La scienza nel Seicento. Niccolo' Copernico

Perso il padre all'età di dieci anni, il giovane Niccolò Copernico¹ (1473-1543) fu adottato da uno zio vescovo, che gli permise di studiare, nelle prestigiose Università di Cracovia, Bologna, Padova e Ferrara, discipline a quel tempo fondamentali per la Chiesa, come diritto canonico, teologia e filosofia, ma anche medicina. Tuttavia la disciplina che più lo interessava era l'astronomia. Poi lo chiamò a lavorare con sé a Frauenburg come canonico, cosa che fece dal 1506 alla morte.

Purtroppo visse in un luogo che non agevolava le osservazioni astronomiche, per cui i suoi strumenti restarono piuttosto rudimentali. Copernico era sicuramente un buon matematico, ma non un osservatore del cielo, tant'è che il suo punto di partenza restavano le astrazioni della fisica classica, quella aristotelico-tolemaica. Tuttavia conosceva perfettamente gli autori greci e, in particolare, Aristarco di Samo (circa 310-230 a.C.), le cui idee, pur non avendo avuto alcun successo, anticiparono, su alcuni punti fondamentali, quelle eliocentriche (infatti aveva capito ch'era la Terra a girare attorno al Sole; inoltre aveva misurato con grande precisione la distanza del Sole e della Luna dalla Terra). Infatti l'intenzione di Copernico fu quella di costruire un modello matematico ispirato ad Aristarco, che permettesse di calcolare i movimenti planetari in maniera più semplice del sistema aristotelico-tolemaico. Ci lavorò praticamente tutta la vita.

I primi risultati li fece circolare solo privatamente, a partire dal 1512-14, come attesta il breve trattato Commentariolus, in cui presentava le sue innovative teorie sulla struttura del cosmo e sul moto dei pianeti, della Luna e del Sole ed esplicitava i sette postulati su cui si fondava la sua teoria eliocentrica. Sin dal suo primo apparire l'opera ebbe immediata notorietà negli ambienti accademici di mezza Europa. Da molte parti del continente gli pervennero pressanti inviti a pubblicare i suoi studi, ma Copernico, non senza ragione, temeva la prevedibile reazione ecclesiastica che le sue idee, per certi versi destabilizzanti, avrebbero potuto suscitare. Papa Clemente VII ne venne a conoscenza nel 1533 e non mosse però alcuna obiezione. Questo lo convinse ad andare avanti. Prese a redigere un'enciclopedia astronomica in sei volumi, scritta in latino e in continuo parallelismo con l'Almagesto di Tolomeo, avente per titolo De revolutionibus orbium celestium (Le rivoluzioni dei mondi celesti), dedicato a papa Paolo III.²

Tuttavia il primo volume, essendo egli molto timoroso di subire spiacevoli conseguenze disciplinari, fu stampato solo nel 1540 in virtù dell'insistenza di un collega protestante, Georg J. Rheticus. Davanti all'enorme successo riportato tra gli intellettuali, si decise a stampare gli altri cinque volumi. La prima copia la vide sul letto di morte, nel 1543. Retico la fece stampare con la prefazione di un altro teologo luterano, Andrea Osiander, il quale si accorse subito dell'audacia delle tesi copernicane, per cui si preoccupò di sostenere che in quei testi si erano soltanto elaborati dei calcoli matematici che potevano valere come ipotesi per misurare meglio il movimento dei pianeti. Il che escludeva che le affermazioni matematiche dovessero per forza coincidere esattamente con la realtà astronomica: si trattava di “ipotesi” utile ai calcoli, non di “teoria scientifica” corrispondente al vero. Siccome la prefazione era anonima, si pensò per molto tempo che fosse stata scritta dallo stesso Copernico. In realtà questi non credeva affatto che si trattassero di semplici “ipotesi matematiche”.³ Il primo a mettere in dubbio la paternità copernicana dell'introduzione anonima fu Giordano Bruno, il quale, privo com'era di capacità diplomatiche, scrisse nel Dialogo terzo de La cena de le Ceneri (1584): l'introduzione è una “epistola superliminare attaccata non so da chi asino ignorante e presuntuoso”.

Copernico fu sepolto nella cattedrale di Frauenburg, in un punto rimasto ignoto sino al 2005.

