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NOI SIAMO QUI ?
OPPURE QUI ?
Una storia che va da ‘prima’ di Tolomeo a ‘dopo’ Copernico
da Tolomeo a Copernico
Platone di Atene 428-347 a.C.
Tímaio,
36, B-D
ovvero Della Natura
ca. 360 a.C.
«Il Demiurgo fece il Mondo rotondo e
sferico, nella forma orbiculare che di tutte
le figure è la più perfetta e la più simile a
sé medesimo, pensando che ciò che
rassomiglia a sé medesimo è mille volte
più bello di ciò che non si rassomiglia …
Chioma di Berenice
asthr planhth
(da planaw = vado errando)
da Tolomeo a Copernico
Leone
1 agosto
19 settembre
12 settembre
26 settembre
Cancro
3 ottobre
Vergine
15 agosto
5 settembre
30 agosto
Idra
Sestante
da Tolomeo a Copernico
… ma … aveva detto Platone
«… [è compito degli
astronomi] trovare con quali
moti circolari e uniformi si
possono rappresentare le
apparenze osservate nei moti
dei corpi celesti intorno alla
Terra immobile ...»
Terra
Marte
•
•
•
•
Il problema di Platone
L’universo è sferico, perché la sfera è la forma
perfetta per eccellenza
I moti sono tutti circoli e uniformi
L’apparente moto irregolare dei pianeti deve
derivare da una combinazione di moti circolari e
uniformi
Modello a due sfere
da Tolomeo a Copernico
… seguendo questi precetti di Platone,
il matematico Eudosso sviluppò quella
che è considerato il primo modello
matematico e geometrico per la
descrizione del funzionamento del
Sistema del Mondo:
il sistema delle sfere omocentriche
http://www.mogi-vice.com/Pagine/Scaricamento.html
http://www.youtube.com/watch?v=_SFzDYSqR_4
Eudosso di Cnido
ca. 408-355
Conosciamo il sistema di Eudosso solo
da una descrizione di Simplicio
(V sec., commentatore di Aristotele).
Schiaparelli ne fornì una
ricostruzione matematica.
da Tolomeo a Copernico
Il sistema omocentrico
comprendeva 4 sfere per
ogni pianeta, 3 per Sole e
Luna e 1 per le stelle
fisse TOTALE = 27 sfere
Le sfere di Eudosso
erano sfere matematiche,
non materiali e
rappresentavano una
descrizione matematica
dei moti celesti, NON
UN MODELLO FISICO
da Tolomeo a Copernico
Aristotele di Stagira
384-322 a.C.
convinto della differenza tra il
mondo matematico di pure forme
e il mondo fisico,
commistione di forma e materia,
rese materiali le sfere di Eudosso,
pensandole costituite da una materia
perfetta e immutabile, trasparente e invisibile:
la quintessenza (o etere o cristallino)
da Tolomeo a Copernico
… e, per eliminare tutte le frizioni
fra sfere adiacenti, introdusse delle
sfere reagenti intermedie …
infine, ne risultarono 47 sfere !!
Tutte queste sfere erano legate l’una all’altra
attraverso i differenti poli di rotazione
e messe tutte in movimento dalla nona sfera:
il primum mobile.
da Tolomeo a Copernico
Il sistema “meccanico” di Aristotele
offriva, per la prima volta nella storia,
una rappresentazione
del Mondo come un tutto,
con le sue parti interconnesse,
ognuna delle quali seguiva
la sua naturale legge del moto
… un Mondo senza un inizio
e senza una fine !
da Tolomeo a Copernico
Il “movimento” in Aristotele
Per Aristotele, il “movimento”
rappresenta
la prima e principale
caratteristica
di ogni cosa nel Mondo.
Ogni cosa in grado di muoversi è mossa
da qualcos’altro: una ‘forza motrice’.
p.e.: negli animali, l’anima è la forza,
mentre il corpo è la cosa mossa
da Tolomeo a Copernico
Seguendo il moto NATURALE,
ogni elemento deve muoversi
verso il suo luogo naturale:
– aria
– terra
– fuoco
– acqua
atmosfera
centro
nell’aria
superficie
… e tutte le cose possono muoversi solo secondo
il principale elemento di cui sono costituite …
da Tolomeo a Copernico
... a meno che si applichi una
forza capace di modificare il
moto “naturale”, ottenendo
così un moto VIOLENTO !
i moti VIOLENTI
non possono mantenersi
‘NATURALMENTE’
e non è possibile avere un moto violento
senza una ‘forza motrice’
da Tolomeo a Copernico
p.e.:
un carro è ‘naturalmente’ forzato
a muoversi verso il centro della
Terra e così rimane
‘NATURALMENTE’ fermo.
