Galileo e Newton

La rivoluzione scientifica
Copernico, Galileo, Newton
La rivoluzione scientifica
è quel movimento di idee
che nel corso del XVI e XVII secolo
portò all’abbandono
della precedente immagine
della realtà, fondata sulla filosofia,
per sostituirla con la moderna
scienza sperimentale.
Ebbe inizio nel 1543
con la pubblicazione della
“Rivoluzione Delle Sfere Celesti”
di Copernico
e terminò nel 1687 con la pubblicazione
dei
Principi Matematici Di Filosofia Naturale
di Isaac Newton
Con la rivoluzione scientifica
la scienza della natura
divenne una disciplina autonoma,
separata dalla filosofia
e indipendente dalla religione.
Con la rivoluzione scientifica nasceva
un nuovo modo di fare scienza,
che solo nell’indagine diretta degli eventi
trovava le sue verità.
L’uomo della grande svolta
fu Galileo Galilei
che contribuì alla nascita
della fisica moderna,
avviando al tramonto
la fisica aristotelica.
Per Galileo la vera conoscenza
delle leggi fisiche e naturali
è una conoscenza quantitativa.
La natura si esprime quantitativamente,
ovvero si esprime
per mezzo del linguaggio matematico.
Ogni fenomeno naturale
è, infatti, riconducibile
a una rappresentazione matematica.
“Il Sapere è scritto nel libro della natura
che ci sta continuamente aperto davanti,
ma non si può leggerlo se prima non si
impara la lingua in cui è scritto, e questa
lingua è la matematica”.
Aristotele aveva insegnato
che gli oggetti pesanti
cadono più velocemente di quelli leggeri.
Galileo decise di sottoporre
questa affermazione a sperimentazione
e dimostrò
che gli oggetti pesanti e quelli leggeri
cadono alla stessa velocità,
tranne che nella misura
in cui vengono rallentati
dall’attrito dell’aria.
Galileo decise
di sottoporre questa affermazione
a una verifica sperimentale.
Con una serie di esperimenti
individuò nell’attrazione
esercitata dal centro della Terra
la causa della caduta di gravi
e misurò le caratteristiche del loro
movimento.
Quando la resistenza dell’aria
è trascurabile,
tutti i corpi cadono con la stessa
accelerazione g,
detta accelerazione di gravità
che sulla superficie terrestre
è rappresentata dalla formula
g = 9,8 m/s2
L’accelerazione con cui i corpi cadono a terra per effetto della
gravità non dipende dalla loro massa. In una camera a vuoto una
piuma e una mela compiono spazi uguali in tempi uguali , pur
avendo masse notevolmente diverse.
Galileo dimostrò
che nei corpi in caduta libera
le differenze di velocità
dipendono solo dalla resistenza
dell’aria.
Aristotele asseriva
che lo stato naturale dei corpi
è la quiete, ossia l'assenza di moto,
e che qualsiasi oggetto
in movimento
tende a rallentare fino a fermarsi,
a meno che non venga spinto
a continuare il suo movimento.
Galileo affermò che,
senza l’intervento di forze esterne,
un corpo in quiete rimane fermo,
uno in movimento continua a muoversi
con la stessa velocità
e nella stessa direzione.
Isaak Newton, un secolo più tardi,
accettava l’idea di Galileo
e formulava il principio di inerzia
che costituisce
la prima legge del moto:“
un corpo permane
nel suo stato di quiete o di moto
rettilineo uniforme
a meno che non intervenga
una forza esterna
a modificare tale stato”.
L’importanza di Galileo
nella storia del pensiero
è dovuta all’innovazione
del metodo della ricerca.
Il metodo di ricerca proposto da Galileo
può essere schematizzato
in quattro momenti:
la sensata esperienza, l’assioma, il
progresso matematico, il cimento.
La sensata esperienza è la raccolta
dei dati sui fenomeni da studiare
attraverso l’uso dei sensi.
L’assioma è la formulazione
di un'ipotesi che interpreti
i fatti osservati.
Il Progresso matematico rappresenta
le deduzioni logiche fatte sulla base
dei dati osservati e trascritte in
formule matematiche .
Il Cimento è la verifica sperimentale
che convalida le ipotesi
Attraverso il metodo sperimentale
le teorie possono essere
saldamente dimostrate dall'esperimento
e c'é la possibilità
di verificare continuamente
i risultati cui si è pervenuti.
Proprio in questo carattere
di verifica diretta
risiede l’elemento di rottura
di tutta l’opera di Galileo
rispetto alla tradizione.
La rigorosità del metodo sperimentale
sta nel fatto
che una teoria non è mai definitiva
ma è suscettibile di modifiche
o di sostituzioni
qualora vengano alla luce
nuovi aspetti non ancora considerati.
La rivoluzione scientifica
fu portata a compimento
da Newton, uno dei più grandi
scienziati mai esistiti.
Newton non voleva soltanto
descrivere i moti,
ma anche studiarne le cause:
studiò la relazione tra una forza
applicata a un corpo
e l’effetto che essa produce
sul suo moto
e formulò il secondo principio della
dinamica:
un eccesso di forza
che agisce su un corpo
produce un'accelerazione
che ha la stessa direzione della forza,
è direttamente proporzionale a questa
e inversamente proporzionale alla massa
dell'oggetto”.
In altre parole F = ma.
-
Se su un corpo agiscono due forze
di direzione diversa
le due forze si sommano
con una risultante che è pari
alla diagonale del parallelogramma
avente le due forze per lati.
Enunciò poi
il terzo principio della dinamica:
“a ogni azione
corrisponde una reazione
di uguale intensità
ma di direzione opposta”.
In altre parole se un oggetto qualsiasi
esercita una forza su un altro oggetto,
su di lui viene sempre ad agire
una forza di reazione.
Le leggi del moto esposte da Newton
stabiliscono i fondamenti
per la meccanica classica
Newton fu il primo a dimostrare
che le stesse leggi della natura
che governano il movimento della Terra
governano anche
il movimento degli altri corpi celesti.
Si racconta
che Newton fosse seduto sotto un melo
quando una mela gli cadde sulla testa.
Riflettendo sul perché la Luna
non cade sulla Terra come la mela,
Newton intuì
che il moto della Luna intorno alla Terra
e quello di una mela che cade dall’albero
sono riconducibili alla medesima forza
e suppose
che tutti i corpi nello spazio
si attirino scambievolmente
con una forza che cresce
con le dimensioni dei corpi,
e diminuisce con la loro distanza.
Newton unificò
la fisica terrestre di Galileo
e la fisica celeste di Keplero
e formulò la legge
di gravitazione universale:
“Le masse dei corpi celesti
si attraggono
proporzionalmente
al prodotto delle masse
e in ragione inversa
del quadrato delle distanze”.