Storia Materiale della Scienza

Storia materiale della scienza

L'identità della scienza e la filosofia della natura

L'identità generale della scienza è sempre dipesa, almeno a partire dal Rinascimento, da una filosofia della natura. Una definizione storica della scienza non può prescindere dall'esame dei cambiamenti che si sono succeduti nella concezione della natura. Nel 1957, si definì la scienza come tutto ciò che gli scienziati scoprono intorno alla natura e i modi in cui tali scoperte sono utilizzate a fini pratici.

Per quanto apparentemente scontato e assimilato, l'assunto secondo cui esiste un insieme di fenomeni esterni che ci è dato conoscere e classificare grazie a un insieme ordinato, omogeneo e razionale di nozioni, trovò la sua prima e durevole definizione nella filosofia della natura di Aristotele. Aristotele prende le distanze dalla realtà naturale, riconoscendone per la prima volta l'irriducibile differenza e alterità rispetto al soggetto. Aristotele scorge nel movimento dei corpi una delle principali manifestazioni della loro sostanza individuale:

• Tutte queste cose mostrano di avere in se stesse il principio del movimento e della quiete, alcune rispetto al luogo, altre rispetto all'accrescimento e alla diminuzione, altre rispetto all'alterazione.

La natura secondo Aristotele

Sulla base di questo principio fondativo, la natura è definita come:

• La materia che per prima fa da sostrato a ciascun oggetto il quale abbia in se stesso il principio del movimento e del cambiamento.

Tra il quattordicesimo e il diciassettesimo secolo, tuttavia, la fisica aristotelica sembrò non essere più capace di soddisfare le nuove esigenze che naturalisti e filosofi cominciarono a manifestare. Durante il Rinascimento la filosofia naturale tradizionale s'incrinò sempre più profondamente: nacquero concezioni diverse; da una parte ci sono i nuovi saperi, rappresentati dalle scienze occulte, dall'altra la scienza istituzionale della fisica aristotelica.

Contemporaneamente a questo isterilirsi della tradizione aristotelica, l'attività filologica dei naturalisti e umanisti rinascimentali veniva sollecitata da fattori esterni a importanti cambiamenti metodologici. A seguito delle scoperte geografiche e dell'intensificarsi degli scambi commerciali, i naturalisti di tutta Europa si trovarono di fronte a un'espansione del mondo naturale repentina quanto improvvisa. Alla fine del quindicesimo secolo, centinaia di nuove specie animali e vegetali furono importate nel vecchio continente; il fatto che il mondo naturale potesse essere più ricco e più esteso di quanto non fosse riportato nei testi antichi, veniva considerato come una contraddizione da risolvere, armonizzando le nuove scoperte con i testi di Aristotele, Galeno, Plinio, ecc.

Il confronto però si rivelava impossibile: in primo luogo ci si accorse che la terminologia scientifica degli antichi era suscettibile a gravi fraintendimenti, inoltre, la resistenza degli antichi a entrare nei dettagli quando si trattava di descrivere complicate procedure sperimentali, dava adito a interpretazioni discordanti. Infine, la resistenza psicologica da parte degli umanisti a riconoscere che gli autori classici avessero potuto commettere errori scientifici rendeva particolarmente arduo il loro possibile superamento.

Il naturalismo rinascimentale

Tra la fine del quindicesimo e la seconda metà del sedicesimo secolo si affacciò alla ribalta scientifica una schiera di naturalisti, per lo più autodidatti, che rifiutarono con forza l'insegnamento libresco e universitario, proclamando la superiorità della conoscenza diretta della natura. Da questa presa di posizione nacque un movimento che è possibile definire naturalismo rinascimentale.

La rivendicazione del valore conoscitivo dell'esperienza diretta comportò una trasformazione radicale del concetto aristotelico di esperienza. Microcosmo e macrocosmo naturale erano l'uno lo specchio dell'altro e una separazione netta. La corrispondenza macrocosmo-microcosmo scardina l'innaturale separazione delle discipline scientifiche e rinsalda il rapporto tra scienza e tecnologia. La rivelazione dei misteri del cosmo non avviene più attraverso l'artificiosa mediazione dell'istituzione ecclesiastica autoritaria, ma procede dall'indagine diretta della natura.