Prima della rivoluzione scientifico-astronomica vi era stata quella umanistico-rinascimentale, che aveva introdotto, in chiave filosofica, temi come l'infinità dell'universo, la pluralità dei mondi, la fine del geocentrismo, l'idea di un Dio che dà un ordine matematico e geometrico a tutte le forze della natura, l'idea organicistica di una coincidenza tra microcosmo e macrocosmo, la necessità di sviluppare sensi, ragione, esperienza e metodo induttivo in alternativa a dogmi di fede, tradizioni religiose, autorità ecclesiastiche e metodo deduttivo.

È stato lo sviluppo della borghesia che ha spinto gli intellettuali a rivoluzionare i tradizionali criteri interpretativi della realtà fisica e morale, umana e naturale. La rivoluzione scientifica non ha fatto altro che confermare delle intuizioni filosofiche. Il sapere magico-alchemico dell'Umanesimo e del Rinascimento considerava la natura un essere vivente, ma aveva anche la pretesa di dominarla. Magia, alchimia erano in mezzi che usava; primitivi, certo, rispetto alla scienza sperimentale, ma con una pretesa superiore rispetto alla filosofia aristotelico-scolastica.

Tuttavia l'ipotesi eliocentrica sostenuta da Nicolò Copernico si sviluppò in modo autonomo dalle teorie filosofiche più innovative, a partire da quelle di Cusano, la cui Dotta ignoranza era del 1440. Telesio e Giordano Bruno, comunque, avevano letto le sue opere, anche perché cominciarono a essere divulgate in Europa verso la metà del Cinquecento. Questo a testimonianza che i tempi erano sufficientemente maturi per una svolta di portata epocale nell'area più borghese del continente, ove già erano molto sviluppate la navigazione, l'artiglieria, l'edilizia civile e militare, anche se le “scienze” per dominare la natura si riducevano a ben poca cosa: magia, alchimia e astrologia. Il testo di Copernico, apparso nel 1543, fu indubbiamente rivoluzionario, anche se per lui il termine “rivoluzione” andava inteso solo in maniera opposta a “rotazione”.⁴

Da notare però che Lutero, Calvino e Melantone furono subito contrari alle teorie copernicane⁵, mentre il papato le condannerà solo mezzo secolo dopo, quando verranno accettate da Galileo Galilei, che cercherà di dimostrarle col suo telescopio. Il motivo era semplice: il De revolutionibus poteva essere soggetto a due possibili interpretazioni, geometrica (basata su ipotesi matematiche) e fisica. Visto in chiave geometrica, il copernicanesimo non sembrava pericoloso per la teologia ufficiale, ma se lo si accettava anche in chiave fisica, diventava incompatibile con alcune affermazioni della Bibbia interpretate in maniera letterale (p.es. là dove, in Gs 10,12s., si afferma che Giosuè aveva ordinato al Sole e alla Luna di fermarsi affinché potesse vincere gli Amorrei più facilmente).⁶

Che la religione, cattolica o protestante, avesse ormai ben poco di “religioso” e stesse evolvendo, nonostante la Controriforma, in una direzione chiaramente laicistica, è dimostrato anche e soprattutto dallo sviluppo del capitalismo europeo.

- l'universo è sferico e finito, chiuso dalla sfera trasparente delle stelle fisse, molto più grande di quello aristotelico-tolemaico (le stelle sono costanti per luminosità, numerosità e dislocazione);

- la Terra è sferica (forma con l'acqua un'unica sfera) e non è al centro dell'universo;⁷

- il moto dei corpi celesti è uniforme, circolare e perpetuo e tutti quelli che vediamo a occhio nudo girano attorno al Sole;

- la Terra ha una rotazione diurna sul proprio asse ed è al centro solo per la Luna, che le gira appunto attorno;

- il moto della Terra è in grado di spiegare tutti i moti retrogradi degli altri pianeti, che ci sembrano, erroneamente, reali, quando invece sono solo apparenti;

- esiste un terzo movimento della Terra, detto di “declinazione”, che spiega il motivo per cui l'asse terrestre è sempre inclinato da un lato⁸;

- il centro dell'universo non coincide con quello del Sole (tant'è che oggi si preferisce parlare di sistema “eliostatico” e non “eliocentrico”);

- il rapporto fra la distanza Terra-Sole e l'altezza del firmamento è minore del rapporto fra il raggio terrestre e la distanza Terra-Sole;

- l'universo è regolato in ogni suo punto dalle stesse leggi ed è composto degli stessi elementi (viene meno la divisione qualitativa tra mondo sublunare e sfera celeste).

