GALILEO
Galilei
(1564-1642)
Galileo Galilei nasce a Pisa, qui studia medicina per trasferirsi a Firenze, dove si dedicherà allo studio e all'insegnamento privato della matematica. All'Università di Pisa e di Padova inizierà ad insegnare pubblicamente matematica, ed è proprio nel suo studio di Padova che Galilei allestirà il suo primo laboratorio scientifico adibito agli esperimenti.
Nel
1609, venuto a sapere che in Olanda stanno studiando uno strumento ottico
destinato a favorire l'indagine dello spazio, Galilei si impegnerà
a costruire il suo cannocchiale, con il risultato che il suo strumento
verrà giudicato migliore di quello degli olandesi (l'invenzione
gli permetterà di ottenere la cattedra a vita). Nel 1910 pubblica
gli studi astronomici effettuati con il suo telescopio, studi che sconvolgeranno
l'impostazione astronomica tolemaica e confermeranno il quadro generale
della teoria
di Copernico.
Ma cominciano i guai con la chiesa: nel 1616, l'autorità ecclesiastica
dichiarerà pubblicamente falsa la tesi del moto della terra e
della centralità del sole e otterrà da Galileo la promessa
solenne di non scrivere e pubblicare più nulla in difesa della
teoria copernicana. Nonostante ciò, nel 1632 Galielo pubblica
il Dialogo
sopra i massimi sistemi del mondo, dove,
camuffata nella forma del dialogo, viene ribadita la validità
dell'impostazione copernicana. A questo punto la chiesa imporrà
a Galileo l'abiura delle sue tesi. Costretto all'abiura, Galileo lavorò
ai Discorsi
e dimostrazioni matematiche
attorno a due nuove scienze, prima confinato a Villa Medici, poi
nel suo villino di Arcetri, dove morirà nel 1642.
Opere principali: Il Nunzio sidereo (1610), Il Saggiatore (1623), Dialogo sopra i massimi sistemi del mondo (1632), Discorsi e dimostrazioni matematiche attorno a due nuove scienze (1638).
*
Sommario
4. Il campo d'azione della scienza moderna
5. La scienza e le Sacre Scritture
*
E' universalmente riconosciuto l'apporto che l'opera di Galileo fornirà allo sviluppo della scienza sperimentale, secondo Galileo, infatti, ogni fatto, ogni evento o fenomeno naturale va compreso e analizzato passandolo al vaglio dell'esperimento, cioè quel metodo di verifica che permette di accertare concretamente ed empiricamente l'esattezza delle teorie fisiche. Quanto più uno scienziato riuscirà a riprodurre concretamente il fenomeno previsto dalle teorie, tanto più verrà certificato il dominio sul fenomeno, quindi non solo la capacità di replicarlo a piacere, ma anche di prevederlo con esattezza.
Con Galileo comincerà quel processo irreversibile che porterà la fisica a staccarsi dalla filosofia, filosofia che rimarrà pur sempre comprensione generale dei concetti propri della speculazione, ma che cederà alla fisica il campo dell'azione diretta sul mondo, quell'azione di dominio sui fenomeni che è possibile solo grazie alla comprensione e alla verifica delle leggi fisiche.
Le ipotesi scientifiche permettono di teorizzare un nesso che intercorre tra una causa e un effetto, ma spetta all'esperimento saldare stabilmente la causa all'effetto in ragione della verifica sperimentale. Se si ipotizza che è il fuoco ad accendere la brace (il fuoco la causa e l'accensione l'effetto), l'esperimento consiste nel constatare come avvicinando il fuoco alla legna, questa prenda sempre e invariabilmente fuoco e diventi brace, date le condizioni previste.
In questo modo le leggi scientifiche poggiano su un procedimento di verifica induttivo, cioè vengono formulate in ragione della reiterata osservazione del fenomeno che si ripete uguale e costante date le condizioni previste. Partendo dall'osservazione dei singoli casi particolari, lo scienziato stabilisce dunque una legge di carattere universale. Diversamente, un'ipotesi scientifica che deve ancora trovare conferma sperimentale, può avvalersi del metodo deduttivo per via puramente astratta, sulla base di calcoli matematici puri.
Da tutto questo si deduce che per lo scienziato sperimentale la realtà fisica è deterministica, cioè ogni evento è il frutto di una concatenazione di cause ed effetti che sono legati necessariamente tra loro da strettissime regole logico-matematiche.
Un classico esempio di conoscenza scientifica raggiunta per mezzo del nuovo metodo sperimentale è il principio di inerzia, il quale dimostra come un corpo in movimento, in assenza di forze esterne che lo frenino, si muove a velocità costante.
