La fisica nell'antichità di Stefano Gattei (Università di Milano)  L'antica astronomia mediorientale e greca  La filosofia naturale dei Greci  La scienza araba e medioevale  I bookmark di ReS    L'antica astronomia mediorientale e greca La storia dello studio fisico del mondo inizia guardando il cielo. E' con l'astronomia che gli uomini iniziano ad interrogarsi su ciò che li circonda. L'astronomia occidentale ha origine in Egitto e in Mesopotamia. L'astronomia egizia, che non costituì mai un campo di studi molto sviluppato né influente, si interessava principalmente del computo del tempo. Il suo apporto principale alla scienza è costituito dal calendario civile di 365 giorni, diviso in 12 mesi di 30 giorni ciascuno, cui si aggiungevano 5 giorni festivi alla fine di ogni anno. Questo calendario svolse un ruolo molto importante nella storia dell'astronomia, consentendo agli astronomi di calcolare con facilità il numero di giorni intercorso fra un'osservazione e l'altra. L'astronomia babilonese, che si può far risalire già al 1800 a.C., costituì uno dei primi tentativi di studio sistematico e scientifico del mondo fisico. A differenza degli Egizi, i Babilonesi erano interessati a formulare previsioni accurate dei fenomeni astronomici, e in particolare della prima apparizione della Luna nuova. Utilizzando lo zodiaco come riferimento, già nel IV secolo a.C. essi svilupparono non metodi geometrici, ma un complesso sistema di progressioni aritmetiche e di metodi di approssimazione in base ai quali furono in grado di predire tali apparizioni. L'enorme numero di osservazioni compiuto e i metodi matematici da essi utilizzati costituirono importanti contributi per la successiva fioritura dell'astronomia presso i Greci. I Pitagorici (V secolo a.C.) elaborarono una delle prime teorie astronomiche greche. Ritenendo che il cosmo si basasse su un ordine di tipo fondamentalmente matematico, essi ritennero possibile scoprire le armonie dell'universo studiando i moti regolari dei cieli. Postulando un fuoco centrale attorno cui ruotano i corpi celesti (Terra compresa), essi costruirono il primo modello fisico del sistema solare. L'astronomia greca successiva derivò il proprio carattere da un commento attribuito a Platone (IV secolo a.C.), che si dice avesse incaricato gli astronomi di "salvare i fenomeni" (sózein tà phainómena) in termini di moti circolari e uniformi. Egli invitò cioè gli astronomi a sviluppare teorie in grado di fornire previsioni accurate ricorrendo soltanto a combinazioni di moti circolari uniformi. Eudosso di Cnido (IV secolo a.C.) fu il primo, tra gli astronomi greci, a rispondere alla sfida platonica. Egli sviluppò una teoria di sfere omocentriche: un modello che rappresentava l'universo ricorrendo a insiemi di sfere concentriche inserite una dentro l'altra, i cui moti si combinavano a produrre i moti dei pianeti e degli altri corpi celesti. Utilizzando soltanto moti circolari e uniformi Eudosso riuscì a "salvare" piuttosto bene i complessi moti planetari: la sua teoria richiedeva soltanto quattro sfere omocentriche per ciascun pianeta, tre per la Luna e tre per il Sole. Aristotele (IV secolo a.C.), nel formulare la propria cosmologia, adottò le sfere omocentriche di Eudosso come descrizione reale della meccanica dei cieli. Il cosmo aristotelico era una sorta di cipolla, costituito da una serie di circa 55 sfere annidate attorno alla Terra, ferma al centro: allo scopo di unificare il sistema, infatti, Aristotele aveva aggiunto nuove sfere per "svolgere" i moti di un dato pianeta, in modo tale che essi non si trasmettessero al pianeta successivo, più interno. Eraclide Pontico (IV secolo a.C.) cercò di risolvere tali anomalie ipotizzando che Venere e Mercurio ruotassero attorno al Sole, anziché attorno alla Terra, mentre il Sole e gli altri pianeti ruotavano attorno alla Terra, che egli poneva al centro del mondo. Inoltre, per dare conto dei movimenti giornalieri dei cieli, egli avanzò l'ipotesi che la Terra ruotasse attorno al proprio asse. La teoria di Eraclide Pontico ebbe scarsa influenza sull'astronomia antica, con la sola eccezione di Aristarco di Samo (III secolo a.C.), che pare abbia avanzato un'ipotesi eliocentrica simile a quella proposta da Copernico diciotto secoli dopo. Maggiore influenza esercitò invece Ipparco (II secolo a.C.), che apportò notevoli contributi tanto all'astronomia teorica quanto a quella osservativa. Basando la propria teoria su una quantità impressionante di osservazioni, egli riuscì a formulare una teoria dei moti del Sole e della Luna in grado di fornire previsioni molto più precise di quelle avanzate dai suoi predecessori. Ipparco introdusse un nuovo strumento concettuale, l'eccentrico, ovvero un circolo in