Storia materiale della Scienza - Beretta

Scienza e natura

La scienza è la ricerca dell’ordine su cui si basa la natura, delle sue leggi e sul modo in cui possano essere utilizzate dagli uomini. I fenomeni esterni possono essere classificati e catalogati in un insieme di nozioni.

Prima di Aristotele: Pensiero mitico e magico

In origine però gli eventi venivano studiati in chiave antropocentrica e animistica per cui ogni cosa era la proiezione di timori e aspettative dell’uomo.

IV sec. a.C. – Aristotele

Prende le distanze dalla realtà naturale. Riconosce la differenza tra soggetto e oggetto. Tenta di spiegare logicamente ciò che accade, in modo che sensi e ragione coincidano. P.E. Teoria dei luoghi naturali. Corpi gravi -> centro terra. Corpi lievi -> cielo. Ricerca di ordine logico basato sulla percezione dei sensi. Le cose sono dotate di sostanza, per Aristotele il movimento è manifestazione di sostanza. Aristotele distinse tra artificiale e naturale. La scienza deve indagare gli “enti per natura”, che sottostanno a leggi di casualità permanenti, emarginando la scienza ad una attività teoretica.

XIV-XV sec. – Crisi della concezione aristotelica

La concezione aristotelica del mondo entra in crisi. Si rifiuta la cultura libresca in favore dello studio diretto della natura. Evento traumatico: la scoperta di nuove terre e nuove specie mette in crisi la tradizione, che non li conosceva, rivelando la sua incompletezza. Studiosi cercarono di rivedere i testi classici per restituirli all’originaria chiarezza, attraverso il confronto diretto con la natura. In questo periodo le nuove scoperte continuarono comunque a basarsi sulla tradizione aristotelica.

XV-XVI sec. – Naturalisti rinascimentali

I naturalisti rinascimentali rifiutano insegnamenti libreschi per la conoscenza diretta della natura. Per gli aristotelici l'esperienza diretta doveva essere mediata da sistemi filosofici. Invece, per i naturalisti, la natura in sé e per sé è sufficiente per il suo studio. La natura non era più un insieme di oggetti separati, ma un insieme unico, microcosmo umano e macrocosmo naturale uno specchio dell’altro, scardinando la tradizionale separazione delle discipline. Paracelso, medico e alchimista, è sostenitore di queste tesi. La nuova scienza deve però riuscire a spiegare i fenomeni in modo verosimile tanto quanto la filosofia aristotelica.

Il naturalista doveva svelare i segni nascosti della natura, dandogli mandato anche negli ambiti della metafisica, non più distinguibile dalla fisica. La concezione del mondo come organismo riuniva in un tutto animato ciò che Aristotele aveva parcellizzato e classificato in regni differenti. In questo periodo, dietro la spinta dell’osservazione diretta, nacquero molte credenze e superstizioni. Riscoperta del platonismo e dell’atomismo, per cui lo studio della natura non passava solo da aspetti qualitativi ma anche quantitativi. Questo fu il primo passo verso la matematizzazione della scienza.

Fin qui la ricerca confusa creò innumerevoli sistemi diversi che non riuscirono però a conformarsi come valida alternativa.

XVII sec. – Francesco Bacone e Renato Cartesio

Novum organum (1620) di Bacone – scienziato come ministro e interprete della natura. Si deve abbandonare la passività nello studio della natura in favore della prassi sperimentale. Al sistema aristotelico si deve sostituire il metodo induttivo e la sperimentazione sistematica. Dal particolare si traggono gli assiomi ascendendo gradatamente. Cambia il ruolo sociale del naturalista. È l’uomo che manipola i fenomeni della natura, per comprenderli e per sfruttarli nella tecnica.

Discorso sul metodo (1637) di Cartesio – teorizza una fisica basata sul modello matematico. Per Bacone, la matematica è una disciplina estranea al mondo materiale. Per Cartesio, i sensi sono ingannevoli, è necessario uno strumento certo -> strumento matematico. Le leggi della natura sono analoghe alle leggi della meccanica, per cui si poteva descrivere la natura attraverso l’astrazione dei sensi e l’elaborazione di modelli matematici e meccanici. Anche Galileo credeva nell’importanza del linguaggio matematico, ma mentre Galileo riprendeva l’assunto platonico e pitagorico, per cui la realtà era espressa in forme geometriche, Cartesio cercava solo regole per costituire il riferimento certo per ogni conoscenza. Il mondo per Cartesio non era composto da numeri, ma attraverso i numeri era possibile conoscerlo.

