La Rivoluzione SCIENTIFICA

LA RIVOLUZIONE
SCIENTIFICA
Presentazione a cura di Lauro Colasanti
La rivoluzione scientifica
 Tra la metà del Cinquecento e la metà Seicento
 In Europa.
 Vengono abbandonate importanti teorie scientifiche ritenute
valide per decine di secoli e avviene un radicale mutamento
nella concezione e nel metodo della scienza.
 Ciò porterà a
 un profondo ripensamento
 del ruolo dell’uomo nel cosmo,
 degli ambiti rispettivi della scienza, della filosofia e della
religione,
 uno sviluppo rapido e solido di nuove teorie scientifiche,
 una supremazia della civiltà europea sulle altre civiltà
mondiali.
La rivoluzione scientifica
Presentazione a cura di Lauro Colasanti
2
COME STUDIARE LA
RIVOLUZIONE SCIENTIFICA
Presentazione a cura di Lauro Colasanti
3
Come studiare la rivoluzione scientifica?
1. Specificare i settori e le teorie della scienza che subiscono i
principali mutamenti.
2. Individuare i principali attori della rivoluzione scientifica.
3. Determinare le caratteristiche del nuovo modello di
scienza e confrontarle con quelle del modello precedente.
4. Individuare sia i fattori che hanno che hanno favorito tale
rivoluzione in Europa in quel momento, sia le forze che si
sono opposte a tale cambiamento.
5. Riflettere sulle conseguenze della rivoluzione scientifica
 Nuova concezione dell’uomo, della natura, della scienza, delle
relazioni tra scienza e filosofia e tra scienza e religione
 Mutamenti provocati in ambito sociale ed economico.
La rivoluzione scientifica
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4
Come studiare la rivoluzione scientifica?
 Quando e dove.
 Tabella/schema dei principali eventi/scoperte/scienziati
data
data
data
data
• scoperta
• evento
• libro
• evento
• evento
• scoperta
• evento
• evento
• evento
• teoria
• scoperta
• evento
La rivoluzione scientifica
Presentazione a cura di Lauro Colasanti
5
Come studiare la rivoluzione scientifica?
 Nuove scoperte e nuove teorie.
 Tabella/schema delle principali scoperte/teorie/scienziati
Scienziato
Anno/i
La rivoluzione scientifica
Teoria/Scoperta
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Descrizione
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Come studiare la rivoluzione scientifica?
 Scienza aristotelica e scienza galileiana.
 Tabelle di confronto tra i due modelli di scienza
Scienza aristotelica
Scienza galileiana
• Qualitativa
• Quantitativa
• . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
• . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
• . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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• . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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La rivoluzione scientifica
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7
Come studiare la rivoluzione scientifica?
 Fattori culturali, sociali, politici che hanno favorito la
rivoluzione scientifica.
 Perché la rivoluzione scientifica è avvenuta proprio in Europa e proprio in
quel momento?
 Mappa concettuale sulle cause della rivoluzione scientifica.
Le cause della Rivoluzione Scientifica
La rivoluzione scientifica
La rivoluzione scientifica
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Come studiare la rivoluzione scientifica?
 Le forze che si sono opposte alla rivoluzione scientifica.
 Tabella/schema dei principali oppositori alle nuove scoperte/teorie
Soggetto
La rivoluzione scientifica
Anno/i
Perché
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Come studiare la rivoluzione scientifica?
 Le conseguenze culturali, sociali, economiche, politiche
della rivoluzione scientifica.
 Mappa concettuale sulle conseguenze della rivoluzione scientifica.
Le conseguenze della Rivoluzione Scientifica
La rivoluzione scientifica
La rivoluzione scientifica
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Una periodizzazione un po’ più precisa
1543
Niccolò Copernico
De revolutionibus
orbium coelestium
La rivoluzione scientifica
1687
Isaac Newton
Philosophiae Naturalis
Principia Mathematica
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Un utile concetto: paradigma scientifico
Vecchio paradigma
scientifico
Nuovo paradigma
scientifico
Thomas Kuhn nel suo libro La struttura delle rivoluzioni scientifiche
definisce come paradigma scientifico tutto quell’insieme di
• premesse (culturali, metafisiche, ecc.)
• cornici concettuali,
• demarcazioni delle aree di ricerca legittima,
• teorie di base,
• metodi di ricerca accettati,
• valori sui quali basarsi,
condiviso normalmente dai membri di una data comunità scientifica.
