Galileo Galilei: il pioniere della scienza moderna e il suo impatto

Infanzia e formazione

Nacque a Pisa il 15 febbraio 1564 in una famiglia medio-borghese che si trasferì a Firenze ai suoi dieci anni, lì studierà letteratura e logica.

Prime scoperte scientifiche

Nel 1581 si iscrisse a medicina a Pisa per volere del padre, ma non era interessato e preferì approfondire la matematica con Ostilio Ricci (discepolo di Niccolò Tartaglia) per poi fare le prime osservazioni fisiche. Nel 1583 scoprì l’isocronismo delle oscillazioni pendolari per poi formulare teoremi di geometria e meccanica. Studiando Archimede progettò la bilancetta per determinare il peso specifico dei corpi. Nell’Accademia fiorentina diede anche un saggio letterario riferito a Tasso e all’inferno di Dante. Nel 1589 ottenne la cattedra di matematica a Pisa dove rimase per tre anni e scoprì la legge di caduta dei gravi, poi continuò ad insegnare a Padova per 18 anni. Nel Saggiatore Galilei dice di un olandese che ha costruito un occhiale che fa vedere vicine le cose lontane e ne voleva fare uno per proprio conto usando le lenti da sempre usate limitatamente. La serie delle sue grandi scoperte astronomiche si apre con la costruzione del cannocchiale che prenderà il nome di telescopio, Galileo lo annunciò nel Sidereus nuncius del 1610, e venne acclamato anche da Keplero senza di esso l’astronomia non sarebbe stata rivoluzionata (qui si nota la convergenza tra scienza e tecnica).

Conflitti con la Chiesa

Furono proprio queste scoperte astronomiche e le sue idee copernicane che lo portano ad inimicarsi gli aristotelici da un lato e la Chiesa dall’altro. Fu proprio la Chiesa, nella veste del cardinale Bellarmino, che gli mandò una ammonizione nel 1616, ammonizione che gli intimava di smettere di professare le sue teorie astronomiche. Lui continuò i suoi studi e alcuni anni dopo entrò in conflitto con il padre gesuita Orazio Grassi che aveva interpretato tre comete, Galileo negò nella stampa Il Saggiatore fornendo considerazioni di tipo metodologico.

Il processo e l'abiura

Nel febbraio 1632 fu pubblicato il Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo, il tolemaico e il copernicano e a settembre dello stesso anno fu il Papa in persona a convocare Galileo di fronte al tribunale del Santo Uffizio di Roma. Il processo con Galilei durò fino al 22 giugno 1633, data in cui Galileo abiurò ossia ritrattò le sue tesi. Grazie a questa abiura non fu imprigionato a vita ma fu confinato dapprima nel palazzo dell’arcivescovo di Siena e successivamente nella villa di un amico ad Arcetri dove fu assistito dalla figlia, suor Maria Celeste fino alla sua morte che avvenne nel 1642. Fu proprio in questi ultimi anni, prima che diventasse cieco completamente, che scrisse il suo massimo capolavoro Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze, pubblicato in Olanda nel 1638. Fu un personaggio scomodo, decisivo per la difesa dell’autonomia della scienza da ogni ingerenza esterna in quanto sfidò le autorità influenzando il futuro dell’umanità. La controriforma aveva stabilito che ogni sapere dovesse essere in armonia con le sacre scritture; secondo Roberto Bellarmino essendo la Bibbia scritta sotto ispirazione dello Spirito Santo deve essere vera in tutte le sue affermazioni, secondo Galileo ciò era un attentato al sapere e danneggiava la religione stessa che si ancorava a tesi ormai accertate come false.

Galilei scrisse le lettere copernicane cercando di trovare una soluzione a questo scontro. In realtà, per Galilei non ci dovrebbe essere nessuno scontro tra natura ( oggetto della scienza) e la Bibbia perché entrambe derivano da Dio e quindi non possono essere in scontro tra di loro perché hanno un’origine comune; la Bibbia deve spiegare come si va in cielo mentre la scienza com’è fatto il cielo, la prima usa un linguaggio antropomorfico invece la seconda in lingua matematica che non segue le esigenze umane. Eventuali contrasti sono apparenti e la soluzione sta nella reinterpretazione della Bibbia per ritrovare l’armonia tra essa e la natura. Galileo non è tra quelli che si fanno “lasciar infinocchiare da Aristotele”, Galileo stima lui e tutti gli scienziati antichi ma disprezza i discepoli che vivono in “un mondo di carta” che inibisce gli intelletti, dettato da Aristotele, il quale se tornasse al mondo cambierebbe le sue idee di fronte all’evidenza.