cui la Terra occupa un punto non coincidente con il centro geometrico. Egli ricorse a questo stratagemma per dare conto delle varie irregolarità e disuguaglianze osservate nei moti del Sole e della Luna. Claudio Tolomeo (II secolo d.C.) applicò poi la teoria degli epicicli per costruire un modello sistematico dei moti dei pianeti e dei corpi celesti allora conosciuti, fornendo così una sorta di summa dell'intera astronomia greca. Elaborò una teoria per ciascuno dei pianeti (Luna, Mercurio, Venere, Sole, Marte, Giove e Saturno) che si adattava con buona approssimazione ai dati osservativi disponibili. La sua opera fondamentale, Almagesto, divenne lo strumento per la diffusione del sapere astronomico greco, il veicolo attraverso cui esso giunse agli astronomi del Medioevo e del Rinascimento, dando forma all'astronomia per i successivi millecinquecento anni.   La filosofia naturale dei Greci Nell'antica Grecia presero corpo numerose teorie fisiche: dalle più generiche ipotesi sulla struttura ultima della natura a teorie più specifiche che consideravano il problema del moto da punti di vista sia metafisici, sia matematici. Nel tentativo di riconciliare l'antitesi che si poneva fra la sottostante unità della natura e l'apparente moltitudine e varietà delle sue manifestazioni, gli atomisti Leucippo e Democrito (V secolo a.C.), insieme a Epicuro (IV-III secolo a.C.), affermarono che la natura consiste di atomi immutabili in moto nello spazio vuoto. I loro vari movimenti e le diverse configurazioni da essi assunte sono la causa dei fenomeni naturali. In netto contrasto con il particolare mondo "a particelle" descritto dagli atomisti, gli stoici - e in particolare Zenone di Cizio (IV-III secolo a.C.), Crisippo (III secolo a.C.) e Posidonio di Apamea (II-I secolo a.C.) - sostennero la continuità della natura, concependo sia lo spazio sia la materia come continui e dotati di uno spirito attivo (pnéuma) inteso come elemento unificante. Né la teoria atomica, né quella pneumatica degli stoici sopravvissero però alle critiche mosse loro da Aristotele (IV secolo a.C.), la cui teoria dominò incontrastata per lunghi secoli. Nella sua teoria fisica egli era interessato soprattutto alla questione filosofica della natura del moto come forma di mutamento. Egli ipotizzò che un moto uniforme richiedesse una causa uniforme: fintanto che un corpo si muove, su di esso deve agire una forza. E considerò il moto di un corpo attraverso un mezzo come proporzionale alla forza applicata a tale corpo e inversamente proporzionale alla resistenza opposta dal mezzo. Aristotele utilizzò questa relazione per argomentare contro l'esistenza del vuoto, poiché la resistenza opposta da esso sarebbe uguale a zero, e il rapporto precedentemente descritto perderebbe significato. Aristotele ritenne che il cosmo fosse diviso in due ambiti qualitativamente differenti, governati da tipi diversi di leggi. In ambito terrestre, all'interno della sfera della Luna, vige un moto rettilineo: verso l'alto, per gli elementi leggeri quali aria e fuoco, e verso il basso per gli elementi pesanti, l'acqua e la terra. I corpi pesanti, per loro natura, tendono verso il centro e si muovono verso il basso: per loro non è naturale muoversi verso l'alto, e tali moti (non naturali o violenti, di per sé stessi non uniformi e limitati nel tempo), richiedono una causa esterna. I corpi leggeri, invece, si muovono naturalmente verso l'alto. Nell'ambito celeste, abitato da corpi eterei (ovvero costituiti da "quinta essenza", una sostanza pura e incorruttibile), vige il moto circolare e uniforme, assolutamente costante nel tempo, che caratterizza il movimento dei corpi celesti. Un secolo dopo Aristotele, Archimede (III secolo a.C.) unì per primo l'analisi matematica a considerazioni di carattere fisico per la spiegazione dei fenomeni. Archimede riuscì a ricavare in modo rigoroso la legge della leva e ad affrontare con successo il problema dell'equilibrio dei corpi galleggianti.   La scienza araba e medioevale La scienza greca giunse al suo apice con l'opera di Tolomeo, nel II secolo d.C. Le pressioni sociali, le persecuzioni politiche e i pregiudizi anti-intellettualistici di alcuni dei primi Padri della Chiesa condussero i pochi scienziati greci rimasti in Oriente, dove la nascita dell'Islam (VII secolo) stimolò l'interesse verso le materie scientifiche e filosofiche. Gran parte dei testi scientifici greci si sono conservati grazie alla loro traduzione in lingua araba. Sebbene gli arabi non alterarono le fondamenta del pensiero scientifico greco, introdussero però numerosi contributi all'interno del quadro concettuale da esso rappresentato. Queste traduzioni portarono a una rinascita della scienza greca in Occidente, che