I metodi adottati per raggiungere questo scopo erano diversi a seconda degli autori, ma tutti avevano un elemento fondamentale in comune: la conoscenza del cosmo non poteva avvenire adottando un linguaggio e una logica omogenei, ma solo facendo ricorso alla capacità del naturalista di rivelare i segni nascosti delle cose che si sottraevano alla visione diretta. Il naturalista ha la missione di studiare i segni arcani presenti nell'universo e di portare alla luce quel che è occulto nella natura.

Alla difficoltà di conoscere la natura attraverso i sensi, i naturalisti aggiungevano la loro visione secondo cui il cosmo altro non era che un organismo vivente e dinamico. La concezione del mondo come organismo riuniva in un tutto animato ciò che Aristotele aveva parcellizzato e classificato in regni differenti. L'ostilità contro l'analisi metodica di Aristotele diede vita a una vera e propria proliferazione di credenze e superstizioni che in molti casi fecero regredire il patrimonio di conoscenze scientifiche accumulato dalla tradizione aristotelica.

I tentativi di riforma di Bacone e Cartesio

Durante il sedicesimo secolo, il proliferare di un numero sempre più crescente di filosofie della natura differenti ebbe come effetto più evidente quello di sottrarre autorevolezza alla tradizione aristotelica, senza però che da ciò scaturisse un'alternativa valida. Le opere di Bacone e Cartesio rappresentano da questo punto di vista i due tentativi più sistematici e anche più influenti di riformare dalle fondamenta i criteri di razionalità e scientificità stabiliti dalla logica aristotelica.

Nel Bacone tracciò un programma di riforma del sapere naturale proprio a partire da una nuova concezione della natura. Secondo Bacone, l'uomo non poteva continuare a essere spettatore passivo delle meraviglie della natura come volevano gli antichi, ma ne doveva diventare ministro e interprete. In particolare, Bacone esalta le scienze operative e sperimentali, quali la meccanica, la farmacia e la stessa alchimia.

Secondo Bacone, solo in virtù dell'esperimento e dell'uso degli strumenti è possibile ottenere dalla natura le risposte che i seguaci di Aristotele non sono stati in grado di ottenere. L'ideale baconiano dello scienziato è quello di un uomo che manipola i fenomeni della natura, sia per comprenderne le leggi, sia al fine di produrre le invenzioni tecniche che vanno a beneficio dell'umanità.

Pur da un punto di vista completamente diverso rispetto a quello baconiano, la filosofia di Cartesio fu altrettanto decisiva nel rinnovamento della concezione tradizionale della natura. Il mondo naturale e la molteplicità dei fenomeni costituiscono per Cartesio un insieme di enti la cui conoscibilità non può dipendere da un'enumerazione e classificazione. Per portare a soluzione il problema della conoscibilità della natura, si rende necessaria pertanto una riforma del metodo e delle regole che presiedono alla conoscenza scientifica.

A questo fine, Cartesio elabora una fisica basata sullo strumento matematico, minando così i fondamenti della fisica aristotelica in modo molto più radicale di quanto aveva fatto Bacone. La filosofia naturale baconiana, pur criticando la logica aristotelica, era essenzialmente dipendente dalla guida dei sensi. L'introduzione degli strumenti scientifici e della sperimentazione non facevano che aumentare, sia pur in modo significativo, la potenzialità dell'osservazione empirica tradizionale.

La matematica era ancora vista da Bacone come una disciplina essenzialmente estranea al mondo materiale e quindi incapace di descriverlo efficacemente. Cartesio, al contrario, partì dal punto di vista opposto. Dal momento che i sensi sono per lo più ingannevoli e che l'unico strumento certo per acquistare conoscenza è dato dalla matematica, occorre individuare il metodo proprio della matematica estendendolo a tutte le discipline.

Dopo aver dimostrato che l'evidenza delle scienze matematiche era garantita da Dio, Cartesio costruì una fisica e una biologia in cui le leggi naturali erano identiche alle regole della meccanica. Questa concezione trova eco in un celebre passo de Il Saggiatore di Galileo. La matematizzazione del mondo dunque non partiva dal presupposto che il mondo fosse in sé composto di numeri, ma che esso fosse conoscibile esclusivamente attraverso di essi.

Sia pur su un versante completamente diverso da quello empirista di Bacone, anche Cartesio sosteneva che l'uomo dovesse impadronirsi di nuovi strumenti per soggiogare la natura della conoscenza e non limitarsi più, come nel passato, a contemplarla passivamente. Lo strumento matematico e il modello meccanico diventarono con Cartesio i parametri di qualsiasi conoscenza.