Contributi alla dinamica

Il famoso metodo scientifico di Galileo si è concretizzato nelle varie scoperte. La demolizione del tradizionale modello cosmico tolemaico deriva dallo studio della dinamica del moto dei corpi al quale si occupò per tutta la vita divenendo il fondatore della dinamica scientifica moderna. Per la fisica aristotelica la quiete era lo stato naturale dei corpi sublunari in quanto il moto è temporaneo, cessa quando la forza non è più applicata, i motivi erano: naturale (il moto di un corpo verso il suo luogo naturale) e violento (il moto che allontana un corpo dal suo luogo naturale tramite l’azione motrice dell’aria). Con l’introduzione del principio di inerzia Galileo superò la precedente ideologia anche se non essendoci una sua propria enunciazione originale alcuni attribuiscono la paternità del principio a Isaac Newton. Tale principio, comunque, è applicabile nella dinamica terrestre ma ha anche un’applicazione astronomia in quanto spiegava perché il movimento dei pianeti e della terra potesse continuare indefinitamente seppur il riconoscimento di forza centrifuga e centripeta arriverà poi con Newton. Per lui non c’è diversità tra la struttura del cielo e della terra, i moti rettilinei non sono solo del mondo sublunare e i moti circolari non sono tipici solo del mondo sopralunare.

Scoperte astronomiche

Tra le altre scoperte astronomiche ci sono le macchie lunari, individuate grazie al cannocchiale negando il sotterfugio difensivo di Cristoforo Clavio secondo cui la luna ha una superficie liscia perfetta e rivestita di una materia cristallina trasparente e sferoidale. Infatti la cosmologia tolemaica vedeva i corpi celesti come non soggetti al divenire principio già negato da Ockham e Bruno e poi sperimentato da Galileo con il cannocchiale: sulla superficie del sole appaiono e scompaiono macchie, quindi c’è un mutamento. Aristotele collocava la terra al centro di tutto, però galileo individua i quattro satelliti di Giove e il loro movimento analogo a quello della luna attorno alla terra e se Giove ruota attorno al sole allora anche per la terra potrebbe essere così.

Esperimenti e teorie

Secondo Aristotele la velocità di caduta dei corpi era direttamente proporzionale al peso dei corpi che cadono ed era accelerata dalla spinta comunicata al movimento dell’aria, invece Galileo dimostra con un “esperimento mentale" ossia teorico (per verificare cose non sperimentabili all’epoca) che se due corpi dello stesso peso cadono in insieme e durante la caduta si uniscono ne formano uno unico con un peso doppio ma stessa velocità (discorsi). Nel vuoto questa legge si realizza, Galileo non disponeva al tempo di una pompa ad aria (inventata da Evangelista Torricelli nel 1643) e secondo una leggenda faceva esperimenti lanciando sfere del peso di una e cento libbre(45 kg) dalla torre di Pisa. Dalla caduta dei gravi ed alcuni esperimenti sul piano inclinato giunse al concetto di accelerazione: un corpo in caduta libera subisce un moto rettilineo uniformemente accelerato, da qui deriverà il secondo principio della dinamica newtoniana.

Dialogo sopra i due massimi sistemi

Per presentare la teoria geocentrica usa il personaggio di Semplicio, un tradizionalista aristotelico, e il difensore della toeria copernicana Salviati, personificazione di intelligenza anticonformista, Segredo è il moderatore imparziale, privo di pregiudizi. Il Dialogo è diviso in 4 giorni, nella prima viene criticata la distinzione tra mondo celeste e terrestre, nella seconda vengono confutati gli argomenti contro il moto della terra e l’idea che se la terra si muovesse genererebbe un vento fortissimo facendo dire a Salviati che l’aria partecipa dello stesso movimento della terra e porta con sé nuvole e volatili, come vi partecipa anche il grave e per questo cade perpendicolarmente. Tutto ciò segue il principio di relatività galileiana secondo cui è impossibile decidere sulle esperienze in un sistema chiuso se tale sistema sia in quiete o in moto rettilineo uniforme (anticipazione della teoria della relatività di Einstein nel 1905). Essendo la terra un sistema di riferimento quasi inerziale l’aria e i gravi si comportano come se essa fosse immobile. Nella terza giornata del Dialogo, Galileo dimostra il moto di rotazione della Terra, infine nella quarta viene esposta la dottrina delle maree.