Attaccando un cavallo al carro, questo si
muove di moto ‘VIOLENTO’, sino a che
funziona la forza motrice del cavallo.
da Tolomeo a Copernico
Quando si lancia una freccia con un
arco, il moto VIOLENTO che si
imprime alla freccia si deve fermare
quando questa si stacca dall’arco …
… ma ciò non accade e la
freccia vola sino al bersaglio !!
di conseguenza, l’aria deve essere la ‘forza
motrice’ della freccia … ma come agisce l’aria ?
da Tolomeo a Copernico
e per i corpi celesti ??
La sostanza dei corpi celesti à la
‘quintessenza’
– perfetta, immutabile,
trasparente e invisibile –
e il suo moto NATURALE
è circolare e uniforme !!
da Tolomeo a Copernico
Conseguenze della
“teoria del moto” in Aristotele
- un moto spontaneo non può esistere;
- un moto non-naturale non può
mantenersi da solo;
- non è accettata la conservazione del moto;
- il moto di un corpo dipende dalla sostanza del
corpo stesso e non dal suo stato;
- il principio d’inerzia non può essere valido !!!!!
Per mantenere un corpo
in movimento c’è bisogno
di una forza costante…
F = mv
da Tolomeo a Copernico
IL PRINCIPIO DI INERZIA
espresso da Galileo
«... [un corpo naturale] rimossi tutti gli
impedimenti esterni … in quello stato si
conserverà nel qual una volta sarà stato
posto; cioè se sarà messo in stato di quiete,
quello conserverà e se sarà posto in
movimento … nell’istesso si manterrà … »
14 agosto 1612, seconda lettera a Welser
in Istoria e dimostrazioni intorno alle macchie solari e loro accidenti
[Opera Nazionale, IV, 134]
da Tolomeo a Copernico
Conseguenze della
“teoria del moto” in Aristotele
Il moto ‘circolare e uniforme’ dei
corpi celesti è originato da una
intelligenza celeste, eterna e immateriale,
il MOTORE IMMOBILE
che ha dato il movimento al primum mobile.
Viene così legata in modo ‘indissolubile’
la FISICA alla METAFISICA
… ma …
… con il passare del tempo,
il sistema di Eudosso e Aristotele,
NON riusciva più a soddisfare
quegli astronomi che si occupavano
di osservare i moti dei corpi celesti
e di prevederne le posizioni in cielo
Aristarco ca. 310-230 a.C.
E così, un secolo più tardi,
ARISTARCO di Samo,
uno dei più famosi astronomi dell’epoca,
propose che
NON fosse la TERRA
a rimanere immobile al centro del Cosmo,
bensì il SOLE
e che intorno a questo ruotassero la Terra
e tutti gli altri pianeti e le stelle.
Aristarco ca. 310-230 a.C.
da Tolomeo a Copernico
« Aristarco di Samo ha supposto che le
stelle e il Sole siano immobili … e che la
Terra si muova attorno al Sole in un
cerchio infinitamente piccolo rispetto alla
distanza delle stelle »
Archimede, Arenario
Come mai il modello proposto da Aristarco non
ebbe successo?
• È in contrasto con il senso comune dell’epoca
• Non vediamo alcun oggetto lanciato in aria a
causa della «forza centrifuga» causata dalla
rotazione terrestre
• NON ESISTONO PROVE DIRETTE E
SEMPLICI DELLA ROTAZIONE
TERRESTRE
Parallasse annua
delle stelle fisse
da Tolomeo a Copernico
Parallasse annua
delle stelle fisse
da Tolomeo a Copernico
La prima parallasse fu misurata
solo nel 1838 da Bessel, per 61 Cygni.
Proxima Centauri è la stella più vicina,
quindi con la parallasse più grande
(π = 0, 77" = 40.000 miliardi di chilometri
= 4,23 anni luce)
parsec = distanza di una stella che ha una
parallasse annua π = 1"
3 x 1016 m = 3,26 anni luce = 2 x 105 UA
… ma Aristarco NON riuscì
a dimostrare le sue ipotesi
eliocentriche …
… la “mancanza” di prove
osservative e di una fisica
che potesse giustificare
il moto della pesante Terra
in un Cosmo incorruttibile
spinse gli astronomi
a cercare nuovi
modelli geocentrici …
da Tolomeo a Copernico
Ipparco di Nicea, 190-120 a.C.
