epoche preistoriche. L'era della civilizzazione era iniziata. Questo passaggio comportò lo sviluppo di una forma superiore di

astronomia. Questa proveniva direttamente dalla necessità di conoscere e misurare il passaggio del tempo e soprattutto dalla necessità di adattare il calendario lunare o meglio il mese lunare, all'anno solare. Come abbiamo visto, il periodo sinottico della luna e di 29 giorni e

mezzo circa; l'anno solare è di 365 giorni e un quarto circa, cioè 11 giorni più lungo di 12 mesi lunari, che ammontano a 354 giorni e un terzo circa. Trascorsi tre anni il calendario lunare è arretrato di 33 giorni rispetto al sole. Per poter rimanere in fase con il sole, ogni terzo anno, qualche volta più spesso, era necessario aggiungere un mese, in modo tale che l'hanno avesse 13 mesi invece che 12. Il problema del calendario è quello di trovare un periodo più lungo che il minimo comune multiplo del mese dell'anno; dopo tale periodo il sole e la luna si ritroveranno nella medesima posizione. Naturalmente un multiplo comune esatto non esiste ma si possono trovare approssimazioni più o meno soddisfacenti. Usando la nostra conoscenza più precisa dei periodi solari lunari

siamo in grado di ricavare tra le prossime azioni teoricamente. Lo possiamo fare per esempio convertendo il rapporto dei loro periodi in frazioni continue e utilizzando le successive approssimazioni. Troviamo per esempio una prima approssimazione o frazione otto fatto 99 e la successiva 19 fatto 235, il che significa che otto anni solari sono circa uguali a 99 mesi lunari (rispettivamente 2921,94 e 2923,53 giorni), così che di questi otto anni tre devono avere un 13º mese e cinque 12 mesi. Questa approssimazione non è però molto buona, infatti dopo soli 24 anni la data lunare sarà già cinque giorni in ritardo rispetto alla stagione solare. È già molto più preciso il periodo di 19 anni che contiene 235 mesi lunari (6939,60 e 6939,69 giorni). Qui un 13º mese deve essere intercalato ogni sette volte. Naturalmente le popolazioni primitive non avevano a disposizione questa conoscenza precisa dei periodi. Trovare un buon periodo per il calendario per loro rappresentava un problema pratico molto difficile, che si poteva risolvere solo attraverso un'osservazione assidua dei periodi solari lunari e tentativi pratici di successive approssimazioni. In ogni caso la conseguenza di questa ricerca dell'accordo dei calendari solari lunari stimolò ulteriormente l'osservazione dei fenomeni celesti. A questo punto possiamo chiederci come mai una tale precisione

era necessaria, perché appare evidentemente al di là delle necessità dell'agricoltura che, considerando le variazioni metereologiche non


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legate ai fenomeni celesti, e comunque irregolare e non richiede una tale precisione del calendario. Dobbiamo però tenere in mente che, in quei tempi, le attività agricole erano sempre accompagnate da cerimonie religiose e da festività punto in effetti le feste campestri legate all'attività di coltivazione della terra, come d'altronde tutte tutti gli avvenimenti sociali di una certa importanza, erano al tempo stesso delle cerimonie religiose.

3.2 Le radici profonde dell’astrologia.

La sistematicità delle osservazioni (per secoli) deve avere una ragione che va al di là delle necessità pratiche e anche rituali.

Dal modo con cui vengono riportate è vidente il loro significato di “presagi”, utili al re pre prendere decisioni.

Si crea un legame profondo tra il cielo e le sue manifestazioni (espressioni di volontà superiori) e le azioni degli uomini.

3.3 Le prime sistematizzazioni dei “cicli” cosmici. L’astronomia mesopotamica ed egiziana.

Osservazione delle eclissi (gruppi) e previsione (anche di quelle mancate)

Ciclicità dei pianeti Evidenza di un ordine che si ripete e quindi dominare e predire

3.4 L’influenza delle “regolarità” cosmiche nel passaggio dalle religioni primitive al monoteismo.

Decadenza naturale della mitologia arcaica (divinità riunite e rinominate per motivi etnico-politici)

Evidenza di un ordine generale del cosmo, che porta non a tante divinità capricciose, ma ad un demiurgo ordinatore.

Israele e Genesi 1 I salmi Una volta stabilita l’esistenza di un Creatore, non sembra essere

necessario investigare oltre Rimane l’utilità dell’astronomia per le date rituali Questa è una delle possibili uscite dal mondo mitologico Le altrte sono la mistica (oriente) e la razionalità (grecia) Gerusalemme, Siddharta Gautama, Atene

Razionalità greca ed ellenismo

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4 La razionalità greca e la relazione tra scienza matematica e scienza astronomica.

Come abbiamo visto parlando dell'astronomia babilonese, l'archeologia c'è a mostrato fino a che punto le civiltà precedenti quella greca dipendevano dalla tecnologia della matematica. Questo sembrerebbe dimostrare che la scienza esatta iniziò ben prima dei greci. In un certo senso questo è vero, ma sia la conoscenza egiziana che quella babilonese e le loro matematiche erano, come possiamo vedere, molto diverse da quelle dei greci. Un'analisi più accurata dimostra che i traguardi raggiunti dagli egiziani e delle altre popolazioni della Mesopotamia, erano sempre strettamente correlati delle richieste pratiche della vita di ogni giorno, e non implicavano nessuno degli elementi essenziali che oggi consideriamo propri della scienza: per quanto ne sappiamo queste popolazioni non conoscevano nulla per ragionamento logico o delle leggi naturali.

Metallurgia del bronzo: trials and error Fenomelogia babilonese ed egiziana, accurata, ma senza il passaggio alla teoria o modello di Universo

Vedi sopra il modello teologico di Israele che utilizza ii racconti mitologici (Gilgamesh): una teoria non è necessaria.

Pitagora e volume della piramide tronca erano noti ai Babilonesi ed Egiziani, ma probabilmente avevano trovato i risultati in modo pratico, non attraverso un processo deduttivo.

4.1 Gli inizi: Omero ed Esiodo

~ VIII sec a.C. ignoranza e nozioni basilari per la navigazione l’agricoltura

Ulisse naviga ad Est tenendo l’Orsa Maggiore alla sua sinistra Omero menziona le Pleiadi e Orione, i pianeti, ma non disingue tra Venere mattutina e serotina. Quando il Sole non è più caldo, è perché se n’è andato dagli Etiopi per poi ritornare.