Cartesio stabiliva una felice congiunzione tra i fenomeno del mondo sublunare e quelli astronomici, unificando ciò che per oltre due millenni Aristotele aveva tenuto separato. Il tentativo non ebbe il successo sperato: astronomia e fisica sarebbero diventute una sola disciplina solo in seguito, grazie alla sintesi newtoniana e all'introduzione delle nozioni di vuoto e di azione a distanza.

L'affermarsi della concezione meccanicista ebbe profonde e durevoli ripercussioni sui progressi di quelle discipline oggi note con il generico nome di scienze esatte, vale a dire l'astronomia e la fisica generale. La visione meccanicista dunque s'impose come modello di riferimento, anche aiutata da un rapidissimo sviluppo tecnologico e da un altrettanto rapido progresso dell'industria. La concezione meccanicista dell'universo s'impose, tra sette e ottocento, quale filosofia dominante.

Resistenze alla matematizzazione della natura

Le spettacolari scoperte scientifiche e le loro applicazioni indussero presto a identificare lo sviluppo scientifico e tecnologico con il progresso sociale e culturale. Malgrado l'ambizione della maggior parte degli scienziati fosse divenuta la matematizzazione dei fenomeni naturali, non mancò chi oppose resistenza a questa tendenza generale.

Denis Diderot firmò un'opera che dava autorevolmente voce a tali resistenze. Facendo propria la critica del naturalista Georges-Leclerc Buffon all'astrattezza delle dimostrazioni matematiche, il filosofo francese denunciava l'inutilità della matematica nella conoscenza concreta della natura. Il tentativo di Diderot, appoggiato da Buffon e successivamente da Goethe, Hegel e Schelling, di ridare un ruolo centrale alla natura e di sottrarla al processo di matematizzazione a cui stava inesorabilmente andando incontro non ebbe che successi temporanei e circoscritti.

È la scienza stessa dunque che, attraverso un linguaggio quantitativo, definisce la natura, i suoi soggetti e la sua estensione. Il sogno di Cartesio sembra oggi essersi realizzato pienamente. La stessa distinzione tra artificiale e naturale, uno dei cardini dell'intera filosofia aristotelica, è ormai venuto meno. I risultati sperimentali della chimica contemporanea hanno sgretolato i confini tra naturale e sintetico, tanto che non è più dato di distinguere molecole naturali da quelle composte nei laboratori.

Gli strumenti scientifici e il progresso della scienza

Di fatto, gli strumenti scientifici hanno creato le condizioni materiali perché il mondo esterno potesse essere osservato secondo parametri quantitativi, favorendo la presa di coscienza di un modo nuovo di praticare la scienza. Non è dunque possibile dare una definizione univoca degli strumenti scientifici né, tanto meno, è possibile definirne in modo gerarchico la funzione rispetto alle teorie scientifiche.

Nel quattordicesimo secolo l'orologio meccanico aprì la strada alla prima forma di quantificazione della realtà esterna. Con l'orologio meccanico, infatti, la dimensione temporale della realtà perde il suo mistero e l'alone di mistica meraviglia che l'aveva circondata durante il Medioevo, lasciando il posto a uno strumento di mediazione che ne garantisce un modello di spiegazione razionale. Dovranno tuttavia passare diversi secoli prima che la prassi di corroborare le teorie scientifiche con modelli meccanici sia adottata sistematicamente.

Gi strumenti scientifici indubbiamente erano usati fin dall'antichità. Utensili meccanici come la leva, la pompa idraulica, ecc., furono invenzioni che il Rinascimento ereditò dall'epoca classica e medievale. Questi strumenti non avevano altra funzione che quella di operare come utensili capaci di ampliare la potenza della forza dell'uomo, ma anche il fattore moltiplicativo di questi congegni non venne compreso pienamente fino a che, con l'approfondimento teorico, non si giunse a un perfezionamento sistematico degli strumenti e a un loro uso più propriamente scientifico.

A partire dal sedicesimo secolo si verifica un fenomeno nuovo: la messa a fuoco dell'idea di strumento scientifico e la sua valorizzazione ai fini della ricerca, nell'ambito della quale svolge un ruolo essenziale. L'importanza dei cinque sensi variava con il variare delle discipline. La vista, indubbiamente, rappresentava il senso più importante e spesso più autorevole tra quelli utilizzati dallo scienziato rinascimentale.