Sole, Luna e pianeti
ruotano con moto
circolare e
uniforme su
epicicli e deferenti,
intorno alla
Terra immobile
Il sistema di Apollonio-Ipparco
epiciclo
da Tolomeo a Copernico
p.e. ... i moti dei
pianeti interni ed
esterni descritti da
un ‘epiciclo
maggiore’ o da un
‘eccentrico mobile’
anche il moto in
latitudine può
essere spiegato
facilmente
deferente
Il sistema di Apollonio-Ipparco
da Tolomeo a Copernico
… passano i secoli …
il modello si perfeziona
da Tolomeo a Copernico
Tolomeo ca. 100-170 d.C.
Maqhmatikh suntaxis
Compendio di matematica
(Almagesto)
«… noi crediamo che il fine che l’astronomo
deve raggiungere è il seguente: dimostrare che
tutti i fenomeni del cielo sono prodotti da
movimenti circolari e uniformi …»
«... ogni pianeta possiede una forza vitale
che lo fa muovere insieme agli oggetti ad
esso legati ...»
«... in Natura, il vuoto o ogni altra cosa
senza senso o ragione è inimmaginabile ...»
da Tolomeo a Copernico
Tolomeo ca. 100-170 d.C.
Maqhmatikh suntaxis
Compendio di matematica
(Almagesto)
• la Terra, immobile, occupa il centro dell’Universo;
• l’Universo è diviso in due mondi:
Cosmo: mondo di purezza e immutabilità,
Mondo sublunare: mondo di impurità e mutamenti;
• il moto circolare uniforme è l’unico moto possibile
per i corpi celesti.
da Tolomeo a Copernico
Modello geostatico per Marte
(Ipparco - Tolomeo)
Terra
Marte
Modello eliocentrico per Marte
(Copernico - Galileo)
Sole
Terra
Marte
… e così …
da Tolomeo a Copernico
• il sistema ‘epiciclo-deferente’ di Tolomeo
che spiegava i moti dei corpi celesti e
ne prevedeva le variazioni nel tempo
• e il Cosmo gerarchico di Aristotele
che ne spiegava la natura fisica
costituirono il SISTEMA DEL MONDO che
passò ai posteri per i secoli a venire …
Significativo esempio delle idee cosmologiche è certamente
la Divina Commedia (1304-21), la quale si rifà, per la sua
concezione dell’Universo, sia alle descrizioni degli
astronomi arabi, sia, soprattutto, ad Aristotele, ovviamente
attraverso
il commento
di Tommaso.
Un Cosmo
perfettamente
gerarchico!
l'Inferno di un anonimo miniatore
secondo una rappresentazione
di Botticelli andata perduta
… ma
… nella storia del pensiero nulla va mai
perso e anche le antiche idee eliocentriche
di Aristarco non erano mai state
del tutto dimenticate.
… così leggiamo 13 secoli dopo Tolomeo:
Nicolò Cusano 1401-1464
De Docta Ignorantia 1440
«La Terra, pertanto, che non può essere
il centro, non può mancare di moto.
«Oramai ci è chiaro che questa nostra Terra
veramente si muove, per quanto ciò non ci appaia …
«È dunque la Terra una nobile stella e
l’Universo può benissimo essere tutto abitato
Giordano Bruno (1548-1600)
De l’infinito universi et mondi 1584
«… non son sfere, non sono gli orbi deferenti ...
Sono, dunque, soli innumerevoli e terre infinite,
che similmente circuiscono
quei soli, come veggiamo
questi sette circuire
questo Sole
17 febbraio 1600
a noi vicino ... »
Campo de’ Fiori
1543
Nicolai Copernici
De Revolutionibus Orbium Coelestium
Nicolaus Kopperlingk
1473-1543
Thorun
nato in Polonia, studiò Astronomia
a
Bologna, dal 1496 al 1500,
Medicina a Padova per tre anni
e si laureò in Diritto Canonico
a Ferrara …
Padova
Bologna
tornò al suo canonicato
di Frauenburg …
dove, oltre a combattere
i Cavalieri Teutonici, …
… si fece costruire una torre
per le osservazioni …
… e si dedicò ai
suoi studi
… una teoria scientifica nasce
in un contesto di convinzioni,
credenze e valutazioni
che non sono solamente
scientifiche, bensì metafisiche,
religiose, estetiche …
e investono tutta la
cultura di un’epoca …
… e questo è anche
il caso di Copernico
cosa dice il De Revolutionibus ?