Come si può notare, alcune di queste idee appartenevano alla concezione tolemaica, altre invece erano state prese da astronomi della Grecia classica (Iceta di Siracusa, Filolao, Eraclide Pontico, Ecfanto, Aristarco di Samo; lo stesso Platone, nel Timeo, aveva sostenuto il movimento rotatorio della Terra). Si può anzi dire che l'idea eliocentrica aveva ancora connotati metafisici di derivazione platonica, in cui il Sole veniva visto come simbolo del divino e i movimenti circolari e uniformi dei pianeti, nonché la loro stessa forma sferica, un simbolo della perfezione. D'altra parte la sua astronomia si avvale del calcolo matematico senza alcun supporto tecnologico.⁹

Ciò che non lo soddisfaceva erano i calcoli matematici degli scienziati del suo tempo, ancora basati su quelli di Tolomeo, il quale, per far quadrare i suoi ragionamenti, era stato costretto a introdurre molti artifici matematici (epicicli, eccentrici, deferenti e cerchio equante), cui però lo stesso Copernico dovrà ricorrere per colmare le lacune della sua teoria astronomica, rivelandosi, in questo, meno profonda di quella tolemaica.

Più in generale bisogna dire che davanti a sé Copernico aveva i seguenti problemi da risolvere: se davvero si pensa che un movimento rotatorio sul proprio asse distruggerebbe la Terra, perché non succede nulla agli altri corpi celesti che le girano attorno? Inoltre per quale motivo deve essere l'universo, infinitamente più grande della Terra, a muoversi intorno ad essa? Copernico scelse la teoria eliocentrica perché gli appariva più semplice rispetto a quella geocentrica per spiegare i moti dei pianeti che si vedono a occhio nudo.

In lui sicuramente di rilievo risultava il fatto che veniva eliminata la teoria aristotelica del “Primo Motore” e quella del geocentrismo. La Terra, in sostanza, si muoveva da sola su se stessa e, insieme alla Luna, si muoveva di un moto circolare, uniforme e perpetuo attorno al Sole, della durata di 365 giorni, mentre Mercurio ne impiegherebbe 80, Venere 9 mesi, Marte 2 anni, Giove 12 e Saturno 30.¹⁰

Significativo inoltre che l'universo non viene più concepito come separato tra mondo celeste o superiore e mondo sublunare o inferiore, ma come un tutto unico, omogeneo, regolato in ogni suo punto dalle stesse leggi e composto dagli stessi elementi, anche se continua a restare chiuso, finito, benché molto più grande di quello prospettato da Tolomeo.

Sulle sfere celesti, fisse, poste al limite dell'universo visibile, Copernico continuava a non avere le idee chiare, perché nella cosmologia aristotelica sono esse che danno il movimento dei corpi celesti immediatamente inferiori. Pertanto ribadisce che tutti i corpi celesti sono sostenuti da sfere cristalline ruotanti, altrimenti collasserebbero gli uni sugli altri.¹¹ Cioè Copernico non aveva capito che i pianeti, nel nostro sistema solare, si muovono sulla base di orbite determinate dal Sole.

Per giungere alla spiegazione qualitativa dei moti planetari apparenti usò soli sette circoli: uno centrato sul Sole, uno per ciascuno dei sei pianeti conosciuti (Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove e Saturno) e infine un altro, centrato sulla Terra, per la Luna. Ipparco e Tolomeo ne avevano dovuti usare dodici: uno ciascuno per il Sole e la Luna e due ciascuno per gli altri cinque corpi celesti.

Tuttavia il sistema copernicano non permetteva di prevedere la posizione dei pianeti con una precisione paragonabile a quella offerta dal sistema tolemaico. Pertanto egli fu costretto a introdurre epicicli minori ed eccentrici, arrivando a un sistema finale solo leggermente più semplice di quello tolemaico e con risultati solo parzialmente più precisi. Aveva solo intuito qualcosa di molto diverso.

Questo non toglie che il suo sistema fu un grande successo dal punto di vista storico: il De Revolutionibus convinse in effetti gli scienziati più importanti che la chiave del problema del movimento dei pianeti era un sistema centrato sul Sole. Inizialmente la scelta tra i due sistemi sembrava essere soltanto un fatto di gusto estetico, in quanto l'astronomia centrata sul Sole mostrava una superiore armonia geometrica.

