Galileo l'astronomo - Copernico, Brahe, Keplero - M. Bucciantini, Galileo e Keplero M. Mamiani, Storia della scienza moderna A.M. Lombardi ...

Galileo l'astronomo
         - Copernico, Brahe, Keplero -

M. Bucciantini, Galileo e Keplero
M. Mamiani, Storia della scienza moderna
A.M. Lombardi, Keplero (Le Scienze)
H. Butterfield, The Origins of Modern Science
J. Cushing, Philosophical Concepts in Physics

Biografia di Copernico


    1473 - Nasce nell'attuale Polonia, famiglia altolocata

    Studia medicina, diritto, astronomia

    Studia in Italia: Bologna, Ferrara
                    (→ dottrine neopitagoriche, neoplatoniche)


    Canonico, compiti amministrativi presso la cattedrale di Frauenburg
               (quando non si dedica a matematica e astronomia, fa il medico al servizio dei poveri)


    1514 manoscritto Commentariolus

    1514 invitato in Vaticano per rifor. calendario (fatta nel 1582)

    Rimanda la pubblicazione – De revolutionibus orbium coelestium, 1543

    Prima copia gli viene consegnata sul letto di morte

Il De Revolutionibus orbium coelestium


    Tesi centrale: descrizione del sistema eliocentrico

    Rifiuto dell'equante tolemaico

    NON cerca nuovi dati, si fida di quelli di Tolomeo

    Orbite CIRCOLARI e SOLIDE

    Luna satellite della Terra
                                                                                disegno dalla I edizione

    Universo finito (anche se 30 volte più grande del tolemaico - parallasse)

    Sistema semplice, simmetrico, “economico”

    Non c'è dinamica

    dedicato al Papa

    Messo all'Indice solo nel 1616... tolto dall'Indice nel 1835

           Su Copernico due questioni: 1) la famosa premessa; 2) fu
                                vera gloria?

l' “odiato” equante...

Spiegazione del moto retrogrado nel sistema eliocentrico

                                                  I.B. Cohen, The Birth of a New Physics

Non consistente; “se il Signore
     Sistemi a confronto:                                   Onnipotente mi avesse consultato prima
                                                            della Creazione, io stesso avrei potuto
                                                            raccomandare qualcosa di meglio”
                                                            (Alfonso X di Castiglia, Re di spagna,
                                                            1252)

Sistema copernicano: non più preciso del sistema tolemaico, ma più ESTETICO
                        (prima versione...)
                                                    almeno 5 parametri per pianeta:
         2 parametri per pianeta:                   - raggio deferente
        - raggio dell'orbita                        - velocità centro epiciclo
        - velocità                                  - raggio epiciclo
                                                    - velocità del pianeta sull'epiciclo
                                                    - eccentrico
                                                    - (equante)
   “Vedremo che il fermarsi e retrocedere delle stelle erranti non sono moti propri, ma sono
   movimenti della Terra e la loro apparenza dipende da questo movimento”

   CAPACITA' PREDITTIVE: per eguagliare quelle di Tolomeo, C. si trova costretto ad aggiungere
   un po' di eccentrici ed epicicli... in ultima analisi i due modelli sono equivalenti!

1. La premessa di Osiander


    Andrea Osiander, pastore luterano


    Il “giallo” della promessa (postuma), pare che
    Copernico non condividesse.


    Cosa c'è di tanto importante in questa premessa?