«Diligente lettore, in quest’opera troverai i Moti delle
stelle fisse e di quelle erranti, ricostruiti sulle basi sia di
antiche che di recenti osservazioni; abbelliti da nuove e
meravigliose ipotesi […]
Prendilo, quindi, leggilo e gioiscine.»
«Che nessuno inesperto di geometria
si azzardi a entrare»
cosa dice il De Revolutionibus ?
la Terra non è il centro
dell’Universo, ma soltanto
dell’orbita della Luna
le stelle si trovano a
distanza enorme rispetto
all’orbita della Terra
cosa dice il De Revolutionibus ?
il Sole è il centro del
sistema planetario e di
conseguenza dell'Universo
cosa dice il De Revolutionibus ?
libro I
«E in mezzo a tutti gli astri sta il Sole.
In effetti, chi, in questo tempio bellissimo, potrebbe
collocare questa lampada in un luogo diverso o
migliore da cui possa illuminare tutto quanto insieme?
Per questo, non a torto, alcuni lo chiamano lucerna del
mondo, altri mente, altri guida. Trismegisto lo chiama Dio
visibile, Sofocle, nell’Elettra, l’onniveggente.
Così, certamente, il Sole, come su un trono regale,
governa la famiglia degli astri che gli sta intorno».
Successi del modello copernicano
La spiegazione del moto retrogrado
dei pianeti
Misura dei
periodi di
rivoluzione e
dei raggi delle
orbite dei
pianeti
Limiti del modello copernicano
Un modello complicato e impreciso
La fisica copernicana
quali problemi rimangono ancora
aperti?
- il problema della parallasse stellare;
- il problema delle dimensioni delle stelle;
- il problema di un Universo infinito;
- il problema della fisica;
- il problema della teologia.
… a queste obiezioni né Copernico né gli
astronomi e i fisici che sostenevano le sue
idee erano in grado di dare risposta
la cosmologia di Copernico
era incompatibile
con la fisica aristotelica
Copernico non proponeva
anche una nuova fisica
gli astronomi
che volevano adottare
il nuovo sistema copernicano
dovevano definire una nuova fisica
Bologna
Museo della Specola
bozzetto a Copernico
E così, per portare a
compimento
la “RIVOLUZIONE”
iniziata da Copernico
Isaac Newton
1642-1727
Galileo Galilei
1564-1642
Johannes Kepler
1571-1630
si deve attendere il
nuovo secolo e la
comparsa sulla scena
di nuovi
personaggi …
… ma prima dell’avvento
della ‘nuova astronomia’
e della ‘nuova fisica’ …
… va sottolineato un punto riguardo
all’aspetto dell’Universo
Aristotele riteneva che il moto fosse distribuito al
mondo sottostante dal Primum Mobile
– il nono cielo o cielo cristallino –
la sfera esterna a quella delle stelle fisse
– l’ottavo cielo –
che trasportava quest’ultima con un giro in 24 ore …
Nella descrizione medievale del Cosmo,
il primo mobile è il primo a muoversi,
ricevendo il moto da DIO.
Sopra al primo mobile c’è l’Empireo,
motore immobile in quanto perfetto,
che imprime ai cieli sottostanti un moto via via
sempre più lento, sino alla Terra.
Il moto naturale, pertanto,
dipendeva da quella sfera
– il Primum Mobile –
e NON era quindi
un moto autonomo.
Quando Copernico fece rivoluzionare la Terra intorno
al Sole, fermo al centro, si trovò di fronte al problema
di spiegare l’alternarsi del giorno e della notte
e lo risolse naturalmente
facendo ruotare la Terra su se stessa in 24 ore.
La conseguenza fu che dovette fermare la sfera delle
stelle fisse e eliminare il primo mobile; così facendo, il
moto perse la sua causa prima e divenne autonomo …
«... l’Universo di Copernico non è lo
spazio infinito della fisica classica.
Ha dei limiti, come quello di
Aristotele.
È grande, molto più grande, tanto
grande che è ‘non misurabile’ e,
senza alcun dubbio, è FINITO,
contenuto nella sfera delle stelle fisse
e limitato da questa.»
A. Koyré, in Histoire générale des sciences
(a cura di R. Taton), 1957
SFERA IMMOBILE DELLE
STELLE FISSE