Esiodo “lavori e giorni” usa le levate eliache delle stelle per stabilire i lavori da fare:

o Pleiadi up – 10/5 falce o Pleaidi down – 12/11 aratro o Arturo up – 24/2 potare le viti o Orione alto – 14/9 vendemmia


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4.2 I filosofi ionici

Intorno al 600 a.C. nella civiltà greca emergono i segni di un nuovo interesse per la natura e per l’uomo. È plausibile che lo stimolo per un tale approfondimento di conoscenza derivasse dal contatto con le tradizioni scientifiche e tecnologiche precedenti, in particolare mesopotamiche ed egiziane. Contatto favorito dalla diversa situazione delle popolazioni della montuosa e frastagliata grecia e macedonia rispetto alle più stanziali popolazioni della Mesopotamia e dell’Egitto che godevano della stabile fertilità di ampie pianure irrigate. Il commercio e lo scambio diventano essenziali per le popolazioni che si affacciano sul Mediterraneo, avendo un retroterra orograficamente complesso. Come visto nella precedente sezione, gli inizi della conoscenza

astronomica sono ingenui e primitivi se paragonati temporalmente con la tradizione babilonese, ma in breve tempo il processo di sviluppo, innestatosi sulle conoscenze acquisite durante secoli di accurate osservazioni babilonesi, accelera a tal punto da superare in qualità i predecessori. Come nota con un certo orgoglio Platone: “qualunque cosa i Greci adottarono da altre civiltà, lo portarono ad un livello superiore di perfezione”. In realtà questo “livello superiore” consiste in un approccio

epistemologico qualitativamente diverso. Mentre i babilonesi si limitavano a compiere e registrare accurate e indefesse osservazioni dei fenomeni celesti, i filosofi greci, sin dall’inizio, cercano una spiegazione degli stessi, una teoria razionale che partendo dagli effetti osservati riesca a risalire alle cause, evitando il ricorso a interventi “divini” da accettare acriticamente come risposta a ciò che è sconosciuto, come il “Deus ex machina” delle tragedie. Purtroppo la conoscenza dettagliata e diretta dei progressi di

conoscenza di questo periodo è molto scarsa, perché la maggior parte delle opere originali è andata perduta. In molti casi ne conosciamo i titoli e l’argomento da autori successivi che li menzionano nelle loro opere ben più tarde. L’opera di ricostruzione è quindi problematica e richiede molto senso critico per discernere ciò che è credibile dalle narrazioni fabulose. Per esempio, ciò che conosciamo dell’opera di Talete di Mileto,

quello che può essere considerato il capostipite della scuola ionica, lo leggiamo in Erodoto che scrive quasi 150 anni dopo e in Platone due secoli dopo. Si narra che Talete avesse predetto un’eclissi di Sole e che, prevedendo un eccezionale raccolto di olive dopo anni di magri raccolti, avesse fatto incetta di tutti i frantoi della regione, ottenendoli per pochi soldi e affittandoli poi al prezzo che voleva quando era assolutamente necessario spremere le olive in eccesso. In un altro interessante e famoso aneddoto, riportato da Platone

nel [??], si narra che passeggiando Talete nottetempo con gli occhi rivolti al cielo stellato, non si accorgesse di un pozzo e vi cadesse


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dentro. Lo soccorse una graziosa servetta tracia che, aiutandolo a risalire, lo ridicolizzò dicendo che intento a osservare ciò che accadeva in cielo non riusciva a vedere quello che aveva sotto i piedi. Tutti questi racconti sembrano avere più un significato simbolico

che corrispondere ad eventi realmente accaduti. In effetti si possono interpretare a posteriori come significativi del cambiamento epocale e distintivo del nuovo modo di pensare dei filosofi ionici. Per esempio, Talete è anche riconosciuto come autore di alcuni teoremi di geometria che portano il suo nome, come la dimostrazione che un diametro divide la circonferenza in due parti uguali o che gli angoli alla base di un triangolo isoscele sono uguali. Evidenze note ben prima di Talete, ma fino ad allora considerate come fatti sperimentali e non come conseguenze logicamente “vere”, ossia discendenti deduttivamente da principi primi. Il rimbrotto della servetta tracia può essere dunque interpretato come un riconoscere in Talete l’antesignano del teorico, che abbandona il dato sensibile per elaborare un modello puramente intellettuale della realtà. Per dimostrare poi che questa attività teorica non è per nulla inutile e fine a se stessa, ecco intervenire il guadagno materiale per chi sa (teoricamente) predire eclissi e stagioni di raccolti eccezionali.3 Il più rilevante filosofo ionico dal punto di vista astronomico-‐

cosmologico è Anassimandro da Mileto, probabilmente allievo o seguace di Talete. Sappiamo che scrisse il primo trattato in prosa “Περι φυσεωσ” o “della Natura” di cui ci è pervenuto solo il titolo e citazioni del contenuto attraverso autori posteriori. Il suo pensiero traspare da una scarna lista di affermazioni:

Ø La natura originaria, physis o archè è l'ápeiron che non è una miscela di elementi, ma piuttosto un'unica materia nella quale i vari elementi non sono ancora distinti. Tale materia dà origine a ogni cosa, e perciò non può possedere le caratteristiche di nessuna cosa specifica. Secondo Anassimandro, quindi, l'ápeiron è una materia indeterminata, oltre che infinita. Inoltre l'ápeiron è caratterizzato da un movimento rotatorio eterno e intrinseco.

Ø Ipotizza l’esistenza di innumerevoli mondi, che appaiono e scompaiono continuamente.

Ø Ipotizza che “qualcosa in grado di produrre il caldo e il freddo” si sia separato dall’ápeiron generando il mondo. In questo modo si generò una sfera di fuoco che avvolge l’aria che circonda la Terra come la corteccia di un albero. La sfera si divise poi in vari anelli dando origine al Sole, alla Luna e alle stelle.

3 Questa linea interpretativa è stata sviluppata dal filosofo della scienza Hans Blumenberg nel libro: “Il riso della donna di Tracia : una preistoria della teoria”.


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Ø Immagina che le stelle, il Sole e la Luna siano una sorta di aperture a forma di ruota attraverso le quali esce il fuoco.

Ø Le eclissi avvengono quando le aperture si chiudono. Ø Immagina che la Terra abbia forma cilindrica, con l’altezza

pari ad un terzo del diametro. È immobile perché si trova alla stessa distanza da ogni cosa.

È molto difficile stabilire quali di queste affermazioni siano veramente riferibili ad Anassimandro, ma ciò che emerge con evidenza è il tentativo coraggioso di dare una spiegazione logica ad ogni cosa osservabile nel mondo (propone ipotesi anche per l’origine della vita biologica e per una sorta di evoluzione delle specie). Questi primi tentativi cosmologici verranno poi ripresi dai filosofi-‐

astronomi successivi, che cercheranno di raffinare il modello di kosmos in modo da “salvare i fenomeni”, cioè dare una spiegazione scientifica, e quindi quantitativa, di ciò che si osserva.

