Le rivoluzionarie teorie astronomiche di Johannes Kepler e il sistema solare

La vita di Johannes Kepler

Johannes Kepler fu un astronomo tedesco, contemporaneo di Galileo Galilei. Nacque in una famiglia umile che lo formò nella carriera ecclesiastica. Nel 1594 dovette interrompere i suoi studi perché chiamato come insegnante di matematica presso la Scuola di Granz. Due anni dopo pubblicò la sua prima opera "Mysterium Cosmographicum" nella quale descrisse la sua prima teoria sull'ordine dell'Universo, diventando matematico, astronomo e astrologo. Secondo quest'opera, Dio si basò sui cinque solidi regolari: il cubo, il tetraedro, il dodecaedro, l'icosaedro, l'ottaedro per creare il cielo e la terra. Così ci ritroviamo in un Universo di tre corpi: Stelle, Sole e Spazio così come la Trinità Padre, Figlio, Spirito Santo. Nel 1604 scorse una supernova che prese il suo nome: Stella di Keplero. La sua passione per l'astrologia lo vide scrivere un nuovo anno di nascita di Gesù Cristo, il 5 a.C. quando, cioè, Giove e Saturno si erano congiunti in cuspide del segno cardinale dell'Ariete: un cambiamento millenario. Quando morì l'imperatore Rodolfo, il nuovo, Mattia (fratello di Rodolfo) nominò Keplero matematico territoriale. Durante la sua vita ebbe due moglie e molti figli, altrettanti morti durante il parto. Le sue teorie, ad oggi leggi, furono tre in tutto. Poco prima della sua morte, la madre venne accusata e incarcerata per stregoneria, Keplero prese le sue difese. Morì in disgrazia a 58 anni nel 1630 e il suo epitaffio cita le sue parole: "Misuravo i cieli, ora fisso le ombre della terra. La mente era nella volta celeste, ora il corpo giace nell'oscurità".

Introduzione alle teorie di Keplero

Keplero sostenne la teoria eliocentrica di Copernico e ne volle continuare l’opera. Matematico alla corte d’Austria si chiese da cosa sono mossi i pianeti; è convinto che il cosmo non sia posto a caso e che di ogni suo aspetto architettonico deve esserci una ragione. Keplero fu sempre copernicano e neoplatonico matematico, credeva nell’armonia del mondo e rifiutò la visione del cosmo elaborata da Tycho Brahe poiché la considerava poco armonica. Keplero credeva che la natura fosse ordinata da regole matematiche. Nella sua opera maggiore Keplero congiunge la fede nel sistema copernicano con la fede neoplatonica secondo cui una Ragione matematica e divina ha presieduto alla creazione del mondo. Dio è dunque matematico e Keplero ricercò le armonie matematiche e geometriche del mondo. A partire dal 1609 formulò tre leggi per i pianeti.
Tolomeo e Copernico non riuscirono a spiegare l’irregolare moto di Marte, Brahe aveva tentato, Keplero si dedicò allo studio del moto di Marte per dieci anni e per spiegarlo dovette abolire le orbite circolari e sostituirle con orbite ellittiche. Con Keplero si abbandona definitivamente la vecchia cosmologia di derivazione aristotelica. Il sistema solare era ora perfetto. Keplero è attratto dalle celesti armonie dove il sole svolge un ruolo fondamentale. Per Keplero è il sole a muovere gli altri pianeti ed è anche la sede di Dio poiché è il corpo più bello che dà luce e calore. I pianeti sono mossi da una forza motrice emanata dal sole chiamata “anima motrix” ma non sono sostenute prove fisiche che lo dimostrino.

Leggi di Keplero

Le leggi di Keplero sono:

• I pianeti percorrono orbite ellittiche e il Sole è uno dei due fuochi;
• Un raggio vettore che unisce il centro del sole con il centro del pianeta spazza aree uguali in tempi uguali ne deriva che la velocità del moto di rivoluzione del pianeta è massima quando il pianeta è vicina al sole(perielio) e minima quando è lontano da esso(afelio);
• I quadrati dei periodi di rivoluzione dei pianeti sono proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori delle loro orbite.

Prima di studiare l'impossibile orbita di Marte, Keplero dovette studiare quella della Terra. Come linea di base usò quella del Sole e il piano dell'eclittica. Usando ciò arrivò a calcolare precisamente le posizioni della Terra, ricavandone anche l'intera orbita di Marte. Riuscì inoltre a studiare i Pianeti senza conoscere le esatte distanze dal Sole ma solo dalla Terra.
Secondo Keplero luce, calore, moto, armonia dei moti rappresentavano l'armonia così come altri elementi la creano nell'anima. Le stelle, secondo Keplero, sono una sorta di "pelle protettiva" che trattiene calore o freddo e quindi protegge da agenti esterni, portati dai moti dei pianeti che trascinano con loro altri corpi, ruotando secondo il loro moto, o interni come la nutrizione delle piante che porta calore, il movimento degli animali o la luce.
Le prime due leggi kepleriane si trovano nel classico libro di astronomia, mentre la terza è inserita in un testo contenente anche musica e astrologia perché, secondo Keplero, la musica, come il sistema solare, sono materie della stessa armonia. I pianeti, come i tasti di uno strumento, seguono determinati moti e leggi, o note musicali.
Le leggi di Keplero furono importantissime ma soprattutto molto moderne, seppure si basavano sulle tematiche di natura platonica e pitagorica. La loro modernità stava nel fatto che, per esempio, la terza legge stabiliva più variabili di velocità dei corpi in orbite differenti e considerava la materia legata a un ordine, come quello creato da Dio, cioè geometrico, mentre il mondo è legato a un ordine di quantità. Fu comunque sempre ben presente il limite oggettivo di ogni ricerca e scoperta: grazie a Brahe riuscì a riordinare e correggere le teorie copernicane, mantenendo la sua fede nella proporzione matematica.
Keplero ebbe una grande difficoltà a farsi conoscere e credere nelle sue innumerevoli ricerche scientifiche. Galilei si congratulò con lui ma non si pronunciò molto, sostenendo che alcuni suoi ragionamenti fossero ripetitivi della dottrina copernicana o addirittura la andavano a danneggiare. Bacone non parlò mai di lui e Cartesio lo celebrò per le sue teorie di ottica, non comunque degne di grande attenzione. Dovette attendere Newton per trovare la pace e il rispetto che meritava, perché egli usufruì, per la prima volta, delle sue leggi, che vennero di conseguenza accettate dalla comunità scientifica dei primi anni sessanta del Seicento, a morte di Keplero già avvenuta.
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