COSMOLOGIA – CENNI STORICI – prima parte

In ogni secolo gli esseri umani hanno pensato di aver capito definitivamente l’Universo e, in ogni secolo, si è capito che avevano sbagliato. Da ciò segue che l’unica cosa certa che possiamo dire oggi sulle nostre attuali conoscenze è che sono sbagliate.

                                                              Isaac Asimov, Grande come l’universo, Saggi sulla scienza

La cosmologia nasce quando l’uomo incomincia a porsi le grandi domande che riguardano la propria collocazione nell’universo e l’origine, ed eventualmente la fine, dell’universo stesso.

All’alba della civiltà, queste domande hanno una risposta di tipo religioso: gli astri sono visti come dei e a essi si attribuisce il potere di influire sui destini umani. L’interpretazione religiosa lascia tracce anche in quella successiva, di tipo filosofico, che si consolida in Grecia con Aristotele: dagli dei gli oggetti celesti ereditano caratteristiche come la perfezione, l’immutabilità, l’eternità. La cosmologia diventa scientifica quando , con Galileo Galilei (1564-1642), la riflessione sull’universo incomincia a basarsi sull’osservazione.

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Un’incisione con l’orbita dei pianeti e delle costellazioni intorno alla Terra, pubblicata da Andreas Cellarius nell’opera Harmonia Macrocosmica (1660) 

L’attuale concezione evolutiva dell’universo è però molto recente: si afferma soltanto nella seconda metà del Novecento, con l’accumularsi di indizi osservativi a favore del Big Bang, il grande scoppio primordiale dalla cui energia si sarebbe formata, 15 miliardi di anni fa, la materia. Questa materia, con successive trasformazioni, ha generato tutto ciò che oggi osserviamo.

La cosmologia è per definizione “Scienza del Tutto“. Questa definizione soffre tuttavia di una limitazione fondamentale: non tutte le cose che appaiono nell’universo sono percepibili o osservabili con gli strumenti attualmente in nostro possesso e dobbiamo per forza di cose limitarci a considerare solamente quelle che sono sia pure indirettamente accessibili o ipotizzabili. Ne segue che ogni concezione dell’universo risente del contesto storico in cui è stata formulata e che quello che nel passato era considerato come l’intero universo appare oggi come una parte inpercettibile del tutto. Non possiamo quindi escludere che lo stesso destino attenda la pur grandiosa macchina cosmica del modello attuale.

L’universo geocentrico di Aristotele era eterno e supponeva che tutti i corpi celesti si muovessero intorno alla Terra lungo orbite circolari. Nel II secolo d.C. lo schema aristotelico fu ripreso da Tolomeo (100 circa-175 circa) che lo strutturò in una serie di sfere concentriche, fatte di “quintessenza” (il Quinto Elemento, oltre il mondo fenomenico, costituente i corpi celesti), e di epicicli, ossia di cerchi minori in movimento lungo le sfere principali.

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Claudio Tolomeo

Il modello di Tolomeo fu infine incorporato da San Tommaso d’Aquino nella visione cristiana del mondo.

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Claudio Tolomeo, Almagesto

E’ il nome arabo (“al-Magesti”) di un trattato astronomico del II° secolo (intorno al 150) che spiega i moti delle stelle, dei pianeti e della Luna secondo un modello geocentrico che pone la Terra al centro dell’universo. Per più di mille anni fu accettato nei paesi occidentali e arabi come il corretto modello cosmologico. Fu scritto originariamente in greco col titolo “He’ Megale’ Syntaxis” (“Il grande trattato”) da Claudio Tolomeo di Alessandria d’Egitto. Il modello descritto è quindi detto modello tolemaico.

Nella cosmologia di San Tommaso l’universo perde la sua immutabilità perché creato da Dio e lo stesso Dio continua a essere presente nel cosmo come motore immobile della sfera delle stelle fisse che trascina con sé le altre. Questo modello, che è in effetti una sintesi di quello biblico e di quello aristotelico, regnò incontrastato fino a quando  Giovanni Buridano (1300 circa- 1361) mosse nel Trecento una prima critica sostenendo che il moto delle stelle non era mantenuto dall’intelligenza divina, il dantesco “amor che muove il sole e le altre stelle”, bensì dalle stesse leggi che governano il moto dei corpi materiali sulla Terra.

Un’altra crisi fu aperta da Giordano Bruno (1548-1600) con la transizione dall’universo finito all’universo infinito e privo di centro; lo stesso Bruno pagò con il rogo questa idea.

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Giordano Bruno

Il sistema eliocentrico, cioè il sistema che pone il Sole al centro del mondo, fu proposto in forma anonima dal canonico Nicolò Copernico nel 1514 e successivamente venne sostenuto sia da Galileo Galilei che da Keplero, nonostante alcuni difetti.

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Una rappresentazione dell’universo in chiave eliocentrica, con il Sole al centro dell’orbita della Terra e di quella dei altri pianeti. Il primo a suggerire questa visione fu Copernico nel 1514.