Sia Bacone sia Cartesio credevano nella necessità di nuovi strumenti per lo studio sistematico della natura. Alla fine del secolo, Newton, con la legge di gravitazione universale, riesce a dare ragione a Cartesio, unendo i mondi terreno e celeste (astronomia e fisica che Aristotele aveva sempre tenuto separate). Fisica e matematica diventano discipline guida del sapere umano.

XVIII sec. – Meccanicismo e scientificità

Il meccanicismo passa da ipotesi rivoluzionaria a norma della scientificità. La natura è vista come un insieme inorganico di enti regolati da leggi meccaniche, utilizzabili attraverso la pratica sperimentale al servizio dell’uomo. Denis Diderot, principale curatore dell’Encyclopedie, voleva descrivere la natura attraverso le pratiche sperimentali, denunciando però l’inutilità della matematica.

Tempo presente – Dominio della scienza e della matematica

Atomi e composti non sono enti naturali nel senso aristotelico, ma sillabe di un linguaggio matematico. Per esempio, il genoma viene calcolato attraverso i numeri da computer. La scienza, attraverso un linguaggio quantitativo, definisce la natura.

Finisce la distinzione tra naturale e artificiale. Tutto deriva da ciò che esiste in natura, e le molecole prodotte in laboratorio sono identiche a quelle esistenti in natura.

Gli strumenti

Gli strumenti sono elementi centrali nella pratica scientifica, ed hanno creato le condizioni perché il mondo potesse essere studiato tramite parametri quantitativi.

Dalle origini

Presenza di utensili meccanici per ampliare la potenza della forza dell’uomo.

XIV-XV sec.

L’orologio meccanico per primo consente di quantificare la realtà esterna. La scansione del tempo in intervalli regolari e uguali e non più secondo i cicli naturali e irregolari ha dato all’uomo la possibilità di regolare le proprie attività indipendentemente dal tempo soggettivo e dai cicli naturali. L’orologio era l’effetto di una rivoluzione per cui la dimensione temporale perdeva il suo mistero tramite uno strumento che lo spiegava razionalmente.

Gli utensili meccanici ereditati dall’età classica e medievale non vennero compresi appieno finché con l’approfondimento teorico non si giunse ad un uso scientifico e ad un perfezionamento sistematico.

XV-XVI sec.

Si concretizza l’idea dello strumento scientifico come conseguenza dell’importanza attribuita alla sperimentazione. Strumenti per ampliare le capacità cognitive e i sensi dell’uomo. Il principale senso per lo scienziato rinascimentale era la vista. In quest’epoca osservare la natura significa ancora comunque soprattutto leggere, il libro era il principale strumento di conoscenza e di standardizzazione delle osservazioni e delle nozioni scientifiche del momento. La stampa fu, difatti, una delle principali scoperte di questo periodo che contribuì al risveglio dell’interesse per le scienze e la natura. Anche i sostenitori della sperimentazione erano assidui lettori, per consentire una riflessione sul metodo scientifico e perché comunque la pratica sperimentale era ancora imprecisa.

Gli alchimisti furono i primi ad utilizzare strumenti scientifici nei loro rudimentali laboratori. I primi veri e propri strumenti però nacquero nell’ambito dell’astronomia e delle scienze della vita, in correlazione alla diffusione delle lenti (scoperte già nel XIII sec., ma di uso comune solo a partire da ora). Vennero inventati telescopio, microscopio, ecc. Principali artisti del vetro furono in Italia e nei Paesi Bassi.

Galileo Galilei

XVII sec. – Le prime grandi scoperte attraverso l’uso di strumenti. Il telescopio divenne vero e proprio strumento scientifico grazie a Galileo Galilei, grazie alle scoperte del 1610. Per la prima volta una rivoluzionaria scoperta scientifica era associata ad uno strumento prodotto da un artigiano. Galileo aveva dimostrato grande abilità nell’associare il perfezionamento di uno strumento con la sua teoria fisica (es. bilancia idrostatica, compasso). Superando i limiti dei sensi, le osservazioni scuotono le conoscenze classiche.

Sidereus Nuncius (1610) di Galileo – Galileo attraverso il telescopio scoprì le irregolarità della superficie lunare, nuovi satelliti e pianeti, le macchie solari. Con questo testo demolì la cosmologia aristotelica. I cieli e le stelle non più incorruttibili, ma sotto il dominio di fenomeni fisici e composti di materia simile a quella terrestre. Torna sulla questione copernicana, rafforzandola con uno strumento capace di amplificare i sensi. Analogamente lo strumento fu usato nell’ambito del piccolo, attraverso il microscopio. Fu sempre Galileo a intuire le opportunità del nuovo strumento.