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Rivoluzione astronomica e rivoluzione scientifica
 Rivoluzione in Astronomia
Radicale mutamento nella concezione del cosmo:
 Dal sistema geocentrico al sistema eliocentrico.
 Dal sistema aristotelico-tolemaico al sistema copernicano
 Rivoluzione nelle altre branche della scienza e soprattutto
della Fisica.
 Dall’astronomia la rivoluzione si sposta nel campo della fisica e
in particolare della meccanica.
 Non cambiano solo le teorie scientifiche ma il concetto stesso (il
paradigma) di scienza e di natura.
 Dalla scienza aristotelica alla scienza galileiana
 La rivoluzione astronomica ha dato l’avvio alla rivoluzione
scientifica
La rivoluzione scientifica
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LA RIVOLUZIONE ASTRONOMICA
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La vecchia astronomia
 Il sistema astronomico accettato per più di 1500 anni e messo in
crisi dalla rivoluzione astronomica viene chiamato sistema
geocentrico o sistema aristotelico o sistema aristotelico-tolemaico.
 In realtà non si tratta di un’unica concezione ma di un condensato
di idee che provengono da:
 l’osservazione del movimento degli astri,
 le concezioni metafisiche di Platone (427-348 a.C.),
 la ipotesi matematiche di Eudosso (408-355 a.C.),
 la cosmologia e la fisica di Aristotele (384-322 a.C.),
 la sintesi astronomica matematica di Tolomeo (100-175 d.C.),
 l’autorità della Bibbia.
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Le basi comuni della vecchia astronomia
 La sfera è la forma perfetta dei corpi celesti.
 L’universo è sferico e finito.
 L’universo è composto da varie sfere concentriche.
 Il movimento circolare
uniforme è il movimento
perfetto.
 Tutti i corpi celesti si
muovono in modo circolare
uniforme attorno alla Terra.
 La Terra è posta al centro, o
vicino al centro, dell’universo.
 I corpi celesti sono perfetti,
eterni, incorruttibili.
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La fisica aristotelica
 La fisica è la scienza dell’essere in divenire, in
movimento.
 Esistono quattro tipi di movimento/divenire:
 Sostanziale
 Le cose nascono e muoiono
 Quantitativo
 Le cose crescono o diminuiscono
 Qualitativo
 Le cose cambiano colore, sapore, ecc.
 Locale
 Le cose si spostano da un luogo all’altro
 Il movimento locale può essere naturale o innaturale (violento).
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La fisica aristotelica
 Spiegare un fenomeno significa spiegarne le cause.
 Esistono quattro tipi di causa:
 materiale
 Di cosa è fatto?
 formale
 Qual è la sua essenza?
 efficiente
 Cosa lo provoca/lo mette in moto?
 finale
 A che serve? Qual è il suo scopo?
Pioggia
La rivoluzione scientifica
1.
2.
3.
4.
Di che è fatta?
Qual è la sua essenza?
Cosa la provoca?
A che serve?
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La cosmologia aristotelica
 Il cosmo è formato da sfere
concentriche.
 La sfera più esterna è quella
delle stelle fisse.
 La sfera più interna è quella
della Terra.
 La Terra è immobile al centro
dell’universo.
 Fra la sfera delle stelle fisse e quella della Terra ci sono
le sfere dei pianeti.
 Tutti i corpi celesti si muovono, insieme alle loro sfere,
con moto circolare uniforme attorno alla Terra.
 Al di là della sfera delle stelle fisse non c’è nulla: il
cosmo è finito e chiuso.
La rivoluzione scientifica
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19
La cosmologia aristotelica
 Il cosmo secondo Aristotele è diviso in due parte
nettamente distinte:
 sfere celesti
 sfera terrestre o sublunare
 Le leggi fisiche che valgono per i corpi celesti non sono le
stesse che valgono per i corpi terrestri.
 I corpi terrestri sono fatti dalla composizione di quattro
elementi fondamentali:




Terra
Acqua
Aria
Fuoco
 I corpi celesti sono fatti da un quinto elemento
incorruttibile:
 Etere
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20
La cosmologia aristotelica
La rivoluzione scientifica
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21
La cosmologia aristotelica




Corpi celesti
Movimento sostanziale
Movimento quantitativo
Movimento qualitativo
Movimento locale
 violento
 naturale
 I corpi celesti sono eterni,
perfetti, incorruttibili.