Osiander: è metodo per fare calcoli, è strumento che
    torna utile


    Lo stesso Copernico: che male c'è a fare calcoli
    nel modo più semplice?

dalla Premessa di Osiander al De Revolutionibus:

Al lettore sulle ipotesi di quest'opera

Non dubito che alcuni studiosi, diffusa ormai la fama della novità di questa opera, che
   pone la terra mobile e il sole immobile in mezzo all'universo, si siano fortemente
   risentiti, e ritengano che non c'era alcun bisogno di rendere incerte le discipline
   liberali, una volta sapientemente stabilite. Se essi vorranno però riflettere
   saggiamente sulla cosa, troveranno che l'autore di questa opera non ha commesso
   nulla che meriti rimprovero. È infatti proprio dell'astronomo prima registrare la
   storia dei moti celesti mediante osservazioni abili e accurate; quindi, escogitare e
   supporre le loro cause, ossia certe ipotesi, in un modo qualsiasi, non
   potendole dimostrare in alcun modo come vere. Partendo da tali ipotesi, si
   possono calcolare correttamente i moti celesti, in base ai princìpi della geometria,
   tanto nel futuro che nel passato. (...)Permettiamo dunque anche a queste nuove
   ipotesi, fra le antiche, il diritto di farsi conoscere, ma non come più
   verosimili, tanto più che sono ammirevoli e semplici, e recano con sé un
   grande tesoro di osservazioni dottissime.(...) Salute.

2. Fu vera gloria?

    Può essere visto come passo indietro rispetto a Tolomeo: ripristina il moto circolare
    uniforme


    Sostanzialmente nel paradigma aristotelico ci sono due tesi:

      1. Terra ferma al centro dell'universo

      2. moto circolare uniforme

Per “salvare i fenomeni” Tolomeo sacrifica la 2., Copernico la 1.

Ragioni di Tolomeo: tra i fenomeni, anche l'esperienza Terra-ferma


    Rispetto a Tolomeo: reale esistenza delle orbite


    Come Tolomeo: dinamica è tutta e solo di stampo teleologico, le orbite girano perché i
    cieli sono perfetti, ecc.

    → “He closes an old epoch much more clearly than he opens any new one”     (Butterfield)

vs. il paradigma aristotelico:
•   Il sistema tolemaico è più coerente con esso, infatti risulta molto difficile accettare l'idea di una
    Terra in moto:

                       → una Terra, pesante e immobile, al centro del cosmo ordinato
                          è concetto di “core” del programma di ricerca aristotelico

                 → si perde tutta la “logica” ordinatrice aristotelica, il moto naturale ecc.,
                                           senza fornire una alternativa

•   “We nowadays may say that it requires smaller effort to move the earth round upon its axis than to swing the
    whole universe in a twenty-four hour revolution about the earth; but in the Aristotelian physics it required
    something colossal to shift the heavy and sluggish earth, while all the skies were made of a subtle substance
    that was supposed to have no wieght, and they were comparatively easy to turn, since turning was
    concordant with their nature”

    “If you grant Copernicus a certain advantage in respect of geometrical simplicity, the sacrifice that had to be
    made for the sake of this was nothing less than tremedous”    (Butterfield)

                       Solo in un nuovo paradigma (fi sica) l'ipotesi eliocentrica
                             può mostrarsi autenticamente rivoluzionaria!

Come fu accolto

    “il libro che nessuno lesse” (9 persone secondo O. Gingerich)

    Si esulta (Reinhold et al.) per il ritorno al moto circolare uniforme, eliocentrismo
    quasi ignorato;

C. è colui che ha liberato l'astronomia dalla schiavitù degli equanti:

“Motus coelestis aequalis est et circularis vel ex aequalibus et circularibus compositus”
    (Il moto celeste è sia circolare che uniforme, oppure è composto di moti circolari e
    uniformi)

“Tutta la posterità dovrà celebrare il nome di Copernico. La scienza dei moti celesti era
    quasi in rovina e gli studi e le opere di questo autore l'hanno restaurata. Dio ha dato
    luce a lui, facendogli scoprire un milione di cose, fino ad oggi velate dalle tenebre”

    Diego de Zuñiga (Salamanca, 1584): teologo agostiniano, difende la verità – non
    solo comodità – del sistema copernicano, su base teologica
    (libro di Giobbe 9, 5-6:“Egli sposta le montagne ed esse non lo sanno, nella sua ira egli le sconvolge. Scuote la
    terra dal suo posto e le sue colonne tremano”

E Galileo?