coincise con la nascita delle università. Una delle scienze più sviluppate era la meccanica, molto coltivata nel Medioevo. Lavorando all'interno di un paradigma fondamentalmente aristotelico, i fisici medioevali criticarono e cercarono di migliorare molti aspetti della fisica aristotelica. Il problema del moto dei proiettili costituiva un punto cruciale della meccanica aristotelica, e la sua analisi rappresentò uno dei contributi più consistenti della fisica medioevale. Dato che si assumeva che un moto continuo richiedesse un'azione continua di una forza motrice, occorreva spiegare il moto continuo di un proiettile quando su di esso non agiva più la causa diretta del suo moto, ovvero dopo che aveva perso contatto con chi lo aveva lanciato. Lo stesso Aristotele aveva proposto delle spiegazioni della prosecuzione di tale moto in termini dell'azione esercitata dal mezzo attraverso cui il proiettile si muove. L'alternativa più fruttuosa ai tentativi aristotelici di spiegare il moto del proiettile derivò dal concetto di forza impressa. Nel XIV secolo il filosofo francese Giovanni Buridano sviluppò una nuova versione della teoria della forza impressa, chiamando la qualità impressa al proiettile "impetus". L'impulso, che per Buridano costituiva una qualità permanente, era misurabile in base alla velocità iniziale del proiettile e alla quantità di materia in esso contenuta. Nel XIV secolo un gruppo di ricercatori dell'Università di Oxford, studiando il problema filosofico di come descrivere il mutamento che ha luogo quando le qualità aumentano o diminuiscono la loro intensità, furono portati a prendere in considerazione gli aspetti cinematici del moto. Affrontando questi problemi in modo squisitamente ipotetico, senza alcun tentativo di descrivere i moti effettivi che si osservano in natura o di controllare sperimentalmente le loro formule, riuscirono a ottenere il risultato che in un moto uniformemente accelerato la distanza è proporzionale al quadrato del tempo trascorso. Sebbene la scienza medioevale fosse fortemente influenzata dalla filosofia di Aristotele, l'aderenza a questa prospettiva non aveva assolutamente carattere dogmatico. Nel corso del XIII secolo i teologi dell'Università di Parigi erano disturbati da alcune affermazioni aristoteliche che sembravano implicare delle limitazioni dei poteri di Dio, o da altre (come quelle che parlavano esplicitamente dell'eternità del mondo) che si ponevano in apparente contrasto con la Scrittura. Nel 1277 papa Giovanni XXI condannò 219 proposizioni, molte delle quali tratte da Aristotele e da Tommaso d'Aquino, che avevano chiare conseguenze teologiche.   I bookmark di ReS History of Science Society Si tratta della maggiore associazione di storia della scienza al mondo. Il suo sito web contiene materiale, motori di ricerca, avvisi di convegni e conferenze, e numerosi link a siti di interesse (fra cui le principali riviste del settore, organi dell'associazione: Isis e Osiris). (in inglese) http://www.hssonline.org/main_pg.html American Institute of Physics È il sito più ricco di informazioni per chi si interesse alla fisica e alla storia della fisica. Particolarmente ricche sono le pagine dedicate alle risorse online. Attraverso la home page è possibile accedere ad archivi fotografici come gli Emilio Segrè Visual Archives, a materiale didattico di vario tipo e a siti che offrono la possibilità di scaricare gratuitamente i testi originali di molte opere fondamentali della storia della disciplina. È inoltre possibile iscriversi alla newsletter dell'associazione, per ricevere informazioni relative a convegni e pubblicazioni, o per prendere parte a una discussione fra specialisti. (in inglese) http://www.aip.org/ History of Physics Group Il gruppo, fondato nel 1984, si pone come obiettivo la conservazione e la trasmissione delle grandi testimonianze - scritte, orali o strumentali - della fisica anglosassone. Lo scopo è mostrare come la storia possa essere efficacemente usata per la comprensione, l'insegnamento e la diffusione della fisica. Molto interessante è la discussion list, cui è possibile iscriversi gratuitamente: la sua filosofia di fondo assume la fondamentale unità dell'impresa scientifica e si pone come forum per l'interazione di campi di ricerca diversi e spesso divisi rigidamente. (in inglese) http://www.iop.org/IOP/Groups/HP/ American Physical Society Un'altra associazione molto importante, con ulteriori link, informazioni e materiale. (in inglese) http://www.aps.org/ Echo Virtual Center Portale per la storia della scienza, in cui i vari link vengono continuamente aggiornati e arricchiti. (in inglese) http://echo.gmu.edu/center/ Vi e' piaciuto questo articolo? Avete dei commenti da fare? Scriveteci