4.3 I pitagorici e il ruolo della matematica. Archita di Taranto.

I filosofi ionici si mossero poi dalla Ionia alla Grecia e nelle sue colonie, in particolare nell’Italia meridionale e in Sicilia. Il primo filosofo a "esportare" la filosofia nella penisola greca, fu Anassagora da Clazomene. Nel 462 a.C. si stabilì ad Atene allora governata da Pericle.

Anassagora formulò nuove ipotesi e giunse alla conclusione che esistono, sparse in tutto l'universo, sostanze semplici, in continuo movimento. Sono particelle piccolissime che si raggruppano e si separano dando origine alle cose ed agli esseri. Il movimento continuo è impresso alle particelle da una sostanza leggera e sottile, diffusa in tutto l'universo. Anassagora formulò inoltre ipotesi anche sul moto dei corpi celesti e per primo propose come causa delle eclissi l’allineamento tra Sole, Luna e Terra, ipotizzando che quest’ultime fossero entrambe illuminate dal Sole. Per queste affermazioni fu considerato empio e condannato a morte. Solo per la sua amicizia con Pericle ebbe la sentenza communtata in esilio e fu allontanato da Atene. Nella Magna Grecia fiorisce invece la scuola dei Pitagorici, iniziata

da Pitagora da Samo che emigrò inizialmente a Crotone. I suoi dati biografici sono alquanto oscuri, ma per quanto riguarda l’astronomia, sono più rilevanti i suoi discepoli, in particolare Archita da Taranto. In questa fase l’aritmetica e la geometria assumono una rilevanza

particolare, passando anch’esse, come l’astronomia, da attività applicative-‐pratiche a discipline scientifiche. Viene definito il cosiddetto quadrivio pitagorico, le quattro vie verso la conoscenza:


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aritmetica, geometria, armonia, astronomia. L’interconnessione tra le quattro si può schematizzare in forma matriciale:

Teoria delle quantità discrete

Teoria delle quantità continue

Scienza “pura”

Aritmetica Geometria

Scienza “applicata

Armonia Astronomia

È interessante notare come l’indagine teorica sull’aritmetica, in

particolare sui rapporti razionali tra numeri interi che trova la sua naturale applicazione nella teoria dei suoni musicali, o armonia, conduca i pitagorici e in generale la filosofia a riflettere sull’infinito e sugli infinitesimi, cioè sulla possibilità di suddividere infinitamente una quantità. Si pongono le basi per ciò che successivamente diverrà il calcolo infinitesimale, essenziale per la formulazione matematica della gravitazione universale. Non tutti i tentativi portano a risultati accettabili (vedi i paradossi di Zenone), ma sicuramente stimolano la riflessione sulle entità numeriche.

Inserire riflessione sul ruolo della matematica nella modellizzazione della natura. Il “linguaggio matematico” è veramente intrinseco e inscidibile nella “natura” o è una esigenza razionale che emerge quando le osservazioni diventano dati numerici? Vedi Galileo, Einstein e oggi la M-‐Theory.

Sta di fatto che la passione travolgente (esagerata) per la razionalità dei numeri porta da un lato alla disperazione quando i pitagorici scoprono i numeri irrazionali e dall’altro alla forzatura del modello cosmologico che deve rispondere a criteri di perfezione numerica. Il loro modello di universo comprende dieci corpi, semplicemente perché 10 è il numero perfetto: siccome i corpi osservabili sono nove (Terra, Luna, Sole, 5 pianeti e sfera delle stelle), ii pitagorici inventano una Anti-‐Terra, corpo invisibile perché si trova sempre dalla parte nascosta della Terra e (forse) indirettamente visibile come causa delle eclissi. Più importante però è la riflessione sull’infinito applicato alla

questione sulle dimensioni dell’universo: esiste un limite all’universo? Esiste il vuoto ? cos’è l’essere e la sua negazione, il non-‐essere o nulla? Il problema del limite, che sussiste anche oggi nella cosmologia

contemporanea, è probabilmente posto per la prima volta in forma esplicita da Archita da Taranto, contemporaneo e amico di Platone


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(lo salva da una condanna a morte inflittagli dal tiranno di Siracusa Dionigi mentre Platone era in Sicilia).

[vedi ppt su Archita] [colomba-‐razzo, sfera metallica-‐satellite]

4.4 L’astronomia greca classica: Eudosso di Cnido, Platone, Aristotele.

Il tentativo di forzare la perfezione nella natura dei numeri nella natura operato dai pitagorici con l’Anti-‐terra, trova una formulazione molto più fortunata nel modello delle sfere omocentriche di Eudosso di Cnido. La fortuna del modello si basa soprattutto sulla sua capacità di spiegare logicamente il moto temporaneamente retrogrado dei pianeti, ma anche sul fatto che la sua cosmologia è adottata da Platone e Aristotele che ne riportano nelle loro opere i dettagli. La sua opera originale, “Sulle velocità [dei pianeti]”, è infatti andata perduta. La caratteristica principale del modello di Eudosso è quello di

basarsi sul moto uniforme di “sfere” concentriche che ruotano attorno ad assi variamente inclinati e passanti per il centro. Per esempio per il moto della Luna, Eudosso ipotizza tre sfere: quella più esterna produce il moto diurno dell’astro da Est verso Ovest ruotando attorno ad un asse che passa per i poli celesti. La seconda sfera ruota anch’essa da Est verso Ovest e ha il suo

asse incernierato sulla prima sfera e passante per i poli dell’eclittica. Essa completa una rivoluzione in 223 periodi sinodici di 29,53 giorni, ovvero in 6585 giorni. La terza sfera ruota invece da Ovest verso Est e ha l’asse fissato

alla seconda sfera con un angolo di 5° rispetto all’asse della seconda. Questa terza sfera porta la Luna incastonata in essa e compie una rivoluzione in un mese draconico di 27,21 giorni. Ricordando l’analisi del moto reale della Luna (vedi 2.3.4), si

capisce immediatamente come il modello di Eudosso scomponga il moto complessivo dell’astro nelle sue tre componenti principali: la sfera più esterna si occupa del moto diurno dovuto alla rotazione terrestre, la terza del moto della Luna attorno alla Terra e il lento moto della seconda si occupa della rotazione della linea dei nodi, in mdo che dopo 18,6 anni il sistema Terra-‐Luna-‐Sole sia nuovamente in fase.