    Convinto copernicano


    Galileo “è spaventato dal destino di Copernico […] quello che più lo preoccupa non
    è tanto la consapevolezza di far parte di un'esigua minoranza, quanto la derisione e
    lo scherno che è costretto a subire chiunque, a più di cinquant'anni ormai dalla
    prima edizione del De revolutionibus, si dichiari apertamente copernicano” (Buc.)

Tycho Brahe (Ticone)


    Danese, 1546-1601

    Astronomo, grande osservatore, precisione dell' 1'';

    abile nel procurarsi finanziamenti (isola di Uraniborg;

         ci prova anche in Italia, per il figlio)

    Matematico di corte a Praga, il suo assistente è Kepler. Viene cacciato per un
    equivoco infelice; ambizione sfrenata, sempre alla ricerca di ricchi protettori

    L'uomo dal naso d'oro; muore per aver mangiato troppo (leggende)

    Osservazione di una Nova (De Stella Nova) (1573)

    Sistema ticonico, compromesso tra Tolomeo e Copernico.

    Polemica violenta sul moto terrestre

    Inviso a Galileo

La “terza via” di Brahe


    Terra ferma (dà ragioni fisiche)

    Pianeti in rivoluzione attorno al Sole

    Sole in rivoluzione attorno alla Terra

    Moti circolari uniformi

Dal momento in cui mi resi conto che la vecchia distribuzione tolemaica degli orbi celesti non era abbastanza
    coerente e [...]; avendo considerato nello stesso tempo la moderna innovazione introdotta dal grande
    Copernico [...]; ora, dico, avendo ben compreso come ambedue queste ipotesi ammettessero non piccole
    assurdità, presi a meditare tra me stesso profondamente se mai si potesse trovare una qualche ipotesi che non
    fosse in contrasto né con la matematica né con la fisica, e che non dovesse sfuggire di nascosto alle censure
    teologiche e che, nello stesso tempo, soddisfacesse in modo completo alle apparenze celesti. [...]Ed ora
    comunicherò questa disposizione degli orbi [...] ai cultori della filosofia celeste.

    Tycho Brahe, De mundi aetherei recentioribus phaenomenis, 1588


     Il sistema di Brahe?

                “Un rattoppo di una veste ormai vecchia e logora” (M. Maestlin)


     Galileo: scrive il Dialogo sui due massimi sistemi


     Veri meriti di Brahe:

         - dati osservativi;

         - corretta interpretazione di nova e cometa → contro l'antichissima dottrina
     dell'immutabilità del cielo, il cielo è libero e fluido

Le ragioni di Tycho: osservative-sperimentali


    La caduta verticale: “dimmi come può accadere che una sfera di piombo lasciata
    cadere da una torre altissima raggiunga precisamente il punto della Terra posto
    sulla sua perpendicolare; il ragionamento geometrico ti persuaderà subito che ciò
    non può accadere, supposto il contemporaneo e velocissimo moto di rotazione della
    Terra”


    “che cosa avverrebbe, ti chiedo, se da un grande cannone si sparasse una palla
    verso Oriente […] e poi dallo stesso cannone, e dallo stesso luogo, se ne sparasse
    un'altra, […] verso Occidente? E' possibile credere che ambedue […]
    percorrerebbero sulla Terra degli spazi uguali?”

Galileo Galilei


    Pisa, 1564 – Arcetri 1643

    Studia medicina, matematica

    Anche musicista, poeta, polemista, imprenditore,...