Nel 1609 Galileo, usando il cannocchiale, scoprì i satelliti di Giove e inflisse un ultimo colpo al sistema tolemaico.

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Ritratto di Niccolò Copernico esposto presso il municipio di Torun (Polonia) dal 1580

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Galileo Galilei

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Giovanni Keplero

Nella nascita della cosmologia moderna va sottolineata l’importanza che ebbe la visione di Galilei e di Keplero, ambedue convinti che il “gran libro della natura” fosse scritto in linguaggio matematico. La scoperta del cannocchiale espanse i limiti dell’universo al di là di quanto era immaginabile per Tolomeo. Galileo fu il primo a rendersi conto che la Via Lattea era un immenso aggregato di stelle.

La pubblicazione nel 1687 dei “Philosophiae naturalis principia mathematica” (Principi matematici della filosofia naturale) di Newton(1642-1727) rimane uno dei avvenimenti più significativi nella storia della scienza e in particolare della cosmologia.

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Sir Isaac Newton

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Isaac Newton, Philosophiae naturalis principia mathematica, copertina, prima edizione 1686/1687

In quest’opera Newton propose una teoria del moto dei corpi ed elaborò il calcolo infinitesimale che ne era la controparte matematica. Inoltre Newton postulò quella legge della gravitazione universale che ancora oggi rende conto con grande precisione del moto dei corpi celesti.

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Una pagina del trattato di Newton con la legge del moto dei corpi celesti

Secondo Newton, l’universo infinito non aveva centro ed evitava così il collasso. In realtà l’universo infinito non sarebbe stato comunque stabile, poiché un piccolo addensamento locale avrebbe creato le condizioni per la propria crescita destabilizzando l’intera struttura. Nessun discorso cosmologico può prescindere da una stima delle dimensioni dell’universo.  La conquista di questo parametro è stata molto difficile ed è avvenuta soltanto nell’Ottocento. Fino a meno di due secoli fa si conoscevano esclusivamente le dimensioni del Sistema Solare, e anche questo con larga approssimazione. Non si aveva invece un’idea realistica della distanza delle stelle. Nel 1838 Friedrich Wilhelm Bessel (1784-1846) misurò per la prima volta la distanza tra una stella e l’altra, mediante il metodo della triangolazione diretta ottenendo 10 anni luce.

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Friedrich Wilhelm Bessel

La stella più vicina risultò ad essere Alfa Centauri, che dista 4,3 anni luce dalla Terra.

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La posizione della stella Alfa Centauri nella costellazione Centauro

(segue…) 

                                                                       Lucica

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5 pensieri su “COSMOLOGIA – CENNI STORICI – prima parte

  1. nell’olimpo di coloro che diedero importanti contributi alle scienze astronomiche e cosmologiche non bisogna dimenticare Ipazia d’Alessandria. visse tra il terzo e il quarto secolo dopo cristo fu l’ultima esponente della scuola neoplatonica l’ultima direttrice della famosa biblioteca prima che venisse distrutta dai cristiani ormai in lotta aperta contro il paganesimo del quale cercavano di distruggere i retaggi. Ipazia stessa venne uccisa da una setta di fanatici cristiani ed è principalmente per questo motivo che la storia la ricorda come una martire della conoscenza contro gli oscurantismi. delle sue opere nulla è pervenuto direttamente si sa solo dagli articoli e dai libri, dagli studi vari a lei dedicati che perfezionò l’astrolabio e inventò l’igroscopio e compì studi importanti sulle curve coniche cioè cerchio, ellissi, parabola e iperbole. un bel film su questo personaggio intitolato agorà è uscito nel 2011. non so come il regista si sia documentato e quanto fedelmente si sia attenuto alla Storia. in quel film Ipazia scopre la teoria eliocentrica molto prima di copernico e arriva addirittura ad enunciare quella che molto più tardi passerà alla storia come prima legge di keplero (le orbite dei pianeti non sono circolari, ma elittiche) non esiste riscontro di cio negli studi ufficiali che ho letto riguardo al personaggio, ma se cio corrispondesse al vero credo che non si possano ignorare questi contributi alla cosmologia. in ogni caso credo che comunque non si debbano ignorare i contributi che questa donna straordinaria diede alla conoscenza in generale

  2. riguardo a Giordano Bruno bisogna considerare che il suo libro infiniti universi et mundi (quello che lo ha portato al rogo effettivamente) da quel che ho capito circa il suo contenuto (purtroppo nelle librerie non lo trovi sennò me lo sarei preso) si può considerare un’ anticipazione di quella che oggi è conosciuta come la teoria del multiverso, una teoria che gli scienziati moderni hanno elaborato avvalendosi di supercomputer e modelli matematici complessi. Giordano Bruno invece a suo tempo aveva solo la sua testa e la sua attitudine alla speculazione filosofica alla riflessione e all’osservazione perchè questo era un filosofo che però anticipava teorie scientifiche che persino nel nostro presente sono considerate all’avanguardia. meditate gente meditate

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