Tre sfere per il Sole: strano, basterebbero due, ma i dati in possesso indicavano un moto in latitudine che verrà rimosso solo da Ipparco.

Quattro sfere per i pianeti, due interne per l’ippopede Callippo fa delle aggiunte (EP pag. 69} Le critiche fatali al modello delle sfere


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Apollonio di Perga (EP pag. 70) Epicicli prima parte Ipparco (EP 73 e appunti) Eratostene

4.5 Euclide, spazio fisico e geometria.

4.6 L’astronomia ellenistica: Aristarco di Samo, Eratostene, Archimede, Apollonio di Perga, Seleuco, Ipparco.

Ipparco: il moto della Luna. Ipparco introduce un epiciclo nel moto lunare per spiegare con un moto uniforme (attorno all’epiciclo) il moto in longitudine dela Luna che non è uniforme perché è la proiezione sull’equatore dell’orbita inclinata di 5° sul piano dell’eclittica. Quindi l’epiciclo qui non serve per spiegare un moto retrogrado, ma per “salvare” un movimento irregolare (longitudine vera) con un moto regolare (anomalia media e rotazione attorno all’epiciclo).

Precessione degli equinozi. Integrazione Aristarco (vedi Cushing, pag. 56, Kuhn, A-4):

1. Raggio terrestre rE da Eratostene 2. Rapoorto RE/RM = cos α da Aristarco, angolo α tra Luna al

PQ e il Sole 3. Rapporti RM/rM e rM/rS da triangoli simili Terra-Luna-Sole

e diametro angolare di Luna e Sole (0.5°) 4. Passaggio da rapporti a quantità assolute con il tempo di

passaggio della Luna attraverso l’ombra della Terra e rE

4.7 L’ellenismo, una rivoluzione dimenticata. Il meccanismo di Antikythera.

Vedi la voce Antikythera su wikipedia in inglese (la versione italiana è molto più povera):

http://en.wikipedia.org/wiki/Antikythera_mechanism Un breve interessante articolo recente di J. Marchant pubblicato

da Nature è scaricabile in pdf da: http://www.nature.com/news/2010/101124/full/468496a.html


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Una descrizione dettagliata del meccanismo, dal punto di vista del calcolo si trova alla pagina:

http://www.dmst.aueb.gr/dds/pubs/jrnl/2008-Computer-Antikythera/html/Spi08d.htm

Vedi anche Scientific American 301, 76 - 83 (2009), ovvero Le Scienze, febbraio 2010, n. 498, “Decifrare un antico calcolatore”.

4.8 l processo di trasferimento della conoscenza greco-ellenistica alla società romana imperiale: Seneca, Lucrezio, e il ruolo degli storici-poligrafi.

Conoscenze diverse con utilizzo diverso: il caso dell’astronomia-cosmologia ellenica (Aristotele) ed ellenistica (Ipparco e Tolomeo).

L’insieme di conoscenze elleniche-ellenistiche vengono trasferite alla società romana senza creare una vera scuola autonoma di filosofia o scienza.

C’è grande ammirazione per i risultati ottenuti dagli “antichi”, ma non c’è la capacità di discriminare. I testi originali più autorevoli sono difficili da interpretare e si cerca quindi di presentare al lettore medio una versione “divulgativa” del sapere.

Un caso esemplare è rappresentato dal volume Questiones Naturales di Lucio Anneo Seneca. L’opera tratta in realtà di fenomeni meteorologici, ma la divisione tra meteorologia e astronomia è ancora vaga e vi sono quindi prezione informazioni di carattere astronomico e cosmologico, soprattutto nel libro VI “de Cometis – sulle Comete”.

Seneca è un “saggio”, non uno scienziato: il suo interesse è soprattutto etico-morale, in più parti vi sono commenti (diremmo divagazioni in un testo “scientifico”) sul degrado della società imperiale romana. I ragionamenti di tipo scientifico sono generalmente di buon senso, ma manca un principio discriminante, quello che caratterizza la scienza moderna, ovvero l’esperimento controllato e ripetibile (o l’osservazione rigorosa), le “sensate esperienze” di Galileo, e le “necessarie dimostrazioni”, cioè la deducibilità dei fenomeni osservati da principi unificatori, ovvero il confronto del modello teorico con la realtà.

In ogni caso, l’opera è preziosa per farci conoscere gli sviluppi dell’astronomia ellenistica, i cui riferimentii originali sono andati perduti.


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4.8.1 Alcuni brani tratti dal Liber VII – De Cometis da Naturales Quaestiones, Lucius Anneius Seneca

[1, 1-‐7] -‐ Notare il dibattito, sorto nell’epoca greca classica, ma ancora aperto, sulla natura degli astri. Nessuno è tardo e ottuso e chino verso terra fino a tal punto da non

protendersi e innalzarsi con tutto il suo spirito verso le cose divine, soprattutto quando dal cielo rifulge qualche nuovo fenomeno meraviglioso. Infatti, finché si susseguono i soliti eventi, l'abitudine fa dimenticare la grandezza delle cose: tale infatti è la nostra natura che gli avvenimenti di tutti i giorni, anche se sono degne di ammirazione, ci passano davanti inosservati mentre invece diventa dolce lo spettacolo anche delle più piccole cose, se essi si presentano con aspetto insolito. Perciò questa folla di astri, di cui è punteggiato e abbellito l'immenso corpo dell'universo, non richiama l'attenzione del volgo: ma, ogni volta che avviene qualche cambiamento fuor del normale, il viso di tutti è rivolto verso il cielo. Il sole non ha spettatori, se non durante un'eclissi; nessuno osserva la luna, se non quand'è in travaglio: allora le città levano alte grida, allora ciascuno per parte sua schiamazza spinto da una insensata superstizione. Ma quanto più importanti sono questi altri fenomeni, cioè che il sole fa tanti passi, per così dire, quanti sono i giorni e racchiude l'anno nel suo movimento di rivoluzione, e che a partire dal solstizio d'estate gira per rendere le giornate più corte, e che a partire dall'equinozio d'autunno assume una posizione più inclinata sull'orizzonte e dà spazio alle notti, e che occulta gli astri, e che, pur essendolo tanto più grande della terra, nulla brucia ma la riscalda, regolando il proprio calore con raggi ora più intensi ora più temperati, e che non illumina mai interamente la luna se non quando essa è in opposizione e non la lascia nell'ombra se non quando essa è in congiunzione.? Tuttavia noi non badiamo queste cose, finché resta inalterato il loro regolare svolgimento; ma si avviene una qualche perturbazione o qualcosa di insolito appare improvvisamente, arguzia molto vista, ci poniamo degli interrogativi, additiamo il fenomeno ad altri: tanto è naturale che siano le cose nuove più che le grandi a destare meraviglia. La stessa cosa accade a proposito delle comete: si appare un fuoco

fuor dell'ordinario e dall'aspetto insolito non c'è nessuno che non desideri sapere cosa sia e, dimenticandosi degli altri, si informi del nuovo arrivato, incerto se debba lasciarsi prendere da meraviglia o da timore. Non mancano infatti persone che seminano il panico e che spargono la notizia del presagio funesto annunziato da quel fuoco. E allora l'agente pone con insistenza domande e vuol sapere se si tratta di un prodigio o di un astro. Ma certo, per Ercole, non si può ricercare nulla di più magnifico o imparare nulla di più utile che ciò che riguarda la natura delle stelle e degli astri: se essi siano costituiti da una fiamma concentrata (cosa che è sostenuta per un verso dalla nostra vista e per