 Si muovono in eterno in
modo circolare uniforme
La rivoluzione scientifica




Corpi terrestri
Movimento sostanziale
Movimento quantitativo
Movimento qualitativo
Movimento locale
 violento
 naturale
Naturali
Linea retta
• da alto a basso
• da basso a alto
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Violenti
Linee qualsiasi.
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Problemi della vecchia astronomia
 Le sfere celesti devono essere interpretate solo come enti
ideali, astratti o come enti concreti, materiali?
 Eudosso e Tolomeo sono più propensi verso la prima ipotesi.
 Aristotele le considera come sfere cristalline, concrete fatte di un
materiale particolare: l’etere.
 La concezione di Aristotele è la più diffusa.
 L’ipotesi di una sfera celeste che si muove con moto
uniforme per ogni corpo celeste non si accorda con
l’osservazione, poiché l’esperienza ci dice che
 I pianeti non si muovono con moto uniforme ma accelerano,
decelerano, addirittura invertono il loro cammino.
 I pianeti non mostrano sempre la stessa luminosità.
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Moto retrogrado dei pianeti
Osservando Marte per alcune
settimane si nota che rispetto
alle stelle fisse si muove da Ovest
a Est, ma “talvolta” cambia
direzione, si muove da Est a
Ovest, prima di riprendere il suo
movimento normale.
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La soluzione di Eudosso di Cnido
 A Eudosso di Cnido (408 – 355 a.C.), platonico, si deve la
teoria delle sfere omocentriche, ripresa più tardi da
Aristotele.
 Il cosmo è fatto di sfere concentriche.
 Ma le sfere della Luna e del Sole sono costituite da 3 sfere
ognuna; e quelle degli altri cinque pianeti da 4 sfere
ognuna; solo quella delle stelle fisse è unica.
 Questo sistema «a più sfere» riusciva, parzialmente a
spiegare il moto retrogrado dei pianeti.
 Pur mantenendo il principio platonico della perfezione del
cerchio e della sfera e del moto circolare uniforme.
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25
La soluzione di Eudosso di Cnido
La rivoluzione scientifica
•
Le due sfere, una nell’altra, sono
concentriche.
•
Gli assi delle due sfere non hanno la stessa
inclinazione.
•
Il pianeta è inserito sull’equatore della sfera
interne.
•
L’asse della sfera interna è inserito nella
sfera esterna, quindi la sfera interna segue
il movimento di quella esterna.
•
La sfera esterna ruota in senso antiorario.
•
La sfera interna ruota in senso orario.
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La soluzione di Eudosso di Cnido
•
La sfera esterna ruota in senso antiorario.
•
La sfera interna ruota in senso orario.
Le due sfere sono inserite in una terza sfera che ruota attorno alla Terra
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27
La cosmologia aristotelica
 Aristotele (384-322 a.C.) accetta in pieno la teoria di
Eudosso, ma attribuisce una realtà fisica alle sfere
cristalline.
 Aristotele è costretto a combinare i gruppi separati di
sfere in un unico complicatissimo sistema meccanico di
sfere concentriche legate le une alle altre. Per riuscire a
dare spiegazione ai complicati moti dei pianeti, il suo
sistema arriva a prevedere un totale di 55 sfere diverse!
 Con Aristotele il modello delle sfere cristalline concentriche
da semplice modello matematico diviene parte di una
descrizione “fisica” del mondo.
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Le precisazioni geometriche di Tolomeo
 È con Claudio Tolomeo (100-175 d.C.)
che l’astronomia antica raggiunge la sua
massima precisione e rimane identica
per circa 1500 anni.
 L’ipotesi delle sfere cristalline non
riusciva a spiegare:
 la periodica variazione di luminosità
dei pianeti,
 i moti “a cappi” dei pianeti in cielo.
 La teoria geometrica di Tolomeo esposta nel suo
Almagesto ruota attorno ai concetti di:
 Epiciclo
 Deferente
 Equante
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29
Gli epicicli e i deferenti di Tolomeo
• Il cerchio blu rappresenta il
deferente del pianeta attorno
alla Terra.
• Il pianeta non ruota
direttamente sul deferente,
• ma sull’epiciclo rappresentato
in rosso.
• I moti più complessi sono
spiegati introducendo un moto
di un epiciclo su un epiciclo.