Metodo scientifico di Galileo

La parola metodo deriva dal latino methŏdus ed è il procedimento seguito in vista del fine che s’intende raggiungere. Per essere scientifici, per Galilei era fondamentale avere un metodo preciso che lui applicò tantissimo nel suo lavoro ma che teorizzò meglio Bacone: esistono due momenti importanti di cui è costituito il suo metodo: risolutivo o analitico(induttivo) e compositivo o sintetico(deduttivo); nel primo il fenomeno viene osservato e scomposto in tanti elementi semplici, quantitativi e misurabili e viene formulata un’ipotesi matematica sulla legge da cui quel fenomeno dipende; il secondo è caratterizzato da uno o più esperimenti che verifichino l’ipotesi che diventerà legge o che la confutano per poi riprendere il processo con nuove ipotesi e verifiche.

Matematica e fisica

Per Galileo il grande libro della natura è scritto in caratteri matematico-geometrici e quindi la si può leggere. Ci sono due terminologie galileiane che sono interdipendenti: da un lato la sensata esperienza (non basata sulla ragione ma fatta con i nostri sensi, utile all’osservazione di un fenomeno e le induzioni) e dall’altro le necessarie dimostrazioni (scientifiche ossia oggettive, fondamentali per giungere non più ad una induzione ma ad una deduzione da premesse generiche). L’ultima modalità gli ha consentito di scoprire il principio di inerzia. Le sensate esperienze hanno sempre un riferimento alle necessarie dimostrazioni poiché vengono rielaborate matematico-razionalmente, altrettanto le necessarie dimostrazioni presumono una esplicita o implicita osservazione dei fenomeni concreti. Perciò, lui è stato considerato sia un induttivista sperimentale che dal particolare perviene una legge generale ma anche un deduttivista teorico fiducioso nella capacità di osservazione. La differenza tra matematica e fisica è che la prima costituisce la logica della seconda ponendosi come uno strumento di scoperta scientifica che permette di avanzare nuove ipotesi in un linguaggio scientifico.

Esperienza e verifica

L’esperienza di cui parla non è quella immediata bensì l’elaborazione teorico-matematica dei dati che si conclude con la verifica in quanto l’esperienza quotidiana può essere ingannevole (apparenza sensibile), e non ha valore se non legittimata dall’esperimento (da “cimento”) ossia l’esperienza orientata dalla ragione che può correggere le conoscenze errate. Analogamente la verifica non è quella immediata dei sensi ma una procedura complessa che crea in laboratorio e maniera semplificata le condizioni su misura perché un certo evento possa prodursi.

Rifiuto del finalismo aristotelico

Galileo rifiuta il finalismo aristotelico e l’antropocentrismo, affermando che le opere della natura non possono essere giudicate con un metro puramente inteso dall’uomo o utile ad esso, farlo sarebbe arrogante e da pazzi, contro ogni fisica essenzialista dice che: non sappiamo a cosa servano i pianeti, tanto i nostri pareri non hanno valore nel funzionamento delle leggi naturali, conseguentemente non dobbiamo cercare i perchè e la causa finale ma solo il come la natura opera e la causa efficiente. La struttura concettuale del metodo galileiano è una costruzione autonoma ma si lega talvolta a schemi teorico-filosofici ispiratori in quanto speculatori; la sua fiducia nella matematica, ad esempio, è convalidata dalla dottrina platonico-pitagorica della struttura matematica del cosmo di tipo geometrico, inoltre subentra la distinzione atomistica-democritea fra proprietà oggettive e proprietà soggettive dei corpi che poi John Locke chiamerà rispettivamente qualità primarie (caratterizzano i corpi in quanto tali) e secondarie(relative ai nostri sensi). Per Galileo il mondo è una macchina e la natura è basata su tre regole, ossia uniformità, regolarità e prevedibilità, perché il percorso è sempre identico, necessario e immutabile come una verità geometrica. Infine, per come Dio conosce tutta la verità infinita intuitivamente (in modo immediato), l’uomo la acquista progressivamente e in maniera parziale con il ragionamento discorsivo; indipendentemente la qualità della certezza è identica, ad esempio che 2+2=4 è così sia per noi che per Dio ed è una conoscenza assolutamente certa.