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l'altro dalla luce stessa che si diffondono e dal calore che da essi discende) o invece non siano dischi fiammeggianti ma corpi in qualche modo solidi e terrosi, che, scorrendo attraverso le regioni del fuoco, traggano di lucentezza calore, splendendo di luce non propria. È di questa opinione furono grandi studiosi, i quali credettero che agli astri fossero il prodotto dell'aggregazione di materia dura e tra estero il nutrimento da un fuoco che non appartiene loro. "Infatti", dicono, "lasciata a sé, la fiamma si dileguò e, se non avessi qualcosa a cui aggrapparsi e da cui essere trattenuta, e senz'altro l'universo col suo moto vorticoso avrebbe già da tempo dissolta se essa fosse chiusa nella sua sfericità e non incorporata in una massa solida e stabile". [2, 1-‐7] – Notare l’intuizione espressa da Seneca che lo studio del moto delle comete potrebbe discriminare tra il modello geocentrico e quello eliocentrico. Interessante constatare come l’ipotesi eliocentrica è ben presente, anche se minoritaria. Per chiarire questo problema gioverà indagare se le comete

presentino le caratteristiche degli astri di cui sopra. Sembra infatti che abbiano con questi alcune cose in comune: il sorgere e tramontare e anche loro stesso aspetto, benché si estendono diffusamente ed escano in una coda più lunga (condividono infatti la natura lignea e la lucentezza). Pertanto, se tutti gli astri sono terrosi, anche se si troveranno nella medesima condizione; se invece se non sono null'altro che fuoco puro che dura ogni volta sei mesi e non sono dissolte dalla rivoluzione dell'universo e della sua velocità, anche gli astri possono essere costituiti da materia sottile né per questo essere dispersi dall'incessante rotazione del cielo. L'analisi particolareggiata di questi problemi servirà anche al preciso scopo di farci sapere se l'universo ruota mentre la terra sta ferma oppure la terra gira mentre l'universo sta fermo. Vi furono infatti di quelli che sostennero che siamo noi ad essere trasportati a nostra insaputa dalla natura e che le albe e tramonti non dipendono dal movimento del cielo, ma che siamo noi stessi a sorgere e tramontare: è un argomento degno di attento studio al fine di sapere in quale collocazione fisica ci troviamo, se c'è toccata in sorte la dimora più pigra o la più veloce, se Dio spinge intorno a noi tutte le cose o invece spinge noi.

[11, 1-‐3] Prima però che io cominci ad esporle [le opinion di altri], di questo

bisogna innanzitutto convincersi preliminarmente, che le comete sono visibili non in una sola parte del cielo non è soltanto nella sfera zodiacale, ma sia a oriente che a occidente, e con la massima frequenza a settentrione. La loro forma è una sola: infatti, anche se i Greci hanno stabilito delle distinzioni fra quelle la cui fiamma tende a mo’ di barba e quelle che spargono tutt’intorno a sé una specie di chioma e quelle il cui fuoco, pur essendo diffuso, assume una forma appuntita, tuttavia


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tutte queste hanno le medesime caratteristiche e sono chiamate giustamente comete. Ma poiché la loro imagine appare a lunghi intervalli, è difficile paragonarle fra loro: anche nel momento stesso in cui appaiono non c’è accordo fra gli osservatori sul loro aspetto ma ciascuno, secondo che abbia una capacità visiva più acuta o più debole, sostiene che la cometa ha una luce o più vivida o più rosseggiante e che la sua chioma o è ripiegata verso l’interno o ricade ai bordi. Ma, vi siano o non vi siano delle differenze reciproche, le comete si formano necessariamente in base a un medesimo principio; questo è il solo punto su cui non ci devono essere dissensi: l’apparizione insolita di un astro dall’aspetto inconsueto, che trasporta intorno a sé un fuoco diffuso.

[12, 7-‐8] In primo luogo, tutti questi fenomeni sono determinati da una

grande forza; infatti è il sole che accende queste meteore: I pianeti non hanno la medesima Potenza. In secondo luogo, nessuno di questi fenomeni ha origine se non nel mondo sublunare, nelle vicinanze della terra; le regioni superiori sono pure e incontaminate e conservano inalterato il colore loro proprio. Inoltre, se accadesse qualcosa di simile, non potrebbe durare ma si estinguerebbe in un attimo, così come gli aloni, che cingono il sole o la luna, svaniscono in entro brevissimo tempo; neppure l’arcobaleno persiste a lungo: se vi fosse qualcosa di simile, che riuscisse a colmare lo spazio intermedio fra due pianeti, si dilegua avrebbe ugualmente in un attimo; in ogni caso la sua permanenza non si protrarrà ebbe sino a raggiungere la durata normale delle comete. I pianeti descrivono la loro orbita nell’ambito dello zodiac, questa è la zona circolare in cui gravitano. Le comete invece sono visibili ovunque: il momento della loro apparizione non è più sicuro che il punto, qualunque esso sia, oltre cui non si possono spingere. [24, 1-‐3], [25, 1-‐7] – Un passo molto interessante, che mette a fuoco correttamente le conoscenze dell’epoca, in particolare il fatto che il moto “erratico” (diretto e retrogrado) dei pianeti sia un’illusione dovuta alla particolare disposizione delle orbite. Non è chiaro se Seneca si riferisca alla teoria degli epicicli di Ipparco, oppure dalla visione diretta del “planetario” meccanico attribuito ad Archimede di cui parla Cicerone nelle sue lettere. Qualunque sia la spiegazione cui fa riferimento Seneca, il progresso di conoscenza sui moti planetari lo fa prevedere correttamente lo sviluppo futuro della conoscenza, che per lui è inarrestabile e senza fine, come dirà esplicitamente nella frase conclusiva dell’opera. “Se fosse una stella errante”, obietta, “si troverebbe nello Zodiaco”.