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30
Gli epicicli e i deferenti di Tolomeo
• Il cerchio bianco è il deferente,
che trasporta con sé il cerchio
rosso (l’epiciclo) attorno alla
Terra.
• Il pianeta Marte (il piccolo
punto rosso sul cerchietto
rosso) quindi rotola nel cielo
combinando I due diversi
movimenti circolari uniformi.
• Il percorso risultante sembra
invertire sullo sfondo delle
stelle fisse.
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Il punto Equante di Tolomeo
Moto eccentrico
Moto circolare
strettamente uniforme
La rivoluzione scientifica
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Il punto Equante di Tolomeo
 Il corpo celeste si muove su
un cerchio che non ha la
Terra al suo centro.
 Il corpo celeste varia la
velocità nella sua orbita (più
veloce in basso, più lento in
alto).
 Il moto è uniforme solo nel
senso che copre angoli
uguali in tempi uguali
rispetto ad un punto
centrale.
 Questo punto è chiamato
punto equante che non è
né al centro del cerchio né
al centro della Terra.
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33
Niccolò Copernico
(1473 – 1543)
De revolutionibus
orbium coelestium
1543
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34
Niccolò Copernico
De revolutionibus
orbium coelestium
(1473 – 1543)
Avendo meditato a lungo su questa incertezza
della tradizione matematica nel determinare i
moti del mondo delle sfere, cominciò a turbarmi
il fatto che i filosofi non potessero fissarsi su
nessuna teoria sicura del moto del meccanismo
di un universo “ …creato da Dio che è .. “ordine
supremo, sebbene facessero osservazioni così
accurate …sui minimi dettagli di quell’universo .
Per questo mi sono assunto il compito di cercare
se qualcuno avesse mai pensato che le sfere
potessero muoversi secondo moti diversi da
quelli che propongono gli insegnanti di
matematica nelle scuole”.
Citati filosofi greci (Aristarco, Iceta, Filolao, Eraclito), che
avevano ipotizzato il moto e la rotazione della Terra, prosegue:
1543
“…pensai che anche a me sarebbe stato
concesso di ricercare se, assunto per ipotesi un
certo moto della terra, fosse possibile trovare
dimostrazioni della rivoluzione delle sfere celesti
più sicure delle loro”.
Adattato da Kuhn, La rivoluzione Copernicana (Einaudi)
La rivoluzione scientifica
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35
Il sistema copernicano
Il Sole è immobile al
centro del cosmo
La Terra gira
1. su se stessa in un giorno (rotazione)
2. attorno al Sole in un anno (rivoluzione)
La rivoluzione scientifica
• La Luna gira attorno alla Terra.
• Tutti gli altri corpi celesti girano
attorno al Sole
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Il sistema copernicano
• Il De Revolutionibus era in se stessa
un’opera strettamente tecnica e
professionale.
• Era l’astronomia planetaria, non la
cosmologia o la filosofia, che Copernico
trovava mostruosa e fu la riforma
dell’astronomia matematica che, sola, lo
spinse a far muovere la Terra.
• L’opera di Copernico si muove ancora
all’interno del paradigma cosmologico
aristotelico:
• L’universo è finito, sferico, chiuso
dalla sfera delle stelle fisse.
• I corpi celesti sono eterni ed
incorruttibili.
• I loro moti sono circolari uniformi.
La rivoluzione scientifica
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37
Il sistema copernicano
• ..spiegava i moti in uno schema semplice e generale, ma con
meno precisione dei modelli tolemaici, che avevano cumulato, in
secoli, un gran numero di elementi correttivi “ad hoc”
• ..aveva ugualmente necessità di orbite eccentriche, per spiegare
con orbite circolari le irregolarità dei moti.
• ..consentiva, sulla base di osservazioni semplici, di stabilire le
proporzioni tra le distanze all’interno del Sistema Solare
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38
Il sistema copernicano
Modello Geocentrico
Modello Eliocentrico
Entrambi i modelli riescono a descrivere il moto retrogrado, ma il modello eliocentrico
spiega in modo semplice e automatico questo fenomeno
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39
Tycho Brahe (1546 - 1601)
• Astronomo danese.
• Grande osservatore e innovatore delle
tecniche di osservazione.
• Studioso del moto delle comete.
• De mundi aetherei recentioribus
phaenomenis
(1588).
• La cometa studiata si muoveva attorno
al Sole con un orbita circolare esterna
a quella di Venere e intersecava quella
dei pianeti.