Galileo isolò il problema del moto degli oggetti dal suo contesto fisico-atmosferico: se infatti si prende il problema del moto in sé, non curandosi dell'azione delle perturbazioni esterne quali il vento, l'attrito con l'aria e con le superfici, si può ipotizzare che il moto di un oggetto risulti costante in mancanza di "freni". Una volta ipotizzata la legge fisica, si passa alla conferma sperimentale: l'esperimento ideale, in questo caso, sarebbe studiare il moto di un oggetto che si muove su un piano perfettamente orizzontale e senza alcun attrito (in condizione di vuoto assoluto). Galielo intuì che era impossibile riprodurre tali condizioni sulla terra, ma ugualmente studiò a lungo il moto di oggetti fatti scivolare su piano inclinati e su piani orizzontali, e traendo le conseguenze dalla comparazione dei dati.
Gli studi provarono la validità del principio di inerzia, accantonando scientificamente l'ipotesi aristotelica che era stata accettata fino a quel momento: Aristotele pensava che il moto di un corpo permanesse finché esisteva una forza che lo spingeva, ignorando completamente l'azione delle forze di attrito che lo facevano fermare. Galileo stabili invece che un corpo permane in moto rettilineo uniforme proprio in mancanza di forze che lo perturbano.
Si nota come per formulare teorie di tale complessità le capacità di speculazione astratta dello scienziato dovevano affinarsi di molto rispetto al passato: la rigida causalità dei fenomeni permetteva di arrivare a conclusioni e a previsioni che trascendevano l'esperienza comune e isolavano il dato dal suo contesto, il compito di convalidare la teoria astratta spettava però all'esperimento, vero giudice della speculazione dello scienziato.
Galileo applicò quindi il principio di inerzia al moto dei pianeti osservati con il suo cannocchiale, egli dimostrò come i corpi spaziali, in assenza di attrito (nel vuoto cosmico), continuino a muoversi a velocità costante per inerzia, senza che vi sia bisogno di una forza attiva che agisca costantemente su di loro.
Altro
importantissimo concetto postulato da Galileo e confermato dall'esperienza
consiste nel moto relativo. Prima
di Galileo la fisica prevedeva una distinzione netta tra moto e quiete:
il moto era la conseguenza della presenza di una forza, la quiete era
l'assenza di qualsiasi forza. Galileo comprese
che moto e quiete sono concetti relativi,
relativi al sistema inerziale di riferimento (scoperta
che è anche alla base della
relatività
di Einstein).
La terra rappresenta una buona approssimazione di un sistema inerziale:
sulla superficie terrestre, pur nelle diverse velocità particolari,
tutto si muove alla stessa velocità del globo, il moto stesso
del pianeta non è avvertito dagli uomini.
Galileo fa l'esempio di una nave: se si pongono degli uomini dentro
la cabina di una nave assieme a degli insetti e a dei pesci in una vasca
d'acqua, oltre a un catino che raccolga dell'acqua gocciolante, ci si
accorgerà che il movimento della nave, se costante e privo di
scossoni, non influenzerà in nessun modo l'ambiente della cabina:
i pesci continueranno a nuotare, gli insetti a volare, l'acqua continuerà
a gocciolare sempre verticalmente. Inoltre, se il moto della nave fosse
perfettamente costante e senza scossoni, i passeggeri della cabina non
capirebbero di essere in moto, ma penserebbero di essere fermi, pur
muovendosi assieme alla nave. Moto e quiete sono dunque concetti relativi.
4.
Il campo d'azione della scienza moderna
La scienza moderna e sperimentale agisce entro il campo della fisica, ovvero della natura. Il mondo è un insieme di fatti empirici, la realtà è vera, concreta e materiale indipendente dalla percezione della coscienza. La fisica moderna prescinde, nella ricerca delle cause che generano i fenomeni, da qualsiasi condizione esterna alla natura stessa: ogni causa e ogni effetto che si manifestano nel mondo naturale sono intrinsechi alla dimensione naturale, la scienza moderna rifiuta ogni forma di metafisica.
Per Galileo, come per ogni scienziato, la vera conoscenza è conoscenza quantitativa. La natura si esprime, nella sua struttura, quantitativamente. Ogni fenomeno naturale deve poter essere riconducibile a una rappresentazione matematica, e anche gli aspetti qualitativi della realtà come la percezione dei colori, dei suoni e più in generali dei sensi devono poter essere riconducibili ad aspetti quantitativi (ad esempio, la medicina moderna non può prescindere da questo rigido determinismo materialista).
Il
metodo scientifico, con il suo progetto di rendere quantificabile ogni
aspetto della realtà, si propone quindi di rinchiudere ogni aspetto
del divenire entro schemi oggettivamente e razionalmente prevedibili,
così da poter esercitare un dominio sugli eventi imprevisti,
trovarvi un rimedio.
5.
La scienza e Sacre Scritture