Chi assegna ai pianeti unico percorso? Chi costringe degli esseri divini in uno spazio ristretto? Proprio questi stessi astri che per voi sono i soli


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dotati di moto, hanno orbite diverse l’una dall’altra: perché dunque non potrebbero esserci alcuni astri che si sono allontanati per seguire un cammino l’oro proprio e separato da quello dei pianeti? Che motivo c’è per credere che una qualche zona del cielo non sia percorribile? Che se poi tu pensi che nessuna stella può circolare, se non tocca lo Zodiaco, la cometa può avere un’orbita diversa, ma tale tuttavia da penetrare in esso con una delle sue parti (cosa che non avviene necessariamente, ma non si può escludere chiusa parentesi. Vedi se non convenga di più alla grandezza dell’universo pensare che esso ruoti suddiviso in molte strade e non schiuda un solo sentiero, restando inerte nelle altre sue parti. Credi forse che in questo grandissimo e bellissimo corpo, fra le innumerevoli stelle che punteggiano la notte con la loro multiforme bellezza e non permettano che essa resti vuoto è muta, ve ne siano solo cinque a cui sia concesso di muoversi, mentre le altre restano ferme come massa fissa e mobile? Se a questo punto qualcuno mi domandasse: “perché dunque non è

stato osservato anche il corso delle comete così come lo è stato quello dei cinque pianeti?”, gli risponderei: molte cose vi sono delle quali noi ammettiamo l’esistenza senza conoscerne l’essenza. Tutti riconosceranno che noi abbiamo un’anima, che è guida suprema nello spingerci e nel distoglierci dall’agire; nessuno tuttavia vi spiegherà quale sia la natura di quest’anima, che ci dirige e ci governa, così come non ti chiarirà quale sia la sua sede: uno dirà che è uno soffio vitale, un altro cheè una specie di armonia, un altro che è energia divina ed è una parte della divinità, un altro che è l’elemento più sottile del principio vitale, un altro una Potenza incorporea; ne mancherà chi dice che è sangue o che è calore: a tal punto l’anima non è in grado di veder chiaro a proposito delle altre realtà che va ancora alla ricerca di se stessa. Perché dunque ci meravigliamo se uno spettacolo cosmico tanto raro come quello delle comete non è ancora inquadrato nell’ambito di leggi regolari e se non sono ben note le circostanze in cui hanno inizio e fine questi fenomeni, che ricompaiono a distanza di intervalli smisurati? Non sono ancora trascorsi 1500 anni da quando la Grecia “contò e diede un nome alle stelle”, ed esistono ancor oggi molti popoli che conoscono il cielo soltanto nel suo aspetto esteriore, che non sanno ancora perché la luna si eclissi, perché si oscuri: anche presso di noi solo di recente la ricerca scientifica è giunta a dare risposta sicura a questi problemi. Verrà il giorno in cui il tempo e gli sforzi che vi avrà dedicato un maggior numero di generazioni porteranno decisamente alla luce codeste nozioni che per ora restano celate; l’arco di una sola vita, pur ammettendo che si dedicasse completamente allo studio del cielo non sarebbe sufficiente a portare a termine una ricerca di tali proporzioni: ma che pensare del fatto che noi dividiamo in parti disuguali fra lo studio e il vizio i così pochi anni che abbiamo a disposizione? E dunque questi fenomeni saranno spiegati attraverso lunghe successioni di studiosi. Verrà il giorno in cui i nostri posteri si


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meraviglieranno che noi abbiamo ignorato realtà così evidenti. Per quanto riguarda questi cinque pianeti, che ci costringono ad occuparci di loro e sollecitano la nostra curiosità presentandosi ora in un luogo ora in un altro, da poco abbiamo cominciato conoscere come sorgono al mattino e alla sera, dove si fermano, quando si sposta in avanti sulle loro direttrici, perché ritornano indietro; se Giove tramonti muovendosi verso occidente oppure in senso retrogrado (questo infatti è il nome che gli è stato attribuito allorché il suo moto si ripiega) l’abbiamo imparato pochi anni or sono. Abbiamo trovato degli studiosi che ci hanno detto: “commettete un errore a credere che una stella sospenda il suo corso e inverta la rotta. Ai corpi celesti non è concesso né star fermi né deviare dalla loro orbita; tutti avanzano e procedono in conformità alla spinta iniziale che hanno ricevuto; la fine del loro cammino coinciderà con la loro stessa fine. Quest’opera eterna è dotata di moti che non possono essere revocati: se mai dovessero arrestarsi, quei corpi che ora sono retti da un corso continuo e regolare si abbatterebbero gli uni sugli altri”. Come si spiega allora che alcuni sembrano tornare indietro? “L’incontro con il Sole conferisce loro un’apparente lentezza e le caratteristiche delle orbite così percorse sono tali che in determinati momenti ingannano l’osservatore: così le navi, anche se procedono a vele spiegate, sembrano tuttavia che stiano ferme”. Un giorno o l’altro verrà qualcuno in grado di dimostrare in quali regioni del cielo si svolga il corso delle comete, perché vaghino discostandosi tanto dagli altri astri, quali ne siano le dimensioni e la natura. Accontentiamoci di ciò che abbiamo finora scoperto: anche i posteri rechino un loro contributo alla verità.

[31, 1-‐3], [32, 1-‐4] – Sono i capitoli finali del Libro VII e dell’intera opera, nei quali Seneca riflette sulla decadenza morale della sua epoca e sul conseguente abbandono della scienza e della filosofia da parte di tutti, giovani e vecchi, favorito dal potere politico che mira unicamente al controllo del popolo (il riferimento ai giochi e ai divertimenti è evidente), per mantenere il potere. La situazione descritta ha delle impressionanti similitudini con il presente... Ricordiamo che Seneca, dopo aver tentato inutilmente di cambiare lo stile di governo dell’imperatore Nerone, di cui era consigliere, si ritirò a vita privata nel 62 d.C. e, accusato di congiura, si tolse la vita nel 65 a.C. Quando dunque queste cose saranno portate alla nostra

conoscenza? Le grandi imprese tardano a realizzarsi, soprattutto se viene meno l’impegno. Il peggioramento di noi stessi, che è l’unica occupazione cui ci dedichiamo anima e corpo, non siamo ancora riusciti a realizzarlo pienamente: i vizi sono ancora in fase di avanzamento; l’amore del lusso escogita delle novità in cui scatenarsi, l’impudicizia escogita nuove possibilità di degradarsi, i piaceri che snervano e consumano escogitano degli espedienti ancora più raffinati