Sul piano fisico-astronomico venivano spiegate meglio le caratteristiche qualitative dei moti dei pianeti, l'ordine e le dimensioni delle loro orbite; il moto di retrocessione diventava una conseguenza naturale della geometria delle orbite centrate sul Sole; si chiariva il motivo per cui Mercurio e Venere non si allontanano mai dal Sole.¹² Si superava l'idea tolemaica secondo cui la distanza media fra i pianeti e la Terra cresce proporzionalmente al tempo necessario al pianeta per percorrere l'eclittica. Spesso negli attacchi al sistema eliocentrico (p.es. quelli di Guillaume De Bartas o di Jean Bodin) si attribuiva a Copernico l'ipotesi di un universo infinito, ch'egli in realtà non aveva mai sostenuto: la sfera delle stelle fisse doveva essere “solo” enormemente vasta.

Dopo la morte di Copernico solo alcuni astronomi utilizzarono le sue tecniche matematiche per fare i calcoli sui movimenti dei pianeti. Vi credettero p.es. il tedesco Michael Maestlin¹³, professore e sostenitore di Keplero, e l'italiano Giovanni Battista Benedetti, precursore della geometria analitica, che anticipò Galilei dicendo che, nel vuoto, corpi di massa diversa cadono nello stesso lasso di tempo. Uno dei primi astronomi a riprendere la teoria di Copernico fu l'inglese Thomas Digges, il quale vi aggiunse una nuova concezione della sfera celeste. Digges si chiedeva perché Dio non avrebbe dovuto continuare a espandere questa sfera “via via senza una fine”. Inoltre egli poneva i cieli astronomici in contatto con i cieli teologici, eliminando in tal modo il limite superiore della sfera celeste. Ciò andava decisamente oltre Copernico, rivoluzionario sì ma prudente.

Le obiezioni scientifiche al modello copernicano venivano discusse in molte Università, ed erano sostanzialmente le seguenti:

1. Per muoversi, la Terra avrebbe bisogno di un motore esterno straordinariamente potente.

2. Se esistesse una rotazione della Terra sul proprio asse, la forza centrifuga avrebbe effetti devastanti per la vita sul pianeta.

3. Se la Terra si muovesse, una pietra, lasciata cadere dall'alto di una torre, non potrebbe cadere ai piedi della stessa torre.

4. L'attrito dell'atmosfera contro la Terra, se questa si muovesse, provocherebbe continui uragani.

Tali obiezioni erano già note a Copernico e ad esse cercò di rispondere lo stesso Bruno. Entrambi erano convinti che, nel movimento dei corpi celesti, non c'era molta differenza tra quelli che avvengono sulla Terra e quelli che avvengono al di fuori di essa. Così come nel movimento di una nave sul mare, gli oggetti ivi contenuti partecipano al suo stesso movimento (un'idea, questa, che verrà ripresa da Galilei).

La Chiesa cattolica fu tarda a reagire al copernicanesimo. Il primo ad accorgersi ch'esso era in contrasto con la Bibbia fu il più autorevole matematico e astronomo gesuita, di origine tedesca, Cristoforo Clavio, nel 1581. Egli era stato in grado di fare del Collegio Romano uno dei principali centri di studi matematici del suo tempo. Per il suo contributo alla riforma del Calendario giuliano, fu soprannominato l'Euclide del XVI secolo. Egli, riconoscendo i problemi del modello tolemaico, aumentò a undici, da nove ch'erano, il numero dei cieli. Galilei gli fece visita nel 1611 per discutere con lui le osservazioni che aveva eseguito con il telescopio.¹⁴ Clavius accettò le nuove scoperte, pur nutrendo dubbi sulla presenza di montagne sulla Luna.

Un altro gesuita, il cardinale Roberto Bellarmino (1542-1621), arrivò a dire che i calcoli matematici di Copernico potevano essere utilizzati, al massimo, ex hypothesi o ex suppositione, fatta salva l'assurdità di sostenere che il Sole fosse al centro e che la Terra gli girasse attorno. Le Scritture e i Padri della Chiesa, per non parlare di tutta la teologia e filosofia cristiane non potevano essere contraddette in maniera così plateale. La matematica (da cui dipendono l'astronomia e l'ottica) non poteva avere più ragioni della filosofia aristotelica e della teologia cristiana, altrimenti si sarebbe finiti nell'eresia. Detto altrimenti, anche se l'argomento astronomico non è materia di fede, ex parte obiecti (cioè considerando l'oggetto o l'argomento) lo diventa ex parte dicentis (cioè considerando colui che parla, lo Spirito Santo). Anche Salomone, ch'era considerato un grande saggio, aveva detto nell'Ecclesiaste: “Il sole sorge e il sole tramonta, si affretta verso il luogo da dove risorgerà”.

