Transcript Da-Tolomeo-a-Copernico3A
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.
T
í
maio
,
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 (da asthr planhth planaw = vado errando) Leone
da Tolomeo a Copernico
1 agosto 19 settembre 3 ottobre Vergine 26 settembre 15 agosto 30 agosto 5 settembre 12 settembre Cancro 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 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 Conosciamo il sistema di Eudosso solo da una descrizione di Simplicio ( V sec., commentatore di Aristotele).
Schiaparelli ne fornì una ricostruzione matematica.
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
ognuna delle quali seguiva , con le sue parti interconnesse, 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 ?
e per i corpi celesti ??
da Tolomeo a Copernico
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 10 16 m = 3,26 anni luce = 2 x 10 5 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
…
Ipparco
da Tolomeo a Copernico 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
deferente 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 facilmente può essere spiegato
Il sistema di Apollonio-Ipparco
da Tolomeo a Copernico
… passano i secoli … il modello si perfeziona
Tolomeo
ca. 100-170 d.C.
da Tolomeo a Copernico
Maqhmatikh suntaxi s
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 ...»
Tolomeo
ca. 100-170 d.C.
da Tolomeo a Copernico
Maqhmatikh suntaxi s
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.
Terra Marte Sole Terra Marte da Tolomeo a Copernico Modello geostatico per Marte (Ipparco - Tolomeo) Modello eliocentrico per Marte (Copernico - Galileo)
da Tolomeo a Copernico
… e così … • 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 passò ai posteri per i secoli a venire … che
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 «La Terra, pertanto, che non può essere il centro, non può mancare di moto.
1440
«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 a noi vicino ... »
17 febbraio 1600 Campo de’ Fiori
1543
Nicolai Copernici De Revolutionibus Orbium Coelestium
Nicolaus Kopperlingk
1473-1543 Thorun
a nato in Polonia, studiò Astronomia
Bologna
Medicina a
Padova
, dal 1496 al 1500, per tre anni e si laureò in Diritto Canonico a
Ferrara
…
Bologna Padova
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 astronomici …
… 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
Johannes Kepler 1571-1630 Galileo Galilei 1564-1642 Isaac Newton 1642-1727
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