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e voluttuosi, per trovarvi la propria rovina. Non ci siamo ancora spogliati abbastanza di ogni energia: continuiamo a soffocare ciò che resta del nostro senso morale. A forza di lisciare e levigare il nostro corpo abbiamo superato l’eleganza ricercata delle donne, pur essendo uomini ci siamo rivestiti di colori da prostitute che neppure una matrona potrebbe indossare, avanziamo senza quasi posare il piede a terra con un incedere effeminato e voluttuoso (non camminiamo normalmente, ma con passo da sfilata di moda), adorniamo le dita di anelli, in ogni falange fa bella mostra di sé un gioiello; ogni giorno inventiamo qualcosa con cui fare oltraggio alla nostra virilità, per degradarla, visto che non possiamo cancellarla: uno si recide i genitali, un altro si rintana in un angolo immondo della scuola dei gladiatori e, ingaggiatosi per morire, sceglie un tipo di armatura infamante, con cui dar sfogo ai suoi desideri morbosi. Ti meravigli che la scienza non abbia ancora assolto pienamente il

suo compito? Ma neppure il vizio si è ancora manifestato compiutamente: continua venire alla luce, e tutti gli porgiamo il nostro aiuto e gli mettiamo a disposizione i nostri occhi, le nostre mani. Alla scienza chi si accosta? Chi la giudica degna d’esser conosciuta se non di sfuggita? Chi si sofferma sullo studio della filosofia o di qualche altra arte liberale, se non quando i giochi sono sospesi o quando sopraggiunge una giornata piovosa che non rincresce perdere? Perciò tante scuole filosofiche vengono meno per mancanza di successor: gli Accademici, sia quelli antichi che quelli moderni non hanno lasciato nessun capo riconosciuto; è rimasto forse qualcuno che tramandi le dottrine di Perrone? La famosa scuola pitagorica, malvisto dal popolo, non trova un maestro; la setta dei Sesti, di recente formazione e caratterizzata da un vigore tipicamente romano, dopo il suo grande impulso iniziale si estinse quando appena cominciava a vivere. Ma con quanto impegno ci si affatica perché non cada nell’oblio il nome di un qualunque pantomimo! La dinastia di Pilade e di Batillo4 continua stabilmente nei loro successori, di queste arti sono numerosi i discepoli e numerosi i maestri; per tutta la città risuonano i palcoscenici privati su cui danzano scompostamente i maschi al pari delle femmine: i mariti e le mogli gareggiano fra di loro su chi sappia offrire il fianco in modo più voluttuoso. Poi, quando il pudore si è logorato a lungo sotto la maschera, si passa all’elmo dei gladiatori. Della filosofia non ci si preoccupa affatto. Perciò non si fanno nuove scoperte in quei campi che gli antichi hanno lasciato scarsamente esplorati, a tal punto che molte fra le scoperte avvenute cadono in dimenticanza. Ma, per Ercole!, anche se affrontassimo questi argomenti con tutto il peso delle nostre forze, anche se la gioventù, divenuta sobria, e si dedicasse con impegno e più vecchi ne facessero oggetto di insegnamento e più giovani di apprendimento, difficilmente si arriverebbe nel profondo, dove si trova 4 Famosi pantomimi dell’epoca imperiale


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la verità che ora cerchiamo la superficie, smuovendo appena la terra con mano leggera […vix ad fundum veniretur, in quo veritas posita est, quam in summa terra et levi manu quaerimus.]

4.9 La perdita delle opere originali e le ragioni dell’oblio.

L’opera di Seneca Naturales Quaestiones rappresenta un caso esemplare del meccanismo che ha condotto alla perdita delle opere originali. Quest’ultime, per il loro carattere “tecnico” risultano ostiche e di difficiel lettura da parte dei non esperti, mentre un compendio quale l’opera di Seneca, che riassume il sapere dibattuto esponendolo con uno stile accattivante, piacevole e arricchito di considerazioni e critiche sui costumi dell’epoca, la rendono molto più appetibile e quindi degna di essere tramandata delle opere scientifiche originali. In altre parole, dovendo decidere quali opere copiare

(manualmente!) per tramandarle, la scelta cadeva inevitabilmente su quelle più “leggibili” (oggi diremmo sui best-‐sellers), soprattutto, visto che il compito di copiatura passerà nel medioevo ai monaci dei monasteri cristiani, se contenevano anche indicazioni di tipo etico.

Tolomeo e l’astronomia islamica

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5 Tolomeo e l’astronomia islamica.

5.1 Tolomeo (Almagest 127-141, + 165~170)

Lungo periodo di silenzio tra Ipparco (IIo sec. a.C.) e Tolomeo di Alessandria (IIo A.D.)

Titolo originale Megale Syntaxis (Compendio di matematica), gli arabi Al Majisti – Il più grande.

Introduzione dell’equante (2° legge di Keplero!) e di vari epicicli addizionali (Fourier!)

Tetrabiblos (Astrologia)

5.2 La riscoperta di Aristotele, Scolastica e astronomia medioevale.

Precursori del metodo scientifico Alberto Magno “De Coelo et Mundo”, “De Mineralibus”, “De Vegetalibus” "Nello studiare la natura non dobbiamo indagare come Dio

Creatore possa usare le sue creature per compiere miracoli e così manifestare la sua potenza: abbiamo piuttosto a indagare come la Natura con le sue cause immanenti possa esistere”. S. Alberto Magno, De coelo et mundo

"L'obiettivo delle scienze naturali non è semplicemente accettare le dichiarazioni degli altri, ma investigare le cause che sono all'opera in natura"

“L'esperimento è l'unica guida sicura in tali indagini” Tommaso d’Aquino “Si dice che le cose furono create all’inizio del tempo, non perché

l’inizio del tempo sia la misura dell’atto creativo medesimo, ma perché il cielo e la terra sono stati creati insieme con il tempo”. S. Tommaso d’Aquino, Summa Th., I Q 46, 3

Summa Theologiae, Summa contra Gentiles, Quaestiones Disputate (de Veritate, de Potentia)

Le 5 prove ontologiche o Ex motu et mutatione rerum (tutto ciò che si muove

esige un movente primo perché, come insegna Aristotele nella Metafisica: "Non si può andare all'infinito nella ricerca di un primo motore");

o Ex ordine causarum efficientium (cioè "dalla causa efficiente", intesa in senso subordinato, non in senso coordinato nel tempo. Tommaso non è, per sola ragione, in grado di escludere la durata indefinita nel