Federico Cesi – Apiarium (1625) di Federico Cesi – Scoprì l’esistenza di corpi così piccoli da non essere percepibili e teorizzò dunque l’esistenza di cose ancora più piccole da non essere percepibili con gli strumenti di allora. Con questa tesi Cesi rivalutò l’atomismo di Democrito, rifiutato da Aristotele, dando così un altro colpo al suo sistema filosofico.

Giambattista Hodierna. La prima scoperta fu lo studio dell’occhio della mosca nel 1644 da Giambattista Hodierna. Marcello Malpighi fece però le prime scoperte di portata teorica, analizzando i tessuti di cui erano composti alcuni organi nonché altre parti minute del mondo umano, animale e vegetale. Malpighi fu criticato dai galenisti per l’inutilità degli studi di cose tanto minute. Viene alla luce la natura meccanica del corpo, le sue strutture e i suoi meccanismi. La medicina passò da oggetto di speculazione filosofica a disciplina precisa analogamente alla fisica e all’astronomia. Il modello meccanico del corpo umano fu quello dell’orologio meccanico.

Polemica sulla natura del vuoto, protagonisti furono Evangelista Torricelli e il vetro. Realizzò strumenti per la misurazione della pressione atmosferica ed attraverso questi la connessione tra pressione e cambiamenti meteorologici. A seguito di questi esperimenti si scoprì come utilizzando il vetro fosse possibile utilizzare il vuoto e misurare la temperatura. Nasceva un metodo quantitativo per la misurazione delle temperature, che non venivano più ricondotte alle sensazioni soggettive.

XVIII sec. – La nascita dei primi standard

Il vetro durante la prima metà del secolo è la principale componente degli strumenti scientifici.

Anders Celsius – Nascono gli standard per la misurazione della temperatura. (1740) ancorava la misurazione del calore a criteri osservabili oggettivi (congelazione 0° e ebollizione acqua 100°). Scoperta della composizione dell’aria e della natura dell’elettricità spinsero alla costruzione di nuovi apparecchi e all’utilizzo di nuovi materiali. La presenza di più strumenti veniva giustificata dalla ricerca di maggiori standard di precisione della sperimentazione e per rendere minimi l’influenza esterna e l’arbitrio dello sperimentatore.

Verso la fine del secolo divenne chiara la tendenza a costruire apparecchi sempre più grandi o costosi. Diviene inconcepibile la ricerca scientifica senza strumenti. Antoine-Laurent Lavoisier, chimico francese, demolì la teoria aristotelica per cui l’universo era composto da quattro elementi (aria, terra, acqua, fuoco). Scoprì che l’aria era composta da più elementi e l’acqua da due gas. Costruì il gasometro, strumento per condurre l’esperimento di sintesi dell’acqua.

XIX sec. – Inizio dell’era della Big Science

Inizia l’era della Big Science. Lo strumento scientifico veniva assorbito dalla tecnologia, giungendo al suo culmine con la fisica nucleare. Si costruirono i primi acceleratori di particelle. La nascita di sistemi di sperimentazione richiedevano finanziamenti enormi e il dispiegamento di ingenti forze umane.

Età contemporanea – Big Science e innovazione tecnologica

La scienza contemporanea dipende in larga misura dall’innovazione tecnologica e da come questa poteva innovare gli strumenti di ricerca.

Scienza e comunicazione

I mezzi e le tecnologie di comunicazione e lo sviluppo della scienza sono interconnessi. La comunicazione occupa un ruolo centrale nella cultura occidentale dal rinascimento fino ai giorni nostri. Molte delle scoperte effettuate in occidente erano in realtà già note da tempo in oriente, ma in queste culture mancarono le possibilità per svilupparsi attraverso una struttura che desse allo scienziato autonomia e prestigio.

Dalle origini – Scienza occulta e dei segreti

XV-XVI sec. – L’invenzione della stampa

Fu l’invenzione della stampa la prima spinta verso la divulgazione scientifica, importante per la diffusione di scoperte scientifiche rivoluzionarie come quelle di Galileo. Con la diffusione di questo mezzo ci si trovò di fronte a nuove problematiche, in quanto gli scienziati erano riluttanti ad affidare ad un libro le proprie scoperte, in quanto non avevano alcuna tutela riguardo alle loro idee. Fu per questo che molti ancora continuarono a preferire il manoscritto e la comunicazione epistolare, facendo continuare ancora l’epoca della scienza dei segreti.

