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Galilei, Galileo - Vita, metodo di ricerca e scoperte

Appunto approfondito sulla vita di Galileo Galilei, il suo metodo scientifico e le sue importanti scoperte

E io lo dico a Skuola.net
Galileo Galilei
Vita
Nasce nel 1564 a Pisa, da una nobile famiglia fiorentina. Inizia a studiare medicina all'università di Pisa, ma, andando avanti negli studi si interessa soprattutto di matematica e geometria. Nel 1585 abbandona Pisa senza essersi laureato e si reca a Firenze, dove si guadagna da vivere insegnando privatamente. Nel 1589 ottiene la cattedra di matematica presso l'università pisana. Nel 1592 gli è assegnata la cattedra di matematica all'Università di Padova. Lì trascorre i 18 anni più felici della sua vita: frequenta l'arsenale di Venezia, che era il luogo in cui c'era il massimo sviluppo scientifico del tempo. Era protetto dalla Repubblica, e poteva seguire i suoi studi in tutta tranquillità. Nel 1610 torna a Firenze, sotto Cosimo II, e viene nominato matematico primario dello Studio di Pisa, dove si può dedicare alla ricerca. Nello stesso anno scrive il Sidereus Nuncius. Nel 1613 scrive l'Istoria e dimostrazioni intorno alle macchie solari e loro accidenti. In questi anni scrive anche alcune lettere, tra le quali la più importante è quella indirizzata a padre Benedetto Castelli. Le sue tesi si scontrano con le idee della Chiesa, e Galilei tenta di difendere la validità delle sue teorie con i propri scritti. I Gesuiti mantengono un atteggiamento prudente e sono aperti alla discussione, invece i Domenicani lo attaccano apertamente. La situazione peggiora progressivamente fino ad arrivare al 1616, anno in cui la Chiesa dichiara eretiche le posizioni copernicane, condanna le teorie galileiane del rapporto tra fede e scienza e mette all'indice tutte le opere dello scienziato. Allora Galileo decide di ritirarsi dal dibattito per paura di incorrere nell'inquisizione. Nel 1618 appaiono tre comete nel cielo, e si accende un dibattito sulla loro natura. Galileo vi prende parte, nel 1624, pubblicando il Saggiatore, e lo dedica proprio al papa Urbano VIII. Siccome l'opera viene ben accettata dal Pontefice, Galileo ha l'impressione che ora la Chiesa sia maggiormente aperta a nuove idee. Inizia a scrivere il Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo. Dopo due anni di dibattiti con la Chiesa, riesce a far pubblicare la sua opera nel 1632, ma subito dopo il libro viene giudicato eretico e l'autore viene convocato dall'inquisizione. Inizialmente il Papa non è molto duro con lui, e dichiara che il copernicanesimo può essere accettato, almeno come teoria matematica. Però gli oppositori di Galilei si fanno sempre più numerosi e il Papa, sentendosi minacciato, rifiuta tutte le nuove teorie e sospende la diffusione di tutte le sue opere. Nel 1633 viene convocato a Roma per essere processato dall'inquisizione. Cerca di difendersi come può, ma non ha testimoni che lo difendano, e così decide di abiurare. Viene proibita ogni pubblicazione delle sue opere e Galileo è condannato agli arresti domiciliari; si ritira così nella propria villa di Arcetri. Qui si dedica alla composizione dei Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze che pubblica poco prima della sua morte, che avviene nel 1642.