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tempo di un mondo creato da Dio, la cosiddetta creatio ab aeterno: ogni essere finito, partecipato, dipende nell' essere da un altro detto causa; necessità di una causa prima incausata);

o Ex rerum contingentia (cioè ""dalla contingenza". Nella terminologia di Tommaso la generabilità e corruttibilità sono prese come segno evidente della possibilità di essere e non essere legata alla materialità, sinonimo, nel suo vocabolario di "contingenza", ben diverso dall' uso più comune, legato ad una terminologia avicenniana, dove "contingente" è qualsiasi realtà che non sia Dio. Tommaso, in questa argomentazione della Summa Theologiae distingue attentamente il necessario dipendente da altro (anima umana e angeli) e necessario assoluto (Dio).L' esistenza di esseri generabili e corruttibili è in sè insufficiente metafisicamente, rimanda ad esseri necessari, dapprima dipendenti da altro, quindi ad un essere assolutamente necessario);

o Ex variis gradibus perfectionis (le cose hanno diversi gradi di perfezioni, intese in senso trascendentale, come verità, bontà, nobiltà ed essere, sebbene sia usato un 'banale' esempio fisico legato al fuoco ed al calore; ma solo un grado massimo di perfezione rende possibile, in quanto causa, i gradi intermedi);

o Ex rerum gubernatione (cioè "dal governo delle cose": le azioni di realtà non intelligenti nell'universo sono ordinate secondo uno scopo, quindi, non essendo in loro quest'intelligenza, ci deve essere un'intelligenza ultima che le ordina così).

5.3 La diffusione dell’astronomia e della filosofia attraverso l’arte poetica e pittorica.

Il Convivio e La Divina Commedia

Vedi ppt

L’influenza della poesia nella diffusione e sedimentazione della visione asristotelica del mondo

Kuhn, Cap. 4

Tolomeo e l’astronomia islamica

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o Aristotele, Tolomeo e Galeno ultimi scienziati, astronomi e medici prima di Copernico (1543) e la nuova scienza.

o Ma non è vero che nell’intervallo non successe nulla

o Vedi pag. 137 S. Agostino e Lattanzio (paragonare con supra Alberto e Tommaso

La rivoluzione copernicana

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6 La rivoluzione copernicana.

6.1 La rivoluzione e la crisi: Copernico, Keplero, Galileo.

Per le condizioni al contorno della rivoluzione copernicana, in particolare l’influenza della cultura cattolica, vedi Kuhn, Cap. 4

Per Copernico, vedi Kuhn, Cap. 5 Copernican model and Kepler’s laws, Cushing, Cap. 5

6.2 Ticho Brahe. Le basi strumentali della rivoluzione.

Vedi Hoskin, Cap. 3

6.3 Il “cannocchiale” e la nascita dell’astronomia strumentale.

Ottica elementare

7 Il processo a Galileo

7.1 Lo scenario.

7.1.1 Cronologia degli eventi

• Agosto 1609 – Dimostrazione del cannocchiale al Doge • Autunno 1609 – Osservazioni delle fasi lunari • 7 gennaio 1610 – prima osservazione dei satelliti medicei • 15 marzo 1610 – Pubblicazione del Sidereus Nuncius • Primavera – autunno 1611 – Galileo a Roma al Collegio Romano,

incontro con il Card. Maffeo Barberini (futuro Urbano VIII) di cui diventa amico.

• Dicembre 1613 – Lettera a Benedetto Castelli con la sua opinione sulla relazione tra scienza e religione (pag 527)

• Febbraio 1614 – Padre Tommaso Caccini, domenicano, attacca pubblicamente Galilei

• Febbraio 1615 – una copia della lettera a Castelli vine inviata al Sant’Uffizio in Roma. Più tardi Galileo completa la lettera alla


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Granduchessa Cristina che, nonostante non sia pubblica, viene fatta circolare ampiamente.

• Dicembre 1615 – Galileo si reca a Roma per difendere la sua posizione

• Febbraio 1615 – Galileo discute con il Card. Bellarmino che gli suggerisce caldamente di presentare le nuove teorie come “ipotesi” (vedi anche lettera a Foscarini)

• Febbraio 1632 – Pubblica il “Dialogo sopra i due massimi distemi del mondo”

7.2 Il problema di fondo

Vedi Kuhn

7.3 La lettera alla Granduchessa Cristina di Lorena.

Vedi Galileo Galilei “Lettere”

7.4 Galileo e Urbano VIII

La nascita della scienza moderna

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8 La gravitazione universale e la nascita della scienza moderna.

Per questa parte vedi anche le dispense in rete “Dispense_SG_Cap1_09”. Sono appunti scritti per un corso alla Scuola Galileiana, le parti “tecniche” possono essere saltate, ma la parte discorsiva può essere utile.

8.1 Spazio, tempo e la relatività galileiana.

Cushing, Cap. 6 Vedi Galileo Galilei “Dialogo sopra i massimi sistemi” pag. 190

8.2 La cinematica, la caduta dei gravi e l’inerzia.

8.3 Il Libro della Natura.

Il linguaggio matematico è “il” linguaggio della natura. Si induce ad identificare il modello con la realtà.

8.4 Hooke, Newton, Leibniz. La “riscoperta” della gravitazione universale.

8.5 Circolarità del secondo principio della dinamica: lo spazio (sottinteso) assoluto e l’impossibilità di evitare il collasso gravitazionale.

8.6 “Hypotheses non fingo”: la filosofia naturale e la nascita della scienza moderna.

8.7 Lagrange, Laplace. Il determinismo e l’influenza sull’Illuminismo e il Positivismo.

Interludi – luce e maree

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9 Interludi:

9.1 “Della natura e velocità della luce”: da Newton ad Einstein.

9.2 “Flussi e riflussi”: la tormentata storia delle maree e l’errore di Galileo.

Fisica e astrofisica

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10 La nascita dell’astrofisica.

10.1 Il ruolo dell’astrofisica e della cosmologia nello sviluppo della fisica moderna (fisica quantistica, relatività speciale e generale).

Cosmologia e metafisica oggi

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11 I limiti (riscoperti) dell’indagine scientifica.

11.1 Wittgenstein, Kuhn, Popper.


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12 Fisica e metafisica oggi.

12.1 Il nuovo concetto di continuo spazio-temporale.

12.2 Gli “orizzonti”.

12.3 Il principio di causalità rivisitato.

12.4 L’”entanglement” della realtà fenomenologica.

12.5 Evoluzione globale: siamo soli nell’Universo?

12.6 Kronos e Kayròs, fisica e metafisica oggi.


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Storia dell’Astronomia V1 0 - Dipartimento di Fisica e ... Didattica/Storia/Storia... · 2...

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