Altro problema era la necessità di creare un nuovo modello stilistico per la divulgazione scientifica, poiché non vi erano precedenti nella storia. Paracelso e i suoi seguaci, pur rigettando le opere delle auctoritas, furono tra i primi a servirsi del potere propagandistico della stampa. Galileo Galilei riuscì a divulgare le sue scoperte grazie ad un sapiente utilizzo del mezzo stampa. Isaac Newton, invece, oltre 50 anni dopo fu riluttante nella pubblicazione delle sue opere.

Altre problematiche: difficoltà tecniche e lentezza di produzione, anche per necessità burocratiche quale il visto della censura. Questo contrastava con la necessità di affermare la paternità di una scoperta al più presto possibile.

XVII sec. – Dalla lettera alla stampa periodica come principali mezzi di comunicazione

Le lettere venivano utilizzate per comunicare al più presto l’esito di un lavoro di sperimentazione e ricerca. Destinatario della lettera era spesso un altro scienziato che aveva il compito di divulgare la scoperta. Si creò in questo modo una fitta rete di comunicazione che permetteva di informare un vasto numero di scienziati e di stimolare la competizione. A partire dalla seconda metà del XVII sec. nacquero anche le prime riviste scientifiche.

• Journal des savants (1665), nasce in Francia e da ampio spazio all’analisi di opere scientifiche portando l’attenzione sulla possibilità del mezzo stampa.
• Philosophical transactions (1665), Inghilterra, fu il primo a dare spazio a dibattiti scientifici pubblicando i resoconti degli atti della Royal Society. Inizialmente era la pubblicazione della corrispondenza scientifica annuale.
• Memoires sur les sciences et sur les artes (1672), fondato da Jean Baptiste Denis, dedicato interamente alle scienze.
• Memoires de l’Academie des Sciences de Paris, analogo a Philosophical Transactions.

Attraverso queste riviste si riuscì a coniugare la necessità della rivendicazione di paternità alla rapidità di pubblicazione alla creazione di uno stile per la letteratura scientifica. L’opera a stampa restava fondamentale per l’affermazione di uno scienziato, ma sempre più importanza acquistavano gli articoli.

XVIII sec. – La nascita della stampa specializzata

In questo secolo cominciarono a esserci scienziati che pubblicavano esclusivamente articoli. Lo sviluppo della scienza portò alla produzione di un elevato numero di articoli che portarono dunque le riviste a pubblicarli con ritardo anche di anni, alimentati anche dalla mancata specializzazione dei periodici, di cui nacque l’esigenza. A partire dal 1670 videro la luce i primi periodici specializzati in medicina, per poi proseguire nei primi decenni del XVIII secolo con la nascita di periodici specializzati nelle varie discipline. Antoine-Laurent Lavoisier pubblica gli Annales de chimie nel 1790. La crescita esponenziale di pubblicazioni periodiche specialistiche diede un impulso alla creazione di nuove discipline scientifiche e alla loro specializzazione.

XIX sec. – Rivoluzione industriale e brevettazione

Con la rivoluzione industriale nasce la problematica dei brevetti. Seppure fin dal rinascimento le corporazioni tutelavano i loro segreti, tramandandoli esclusivamente nel loro ambito, ostacolando e punendo ogni tentativo di divulgazione, fu solo in questo secolo, divenendo chiaro il contributo determinante della scienza allo sviluppo industriale ed ai suoi profitti, che la questione del brevetto divenne strategica. Lo scienziato si trovò a dover scegliere tra la libera ricerca universitaria e le enormi risorse messe a disposizione dall’industria per una ricerca mirata. Col tempo si capì però che una ricerca libera dava maggiori risultati, pertanto si passò al finanziamento della ricerca in ambito universitario.

Età contemporanea – Nuovi mezzi di comunicazione

L’enorme numero di pubblicazioni portò però a una situazione di confusione per cui era impossibile seguire tutto, rallentando il processo di comunicazione che inizialmente avevano favorito. Inoltre, la ricerca bibliografica divenne in qualche modo più prolifica della ricerca vera e propria. Le discipline tesero sempre più a parcellizzarsi e specializzarsi. La necessità di rivendicare la paternità di una scoperta ha poi portato a pubblicare frettolosamente qualsiasi risultato.