2Nel 1616 la Sacra Congregazione dell'Indice (la commissione vaticana preposta alla censura dei libri), creata da Pio V nel 1571 allo scopo di esaminare le pubblicazioni sospette di errori dottrinali o morali, ed eventualmente includerle nell’Indice dei libri proibiti, pubblicò un Decreto che condannava il De revolutionibus orbium caelestium e altre due opere: In Iob Commentaria di Diego di Zúñiga, e la Lettera di P. A. Foscarini. Il Decreto includeva anche un divieto generale dei libri copernicani (omnes libros idem docentes). Il De revolutionibus finiva nella lista dei libri proibiti finché non fosse stato corretto (donec corrigatur). Così, nel 1620, la Congregazione dell'Indice emanò un secondo decreto che stabiliva le correzioni da apportare al testo. Sarà solo nel 1757 che il decreto contro i libri che trattano del moto terrestre verrà abrogato, lasciando però nella lista proibita, fino al 1835, tutte le opere già pubblicate, compreso il De revolutionibus. Nel 1999 l'UNESCO ha inserito De revolutionibus orbium coelestium nell'Elenco delle Memorie del mondo.

5È probabile che i fondatori del protestantesimo fossero contrari a Copernico perché apparteneva alla confessione cattolica, ma quando i teologi protestanti capirono che, difendendo l'eliocentrismo, si poteva sferrare un duro colpo alla Chiesa romana, mutarono subito atteggiamento. Non dimentichiamo che l'opera di Copernico fu pubblicata grazie all'impegno di due teologi luterani, pur con la preoccupazione che andava considerata soltanto un'ipotesi matematica.

6L'espressione iperbolica serviva per far vedere che il Dio del popolo d'Israele era superiore a tutti gli altri dèi, per cui la strage dei pagani andava considerata lecita. Anche nel libro di Giobbe vi è un versetto analogo: “Dio ordina al Sole di non sorgere” (9,7). Un'interpretazione letterale sarebbe stata insensata, invece il papato la riteneva fondamentale per dare un senso di soggezione alle masse popolari prive di cultura.

7Come noto, la forma della Terra non è propriamente rotonda, ma è una specie di ellissoide, o meglio uno sferoide oblato schiacciato ai poli, causato dal fatto che l'ellisse ruota attorno al suo asse minore e la forza di gravità non è uniformemente distribuita in tutto il globo, la cui superficie risente della distribuzione irregolare delle masse.

8In realtà questo movimento non esiste: Copernico se l'era inventato per giustificare il fatto che l'asse della Terra, nonostante il moto annuale, è sempre rivolto verso lo stesso punto della sfera celeste. Oggi questo si spiega semplicemente dicendo che l'asse della Terra si conserva parallelo a una retta immaginaria passante per il Sole e inclinata di 23°30' rispetto a una perpendicolare al piano dell'eclittica. Semmai esistono i moti di nutazione e di precessione. Quello di nutazione (scoperto da Bradley nel 1728 e spiegato 20 anni dopo) è il moto di oscillazione dell'asse terrestre di rotazione, che si manifesta in combinazione col moto di precessione degli equinozi. Questi due moti sono causati dalla forza di marea esercitata dal Sole e dalla Luna, nonché da altri fattori tipicamente terrestri: le correnti dell'oceano, le correnti dei venti e i movimenti del nucleo terrestre.

10Da notare che qualunque idea di movimento perpetuo, inerziale, che escluda il primo motore, cioè che consideri la materia, nello spazio cosmico, come permanente, destinata a trasformarsi di continuo, è un'idea che, in qualche maniera, favorisce una concezione ateistica dell'universo. Infatti, secondo la teologia cristiana Dio è “creatore” nel senso che produce le cose dal nulla. La materia non è un presupposto della creazione.

11Come noto per Aristotele il vuoto non esiste: la materia è ovunque e quindi i pianeti sono trascinati dalle sfere concentriche come dei “chiodi” fissati sulle stesse sfere: girando le sfere girano anche i “chiodi”.

12Già nell'antichità l'astronomo Marziano Capella aveva osservato che il moto di Mercurio e di Venere si spiegava più facilmente se si supponeva ch'essi ruotassero attorno al Sole, traslati poi attorno alla Terra insieme allo stesso Sole.

14Da notare che all'inizio del Seicento si potevano osservare circa 1.300 stelle. Col telescopio invece se ne individuarono subito circa 3.300. A metà Ottocento si arriverà a 130.000!

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