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La rivoluzione astronomica introduce un nuovo modello cosmologico, cioè un nuovo modo di concepire il cosmo. Fino al 1543 il modello accettato e considerato valido dalla Chiesa era il modello geocentrico(aristotelico-tolemaico), era un sistema geocentrico e geostatico, cioè la Terra, ferma, al centro dell'universo; un sistema unico; un universo chiuso, cioè aveva un confine esterno, il cielo delle stelle fisse, ed era costituito da sfere concentriche cristalline in cui erano incastonati i pianeti. Inoltre, era diviso in due zone cosmiche: il mondo sovralunare (celeste) superiore, perfetto, immutabile e incorruttibile con un moto circolare eterno, costituito dall'etere; e il mondo sublunare (terrestre) inferiore, imperfetto, corruttibile e mutevole con un moto rettilineo con un inizio e una fine e costituito dai quattro elementi, acqua, terra, fuoco, aria. Questo modello era accettato dalla Chiesa perchè presentava il dualismo ontologico, perchè porre la Terra al centro significava porre l'uomo in una posizione privilegiata e anche perchè in un passo della bibbia Dio ordinò al Sole di fermarsi, e questo implicava che si muovesse, quindi non poteva essere al centro ma doveva esserci un altro centro, la Terra, intorno al quale esso ruotava.

Questo modello fu sostituito dal modello eliocentrico (copernicano) elaborato la prima volta dai pitagorici, nelle scuole pitagoriche si studiava l'aritmetica, la geometria, la musica e l'astronomia. Essi, attraverso una serie di calcoli, notarono che il Sole era al centro dell'universo. Copernico riprese questa scoperta e affermò che dal punto di vista matematico entrambi i sistemi, geocentrico e eliocentrico, sono validi; ma dal punto di vista della natura quello eliocentrico, basato su meno calcoli, è più economico (semplice), in quanto la natura non procede in maniera complessa ma semplice e lineare. Questo è un sistema rivoluzionario perchè ribalta i rapporti tra Terra e Sole, cioè il Sole è al centro immobile, la Terra è un pianeta come gli altri che gira in duplice movimento, rotazione e rivoluzione, intorno al Sole e su se stessa, ed è centro di rotazione della Luna; e conservatore perchè conserva i caratteri aristotelici del dualismo ontologico. Questo modello, che verrà poi condannato con Galileo, al tempo di Copernico fu sottovalutato, poichè le teorie non erano dimostrate empiricamente. Quando Copernico era in fin di vita, l'opera fu pubblicata senza il suo consenso e in essa fu messa una prefazione anonima da un teologo luterano Osiander, che diceva che il modello eliocentrico non voleva spiegare la realtà ma era una ipotesi matematica.

Ci furuno altri due scenziati-matematici che contribuirono alla rivoluzione astronomica: Tycho Brahe e Keplero.

Tycho elabora il modello thycolico, una via di mezzo tra eliocentrico e geocentrico, mantiene la Terra al centro, il Sole ruota introno alla Terra e diviene centro di rotazione degli altri pianeti. Inoltre, elimina le sfere cristalline, con lo studio delle comete, queste hanno una traiettoria trasversale rispetto alle sfere quindi se ci fossero le comete le perforerebbero; dimostra anche che i cieli non sono incorruttibili, poichè le comete sono un fenomeno passeggero (appaiono e scompaiono). Infine, Tycho sostituisce alle sfere il concetto di orbita, cioè un tracciato geometrico circolare immaginario non dotato di sostanza fisica. Keplero riprende questo concetto ma afferma che non sono circolari ma ellittiche.

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