Critica alla tradizione
Nel periodo in cui visse Galileo c'era una totale supremazia culturale della Chiesa, la quale si rifaceva molto all'aristotelismo. Egli dovette scontrarsi con l'ideale della Chiesa, secondo cui la fede era superiore a tutto e quindi la Bibbia era l'unica fonte della verità, e i principi aristotelici, che erano radicati nella mentalità comune ed erano universalmente riconosciuti validi. Nelle sue opere si occupò sempre di dimostrare le proprie teorie e mostrare l'incoerenza di quelle avversarie.
Contro la chiesa
La controriforma aveva stabilito che ogni forma di sapere doveva essere in armonia con la Sacre Scritture. Galileo si proclamò sempre cristiano credente, (due sue figlie si fecero suore, e una di queste raccolse, come ultima parola pronunciata dal padre morente, l'8 gennaio 1642, "Gesù") però pensava che una posizione del genere avrebbe ostacolato il libero sviluppo del sapere e danneggiato la religione stessa perché, rimanendo ancorata a tesi dichiarate false dal progresso scientifico, avrebbe definitivamente finito per squalificarsi dinanzi agli occhi dei credenti. Galileo sosteneva che la natura e la Bibbia derivano entrambe da Dio. Come tali esse non possono contraddirsi fra loro. Eventuali contrasti tra verità scientifica e verità religiosa sono quindi solo apparenti e vanno risolti rivedendo l'interpretazione della Bibbia. La Bibbia non contiene principi che riguardano le leggi della natura, essa contiene verità che si riferiscono alla salvezza dell'uomo. Come dice in una delle sue lettere, il fine delle Sacre Scritture è di insegnare "come si vadia al cielo, e non come vadia il cielo. La Bibbia è quindi arbitra nel dominio religioso, la scienza in quello naturale.
Contro gli aristotelici
Galileo mostra grande stima per Aristotele e per gli altri scienziati antichi poiché li ritiene uomini amanti della verità e della ricerca. Il suo disprezzo va invece contro i loro discepoli, soprattutto gli aristotelici a lui contemporanei. Essi non osservano la natura, ma si basano solo su libri rimanendo convinti che il mondo è come lo scrisse Aristotele e non come vuole la natura: nel Discorso sui due massimi sistemi afferma: "i discorsi nostri hanno da essere sopra il mondo sensibile, e non sopra un mondo di carta". Galileo afferma che questo loro dogmatismo ostacola l'avanzamento del sapere.
Egli critica in maniera sistematica la dottrina aristotelica, in particolare nel Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo. Secondo Galileo, Aristotele basava la scienza sull'osservazione e sull'evidenza, senza mai ricorrere a dimostrazioni vere e proprie.
Aristotele vedeva mutamento e corruzione sulla terra ma mai sul sole e sulle stelle. Non considerava la possibilità che mutamento e corruzione avvenissero sui corpi celesti come accade sulla terra, essi infatti, erano costituiti di etere. Asserì invece che sole e stelle erano perfetti e immutabili. Nell'universo di Aristotele la terra era al centro e tutti i corpi celesti le ruotavano attorno, muovendosi secondo cerchi perfetti. Si muovevano di moto circolare uniforme, la più perfetta forma di moto secondo gli antichi. L'universo era diviso in due regioni: una regione sublunare, al di sotto della sfera in cui si muoveva la luna, e una regione esterna, dalla sfera della luna a quella delle stelle fisse. Nella regione sublunare ogni cosa era composta di quattro elementi: aria, acqua, terra e fuoco; tutto era corruttibile e passibile di mutamento. Nella regione esterna, che conteneva i pianeti e le stelle, tutto era fatto del quinto elemento, l'etere, perfetto, immutabile ed eterno. Inoltre Aristotele riteneva che il moto potesse essere o naturale o violento. Il primo era il moto compiuto da un elemento verso il suo luogo naturale, e la sua velocità era direttamente proporzionale al suo peso; il secondo andava contro il moto naturale ed era provocato dall'interagire di un corpo con un altro. Quello naturale tendeva a crescere fino a raggiungere una velocità costante, quello violento, invece, diminuiva progressivamente fino ad annullarsi. La visione aristotelica del mondo era antropocentrica.
Galileo, al contrario, non pensa che i corpi celesti siano perfetti, e basa questa teoria sulle osservazioni che aveva fatto al cielo: grazie al cannocchiale si era accorto dell'esistenza delle macchie solari e crateri lunari, cosa che dimostra che anche i corpi extraterrestri sono sottoposti alla corruzione. Inoltre aveva notato che Giove ha dei satelliti che gli ruotano intorno, e questo dimostra la falsità della teoria aristotelico-tolemaica a favore di quella eliocentrica. Galilei pensa che tutti i corpi siano sottoposti a una medesima forza, quella di gravità, e che un corpo, lasciato cadere nel vuoto, continui ad accelerare costantemente, senza che il suo peso influisca in alcun modo. Riguardo ai moti violenti, Galileo afferma che la forza movente non doveva agire costantemente affinché il corpo mantenesse il movimento, ma bastava una spinta iniziale affinché il moto si mantenesse invariato finché un agente esterno non fosse intervenuto. Galileo non vede nell'uomo il centro dell'universo.