• Dal concetto di orbe a quello di orbita.
• Il sistema ticonico.
La rivoluzione scientifica
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40
Il sistema ticonico
• La Terra è immobile al centro dell’universo.
• La Luna, il Sole e le stelle fisse ruotano attorno alla Terra.
• I cinque pianeti ruotano attorno al Sole.
La rivoluzione scientifica
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41
Johannes von Kepler (1571 – 1630)
 Come molti protagonisti della
rivoluzione astronomica subisce
una profonda influenza
pitagorica e platonica.
 Ricerca le regolarità
matematiche soggiacenti la
realtà fisica.
 Abbandona la millenaria fede
nel moto circolare dei pianeti
 Formula le sue tre famose leggi
sul moto ellittico dei pianeti
La rivoluzione scientifica
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42
I solidi platonici alla base del cosmo di Keplero
Cubo, tetraedro, dodecaedro, icosaedro e ottaedro con le sfere inscritte e
circoscritte sono alla base della struttura del mondo
La rivoluzione scientifica
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43
La prima legge di Keplero
La rivoluzione scientifica
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44
La seconda legge di Keplero
La rivoluzione scientifica
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45
La terza legge di Keplero
I quadrati dei tempi che i pianeti impiegano a percorrere le loro
orbite sono proporzionali ai cubi delle loro distanze medie dal Sole.
TP12
-----------
DP13
La rivoluzione scientifica
=
TP22
-----------
DP23
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46
Giordano Bruno (1548 – 1600)
 Più filosofo e metafisico che
scienziato e astronomo.
 Porta il copernicanesimo alle
estreme conseguenze.
 Scardina alcune concezioni e
premesse generali che erano
date per scontate non solo da
Aristotele ma anche da
Copernico.
 Entra in aspro conflitto con la
Chiesa.
 Fu bruciato vivo come eretico.
La rivoluzione scientifica
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47
L’infinito di Giordano Bruno
 L’universo non ha confini.
 Le stelle potrebbero essere altrettanti soli di altrettanti
mondi.
 Anche questi mondi, queste infinite terre potrebbero essere
abitate.
 L’universo avendo una causa Infinita deve essere infinito.
 La struttura dell’universo è identica; non esiste una fisica
del cielo e una della terra.
 Lo spazio è omogeneo; non esiste un centro e una periferia,
non esistono luoghi privilegiati.
 Panteismo.
La rivoluzione scientifica
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48
Galileo Galilei
(1564 – 1642)
 Perfeziona il cannocchiale e lo usa per
esplorare i corpi celesti.
 Sidereus nuncius (1610)
 Ammonizione a non professare il
copernicanesimo da parte del
cardinale Bellarmino (1616)
 Il Saggiatore ( 1623)
 Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, il tolemaico
e il copernicano (1632)
 Processo e abiura ad opera Santo Uffizio (1633)
 Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove
scienze (1638)
La rivoluzione scientifica
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49
Le scoperte astronomiche di Galileo
 La luna non è una sfera perfetta:
 Presenta contorni irregolari, montagne, pianure, ecc.
La rivoluzione scientifica
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50
Le scoperte astronomiche di Galileo
 Osserva delle macchie sulla superficie del Sole
che variano nel tempo.
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51
Le scoperte astronomiche di Galileo
 Scopre quattro satelliti attorno a Giove.
 I cosiddetti pianeti medicei.
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52
Le scoperte astronomiche di Galileo
 Scopre le fasi di Venere
 Che appare illuminata dal Sole come la Luna.
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53
Le scoperte astronomiche di Galileo
 I corpi celesti non sono come riteneva Aristotele
perfetti e incorruttibili
 La Terra non è l’unico centro di rotazione nel
cosmo.
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54
Dalla rivoluzione astronomica a quella scientifica
 Il contributo fondamentale di Galileo a sostegno della teoria
copernicana è quello di rendersi conto che bisogna
scardinare le basi della fisica aristotelica su cui si basavano
le principali obiezioni al sistema eliocentrico.
 Galileo sposta la rivoluzione dal campo dell’astronomia al
campo più ampio della fisica.
 La sua opera contribuisce a costruire in modo determinante
un nuovo paradigma scientifico.
 Si scontra con il conservatorismo ideologico della Chiesa e
propone un’interessante soluzione su come si possa essere
contemporaneamente un buon cristiano e un buon
scienziato.
La rivoluzione scientifica
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55