    Cattedra a Padova, poi Firenze

    Interesse: struttura del mondo

    Per arrivarci: creazione di una fisica

    Figli, in particolare Suor Maria Celeste, lettere

    Sincero credente

    Amicizie influenti

    1616-1633 i due contatti con l'Inquisizione

“Provando et riprovando”

    UPs:

fisica: pendolo; moto inerziale; caduta dei gravi;
    moto parabolico

astronomia: sistema copernicano; oss. Luna;
    fasi di Venere; satelliti di Giove

strumentazione:uso e costruzione cannocchiale;
    compasso; misura del tempo

metodo: esperimenti veri e propri ed esperimenti
    mentali


    DOWNs: moto circolare uniforme

comete; stella nova; maree

metodo: realismo

Dialogo sui due massimi sistemi, 1632
                          (titolo originale: “sul flusso e riflusso”)
“Occhiale” o “cannone”   Discorsi, 1638

Sidereus Nuncius, 1610
“Grandi davvero sono le cose che in questo piccolo trattato propongo all'osservazione e alla
contemplazione di ogni indagatore della natura. Grandi, dico, sia per la loro novità, inaudita nel
nostro tempo, sia anche per lo strumento, con l'aiuto del quale le stesse cose si sono manifestate ai
nostri sensi.”
 
     Lo strumento: costruito probabilm. per tentativi
 
     Superficie lunare
 
     Via Lattea
 
     Quattro stelle erranti (satelliti di Giove)

                                                         Pochi mesi dopo:

                                                         fasi di Venere, Saturno, macchie solari

Johannes Kepler


    Stoccarda ca., 1571 – 1634, Regensburg

    Matematico di corte a Praga, poi Linz.

    Teorico, grande lavoro sui dati di Brahe.

    Copernicano + tentativo di dinamica non aristotelica

    Influenze platoneggianti, cristiano-luterane

    I solidi platonici; orizzonte di senso

    Allievo di Maestlin (inviso a Roma)

    Corrispondenza ambigua con Galileo (lo snobba)

    Madre accusata di stregoneria, la salva dal rogo

    Le tre leggi: ellissi; velocità areolare costante; distanza-periodo (Astronomia Nova)

lo “stile” di Keplero


    Lunga e solitaria avventura intellettuale, ricerca di un senso riposto, delle
    nervature segrete del mondo

“Che cos'è il mondo? Che cos'e che ha portato Dio a crearlo e secondo quale piano?
    Da dove ha tratto i numeri? [...]”

    Domanda di conoscenza estrema, interrogarsi sulle intenzioni di Dio

“quella mirabile corrispondenza delle cose immobili, e cioè Sole, le stelle fisse e lo
    spazio intermedio, con Dio Padre, il Figlio e lo Spirito Santo”

    Neoplatonismo, relazioni numeriche, ragioni essenzialmente teologiche

I,II legge
                                                           (1609)

                                                        Opere di
                                                        Keplero

Mysterium Cosmographicum (1596)
                                                                Tavole rudolfine (1627
                                                                (utilizzo logaritmi)

                          (1604)

                             III legge (1619)
                             (R^3/T^2=costante univ.)

Il Mysterium, 1596


    Stesso filo conduttore di Copernico: l'opera di Dio deve essere dimostrata perfetta

    Eliocentrico, con Luna satellite terrestre

    I cinque solidi platonici (immateriali) separano le sei orbite dei pianeti: la sfera di
    Saturno è divisa da quella di Giove da un cubo, quella di Giove da quella di Marte
    da un tetraedro, quella di Marte da quella della Terra da un dodecaedro, quella della
    Terra da quella di Venere da un icosaedro, quella di Venere da quella di Mercurio da
    ottedro.

    Costruzione “probabile”, K. ricerca l'accordo con i dati: 900 pagine di calcoli

          (“ e, se Dio ci ha dato la precisione di Brahe, a noi tocca rispettarla”)

Astronomia Nova, 1609


     Sei anni di lavoro (1600-1606) per interpolare i dati di Brahe con combinazioni di moti
     circolari: non sufficiente precisione (c'è il benchmark tyconico da rispettare!)

