Rivoluzione scientifica: Galileo e Newton nella nascita della meccanica moderna

Rivoluzione scientifica: contesto e parole chiave

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Introduzione

Parlare di 'rivoluzione scientifica' significa parlare di Galileo e Newton.

Il termine e l'arco temporale

Il termine 'rivoluzione scientifica' può essere considerato definitivamente radicato nella storiografia moderna dal 1954 e si riferisce a un periodo affascinante per la scienza che si estende dalla prima metà del XVI secolo fino alla fine del XVII secolo, durante il quale si può parlare di rivoluzione nella fisica e nell'astronomia. Va inoltre considerato che è possibile estendere il discorso fino al XVIII secolo, poiché biologia, chimica e geologia affrontarono trasformazioni significative in epoca relativamente tardiva.

Protagonisti e impatto

Molti storici della scienza sottolineano il ruolo importante di Galileo Galilei, che inflisse un duro colpo a una tradizione di più di 2000 anni basata sull'autorità aristotelica. Tuttavia, Isaac Newton portò a compimento e ampliò il lavoro iniziato in meccanica, fissando un nuovo insieme di leggi universali che governano i fenomeni, realizzando una grande sistematizzazione dei principi fondamentali che condusse al collasso definitivo della fisica aristotelica.

Metodi scientifici: sperimentale e 'causa vera'

D'altra parte, se Galileo elaborò un metodo di ricerca fruttuoso, noto come metodo sperimentale galileiano, Newton sviluppò quello che potremmo chiamare un metodo di 'causa vera', che comportò un significativo passo avanti in termini di metodologia. Il metodo di Newton non solo apportò rimedi ad alcune carenze del metodo di Galileo, ma si applicò con successo all'astronomia e a campi apparentemente non collegati come la geologia e la biologia, influenzando concetti che, a distanza, ispirarono anche Charles Darwin e la teoria della selezione naturale.

Meccanica galileiana: il rovesciamento dell'Aristotele tradizionale

Gli storici della scienza sostengono che Galileo fu il primo a studiare la meccanica liberandola da presupposti aristotelici e collocandola totalmente fuori dagli schemi tradizionali.

La concezione aristotelica del moto

Aristotele affrontò il problema del moto (o del cambiamento) in modo qualitativo. Per comprendere questa affermazione è necessario ricordare che sviluppò un'ontologia duale, nella quale la regione sopraceleste e la regione terrestre sono costituite da elementi diversi e soggette a leggi fisiche differenti. La regione sopraceleste è legata al quinto elemento, l'etere, dove vige l'immutabilità.

La regione terrestre

La regione terrestre, invece, presupponeva l'esistenza di una sostanza universale, la materia prima, in grado di assumere diverse forme, che spiegano le cose che ci circondano. Queste forme possono variare grazie all'intervento di quattro qualità fondamentali: freddo, caldo, secco e umido. Questa regione terrestre, a differenza di quella sopraceleste, è soggetta a continui cambiamenti e trasformazioni, cioè a movimento, nel quale le forme (potenza) si aggiornano nella materia (atto).

Il concetto aristotelico di movimento

Il termine 'movimento' per Aristotele significava cambiamento, trasformazione. Aristotele distingueva due tipi di movimento principali:

• Movimento violento: è il moto che costringe il corpo a lasciare il suo luogo naturale o a muoversi in direzione diversa da quella verticale; richiede un motore esterno (causa esterna) che resti in contatto con il corpo mentre questo è in movimento. Una volta perso il contatto, il movimento si arresta.
• Movimento naturale: è la tendenza dei corpi ad occupare il loro luogo naturale, tipicamente identificata con la caduta dei gravi.

La risposta di Galileo

Galileo confutò la spiegazione aristotelica mediante osservazioni e procedure sperimentali, spesso citando l'esempio della Torre di Pisa come dimostrazione pragmatica (anche se in parte apocrifa). Con i suoi studi pose le basi per la legge della caduta dei gravi. L'alternativa galileiana si servì anche del principio idrostatico di Archimede come modello per combinare i fattori del moto dinamico. La conclusione fu che corpi omogenei cadono verso il basso alla stessa velocità, poiché le differenze di peso, legate al volume, vengono compensate da forze in rapporto ai volumi.

Le basi della nuova meccanica secondo Galileo

In questo quadro teorico, presentato nei Discorsi di Galileo, si posano le basi della nuova meccanica:

• Per la prima volta il moto è concepito come conseguenza di forze che agiscono sul corpo; il moto non richiede più un motore permanente per mantenersi e può persistere indefinitamente nello spazio concepito geometricamente da Galileo.
• Questo paradigma apre la strada al principio di inerzia, anche se la formulazione compiuta del principio dovrà attendere Newton.

Una formulazione galileiana sulla caduta dei gravi

'La velocità di una massa grave in caduta, da fermo, non è uniforme ma continuamente accelerata, ed è soggetta alla legge dei numeri. La velocità aumenta con il tempo e non con la distanza.'