Scoperte fisiche
Galileo fu un grande appassionato di fisica, venne soprattutto affascinato dal moto dei corpi. Fu proprio in questo campo (la dinamica) che fece numerose scoperte che gli diedero l'appellativo di fondatore della dinamica scientifica moderna.
Galileo formulò per primo le leggi che stanno alla base della fisica moderna:
Il principio di inerzia o primo principio della dinamica: un corpo tende a conservare indefinitamente il suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme sinché non intervengano forze esterne a modificare tale stato.
Il principio di composizione dei movimenti: un corpo sollecitato contemporaneamente da due forze differenti si muove lungo la risultante.
Il principio di relatività del movimento: il moto di un corpo non può essere considerato in senso assoluto, ma solo relativamente a un altro corpo.
La legge sulla caduta dei gravi: tutti i corpi cadono con la stessa velocità, qualunque sia il loro peso.

Le osservazioni astronomiche
Galileo era già convinto della veridicità del copernicanesimo sin dall'inizio dei suoi studi. Egli costruisce e utilizza il cannocchiale solo per trovare conferma di ciò che pensava.
L'utilizzo del cannocchiale da parte di Galileo ci mostra l'importanza che assunsero gli strumenti d'osservazione durante la Rivoluzione scientifica. Però la grandezza di Galileo non consiste tanto nell'aver costruito il cannocchiale, perché era già noto da tempo, ma nell'averlo usato scientificamente. Le lenti erano infatti già note, ma esse venivano utilizzate solo a scopo di divertimento. Addirittura venivano condannate: secondo la tradizione i sensi erano il mezzo perfetto dato da Dio all'uomo per conoscere il mondo; si pensava che strumenti come il cannocchiale alterassero i sensi creando una sorta di illusioni ottiche. È proprio il diritto ad usare il cannocchiale come mezzo scientifico che gli sarà duramente contestato.

Metodo
Tra i risultati più importanti ottenuti da Galileo, vi fu l'individuazione del metodo scientifico della fisica, di quel procedimento che ha aperto le porte alle tutte le scoperte scientifiche successive. La forza di questo metodo risiede proprio nell'aver trovato quella via di compenetrazione tra ragione ed esperienza, tra ragione e sensi. Egli ha saputo riunire nel suo metodo l'osservazione e il momento induttivo della ricerca (sensate esperienze) con quello teorico e deduttivo (necessarie dimostrazioni). Per Galileo il mondo è pura materia estesa in moto locale, cioè la natura è un ordine oggettivo e casualmente strutturato di relazioni governate da leggi: non hanno esistenza oggettiva le qualità, che per gli aristotelici, invece, sono oggetto di scienza. Dunque colori, suoni, sapori, odori non esistono "fuori" di noi, ma, dice Galileo, "tengono lor residenza nel ciorpo sensitivo". Il mezzo di conoscenza è l'osservazione, che Galileo definisce come "sensata esperienza". L'esperienza sensata, o scientifica, è il frutto di un'elaborazione teorico-matematica dei dati. Ciò significa che i dati dell'osservazione non vanno accettati passivamente, ma filtrati e analizzati secondo un criterio. Il mezzo con cui lo scienziato filtra i dati dell'osservazione, superando l'indeterminatezza e la soggettività della percezione sensibile, è la matematizzazione dell'esperienza. Ciò avviene secondo un procedimento ben preciso: in primo luogo si prendono in considerazione le qualità primarie, cioè quelle oggettive (volume, peso, etc.), scartando quelle secondarie, cioè soggettive (colori, odori, sapori, etc.). Poi si individuano i principali aspetti osservabili del fenomeno e se ne fa effettivo oggetto di osservazione, quindi si cerca di misurarli, cioè di trasformarli in quantità e numeri ben precisi. Una volta matematizzato un fenomeno bisogna studiarlo. Per Galileo, conoscere un fenomeno significa trovare una coerente spiegazione di ciò che accade, al fine di individuare una "legge" secondo la quale si producono e si svolgono i fenomeni, in modo che sia possibile la previsione di come essi si svolgeranno in natura. Ciò che interessa a Galileo però non è, come per gli aristotelici, la ricerca della causa prima, ma semplicemente come il fenomeno si produce: la sua legge di svolgimento. Al termine del processo si giunge non più a delle essenze, come pensava la tradizione scolastica e Aristotele, ma semplicemente a leggi formulate matematicamente. Il metodo è diviso in due parti fondamentali: il momento risolutivo e quello compositivo.
Il primo consiste nell'osservare e nel risolvere un fenomeno cercando di arrivare ad un'ipotesi matematica sulla legge da cui dipende. Il secondo momento consiste nelle "necessarie dimostrazioni", cioè nella verifica di tale ipotesi tramite l'esperimento, ossia riproduzione artificiale del fenomeno. Questa è la parte ipotetica-deduttiva del metodo. Se l'ipotesi viene verificata, essa viene formulata in termini di legge.
Nel corso della storia il metodo galileiano è stato considerato a volte induttivo, altre volte deduttivo. Ma in realtà è tutte e due le cose insieme. Tra l'induzione e la deduzione c'è una reciproca implicazione. Infatti le sensate esperienze presuppongono sempre le necessarie dimostrazioni in quanto vengono assunte e rielaborate in un contesto matematico-razionale. Anche le necessarie dimostrazioni presuppongono un richiamo alle sensate esperienze poiché è l'esperienza che fornisce la base e lo spunto per le ipotesi. Inoltre intuizioni ed ipotesi acquistano validità solo per mezzo della conferma sperimentale.