Ancora in pieno cinquecento osservare la natura significava, soprattutto, leggere: il primo strumento scientifico rivoluzionario entro il quale inquadrare l'universo, fu, infatti, il libro. Il libro per lo scienziato rinascimentale era molto di più di un simbolo, e per molto tempo esso costituì il principale strumento di standardizzazione delle osservazioni e delle nozioni scientifiche del momento. Del resto, la diffusione della stampa contribuì in modo notevole al risveglio dell'interesse per le scienze della natura.

Il vedere senza la mediazione dello strumento intellettuale sembrava per lo più un metodo sterile e anche i più audaci sostenitori dell'osservazione sperimentale diretta erano in realtà i lettori più assidui e attenti. Malgrado alcune difficoltà, l'entusiasmo rinascimentale per la riscoperta della natura diede un nuovo impulso alla ricerca di mezzi materiali capaci di rendere più agevole l'osservazione empirica. Gli alchimisti con i loro laboratori rudimentali furono probabilmente i primi a imprimere una svolta decisa all'orientamento sperimentale della nuova scienza.

Non fu tuttavia nell'ambito dell'alchimia che vennero introdotti i primi strumenti scientifici, ma nell'astronomia e nelle scienze della vita. In entrambi i casi gli strumenti si basavano sulla tecnologia di lavorazione delle lenti. Anche se gli occhiali erano stati utilizzati già nel tredicesimo secolo e l'ottica sperimentale si era sviluppata nel Medioevo, il vetro e le lenti divennero d'uso comune solo a partire dal cinquecento.

Gli strumenti ricavati dal vetro raggiunsero il massimo della perfezione. Anche se non furono le officine a produrre direttamente gli strumenti, certamente contribuirono a diffondere conoscenze tecniche e capacità artigianali che risvegliarono negli scienziati dell'epoca la curiosità per la molatura delle lenti. Il primo telescopio fu probabilmente opera di artigiani olandesi e, stando a testimonianze indirette, sembra che un esemplare fosse già stato costruito nel 1590.

Fu solo grazie all'opera di Galileo, però, che il telescopio divenne un vero e proprio strumento scientifico. Per la prima volta, una delle scoperte più importanti della scienza moderna era associata a uno strumento nato nella bottega di un artigiano. Galileo fu il primo scienziato a investire il telescopio in una funzione teorica di ampia portata. Lo strumento non aveva più il mero compito di coadiuvare i sensi o di alleviare il lavoro dell'uomo, ma la sua nuova utilizzazione gettava le basi per una nuova concezione dei sensi e della conoscenza che da essi si poteva ricavare.

Già nella sua prima opera scientifica Galileo aveva manifestato grande abilità nell'associare il perfezionamento degli strumenti, in questo caso la bilancia idrostatica, con la teoria fisica che ne spiegava il meccanicismo e con le possibili funzioni. Nel marzo 1610, Galileo pubblicava il Sidereus Nuncius, un'opera destinata ad avere un impatto senza precedenti nella storia della scienza occidentale. Accadde così che uno strumento, il telescopio, divenisse il protagonista di una sensazionale scoperta scientifica. Grazie al suo potere di ingrandimento, rivelava ai sensi cose che i sensi da soli non potevano percepire.

Galileo, prevedendone un giovamento inestimabile, invitava il doge di Venezia a finanziarne la produzione. Galileo scoprì in pochi mesi non solo nuovi satelliti e pianeti, ma anche l'irregolarità della superficie lunare, e quindi la sua parentela e somiglianza con la Terra, le macchie solari e altri mirabili fenomeni astronomici. La cosmologia aristotelica uscì completamente a pezzi dalla pubblicazione di Sidereus Nuncius. La distinzione tra fenomeni sublunari e fenomeni celesti era stata violata dal telescopio di Galileo. Il ruolo cruciale del telescopio nella rivoluzione scientifica diede nuovo impulso alla costruzione di strumenti ottici ed elevò il profilo professionale di quegli artigiani che in modo piuttosto estemporaneo avevano fino ad allora garantito agli scienziati la loro assistenza.

Dopo la prima osservazione di Galileo, risalente al 1610, gli anelli di Saturno furono scoperti ufficialmente soltanto a seguito delle sistematiche osservazioni promosse dall'Accademia del Cimento. All'interno di questa accademia, sorta a Firenze per volere dei Medici e dei discepoli di Galileo, col preciso intento di continuare l'opera del maestro, gli strumenti non servivano più ad ampliare o verificare ipotesi scientifiche elaborate concettualmente, ma rappresentavano una parte necessaria e insostituibile nella prassi scientifica. Dopo la morte di Galileo e di Torricelli, nessuno scienziato...