                      I legge: orbite ellittiche                             aspetto moderno
                                                                             della scienza kepleriana


     II legge: moto NON uniforme dei pianeti → legge delle aree


     DINAMICA: orbita determinata (pure ipotesi) da:

    - vortice derivante dal moto del Sole sul proprio asse, “anima motrix”

    - magnetismo (lavoro recente di Gilbert – poli magnetici)

    - inerzia dei pianeti (resistenza all'attrazione)

     (in breve: il Sole è CAUSA del moto dei pianeti)

     (a Galileo tutto ciò appare come occultismo)
                                        → TRE LEGGI: per “trial and error”

Galileo e Keplero

    Varie letture, orientamento:

         Galileo “razionalista, luminoso, diurno” - “fisico”

          Keplero “occultista, notturno, mistico, ermetico” - “astronomo”


    Non si incontreranno mai; rapporto epistolare prematuramente interrotto


    Entrambi copernicani convinti, ma mai alleati

    (“sistema copernicano” andrebbe chiamato “sistema keplero-copernicano”)


    Galileo non usa mai le scoperte di Keplero: “un mistero della storia della scienza”


    “l'ossessione della circolarità che rendeva impossibile per lui [Galileo] visualizzare il sistema solare
    come una combinazione di ellissi” (E. Panofski)


    Galileo non coglie l'invito di Keplero a collaborare

La corrispondenza tra Keplero e Galileo


    Antefatto: K. Invia una copia del Mysterium a Galileo, con lettera

    Galileo (1597): “Sono veramente felice di avere un compagno così illustre e così
    amante del vero […] congratularmi con te delle bellissime scoperte […] da molti
    anni ho aderito alla dottrina di Copernico […] troverei certo il coraggio di rendere
    pubbliche le mie considerazioni se vi fossero molti uomini simili a te […]

    Keplero, replica (1597): “Abbi fiducia, Galileo, e vai avanti […] se per te l'Italia
    risulta luogo poco adatto alla pubblicazione e se trovi qualche impedimento, forse a
    noi la Germania concederà questa libertà […] Tu comunicami se hai trovato qualche
    congruenza con Copernico”

    I rapporti diretti finiscono qui, Galileo non risponderà mai a Keplero. Perché?
    (Galileo gli spedirà nel 1610, attraverso diplomatici, il Sidereus Nuncius, Keplero risponderà con un paio di
    articoli di conferma)


    Dal Mysterium: Già a quel tempo, sei anni fa, in cui lavoravo con l'ill.mo Michael Maestlin, mi
    turbavano le numerose incongruenze della concezione cosmologica tradizionale, e fui tanto
    conquistato da Copernico, del quale il mio maestro parlava frequentemente nelle proprie lezioni,
    che non solo presi a difendere di continuo le sue opinioni nelle dispute di argomento fisico con i
    candidati, ma scrissi persino un'accurata disputazione sul primo moto, e perché sia dovuto al moto
    della Terra. Aderivo ormai all'idea di attribuire alla medesima Terra anche il moto del Sole, e
    come Copernico lo faceva con ragioni matematiche, così io mi servivo di ragioni fisiche o, se
    preferisci, metafisiche.

[…] presento questa scoperta con l'approvazione del celebre matematico Maestlin.


    Dalla lettera di Galileo a K.: Questo farò tanto più volentieri [leggere il Mysterium] perché già da
    molti anni ho aderito alla dottrina di Copernico e perché, muovendo da tale posizione, sono stato
    in grado di dimostrare le cause di molti fenomeni naturali che certamente nell'ipotesi corrente
    restano inesplicabili. Ho già scritto molte ragioni e confutazioni degli argomenti contrari, ma
    finora non ho osato pubblicarle.


    “Nessun rapporto duraturo poteva essere mantenuto con chi era discepolo di un eretico, e per di
    più un eretico così audace […] meno che mai era opportuno stabilire forme di collaborazione su
    una questione così spinosa come quella copernicana” (Bucciantini)