Considerazioni finali
Certamente l'autorità ecclesiastica abusò del suo potere per difendere i propri interessi, impedendo così la libera ricerca scientifica, incorrendo peraltro in un errore madornale: condannò Galileo perché sosteneva una teoria, quella copernicana, che poi si sarebbe dimostrata vera, e che la stessa Chiesa avrebbe riconosciuto valida.
In realtà bisogna considerare che Galileo aveva atteggiamenti e metodi che contribuirono ad attirare su di sé le ostilità degli altri scienziati, dei peripatetici e degli ecclesiastici. È comunemente ammesso dai suoi biografi come il temperamento di Galileo fosse tutt'altro che facile, poco disposto com'era a concedere una parte di ragione ai suoi interlocutori, propenso all'arma dell'ironia, irruente e scarsamente diplomatico. Comunque, al di là di tali limiti caratteriali, Galileo tendeva costantemente ad incorrere nell'errore di dare per assolutamente certo quello che era semplicemente probabile, anche se molto verosimile (come nel caso del sistema copernicano); tuttavia alla sua epoca non esisteva alcuna prova inconfutabile e definitiva della verità dell'eliocentrismo (che si sarebbe avuto solo nel secolo XVIII, e precisamente nel 1748); addirittura nel caso della natura delle comete si sbilanciò ad attaccare il peripatetico Grassi, che invece sosteneva la teoria più vicina al vero; e lo stesso fece per la teoria delle maree. Una capacità di dialogare meno arrogante gli avrebbe probabilmente consentito di avere maggiore attendibilità, cosa che le sue tesi scientifiche realmente avevano. Confondendo probabilità con certezza, non poteva confrontarsi seriamente con la comunità scientifica nella sua totalità, compreso anche quel mondo cattolico che non era completamente restio ad ogni seria novità, ma presentava, nei casi dei gesuiti, di papa Urbano VIII e del cardinale Bellarmino, una disponibilità al confronto maggiore rispetto a tutti gli altri suoi oppositori. Inoltre si presentava sempre come un rivoluzionario, che non solo criticava, ma metteva in ridicolo, con la sua acida ironia, la Chiesa e l'antico sapere. Con un approccio meno polemico avrebbe trovato probabilmente non solo coriacei oppositori, ma attenti e interessati interlocutori in una parte consistente dello stesso mondo ecclesiastico, in cui non mancavano, ad esempio tra i Gesuiti, veri e propri scienziati, disposti a conciliare le nuove scoperte scientifiche con la fede cattolica. Inoltre, nonostante usasse un metodo scientifico valido, tuttora utilizzato, spesso estrapolava da situazioni molto particolari, concetti estremamente generali, anche usando l'immaginazione. Ad esempio, per studiare la caduta dei gravi, osservò la velocità con cui rotolava una pallina su un piano leggermente inclinato. Le sue misurazioni non erano estremamente precise, perché fatte con mezzi rudimentali, ma nonostante ciò riuscì a scoprire che la relazione s/t² era costante, ed estrapolò questa induzione anche alla caduta libera dei gravi. Oggi noi sappiamo che questa relazione è vera, ma siccome nel '600 questa era un'ipotesi non realmente verificabile, per uno scienziato sarebbe stato normale avere dei dubbi, cosa che Galileo non fece. Al di là di queste critiche che gli possono essere mosse, Galileo ha avuto certamente dei grandissimi meriti: è il fondatore della fisica, della balistica, dell'astronomia scientifica, ed è stato il primo a considerare scienza e religione come due cose assolutamente distinte. Ma il suo merito più grande è quello di aver formulato un metodo che ha posto le fondamenta su cui si è costruito tutto lo sviluppo scientifico successivo, e grazie al quale la conoscenza della natura e la tecnologia hanno avuto uno sviluppo che non si è arrestato mai più.
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