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GALILEO
Galilei
(1564-1642)

Galileo Galilei nacque a Pisa. Studiò medicina nella città natale per poi dedicarsi, trasferitosi a Firenze, allo studio e all'insegnamento privato della matematica. All'Università di Pisa e di Padova insegnerà ufficialmente matematica, ed è proprio nel suo studio di Padova che Galilei allestirà il suo primo laboratorio scientifico adibito agli esperimenti.

Nel 1609, venuto a sapere che in Olanda veniva costruito uno strumento destinato ad indagare le profondità dello spazio, Galilei costruirà il suo personale telescopio, il quale risulterà migliore di quelli olandesi, fatto che gli permetterà di ottenere la cattedra a vita. Nel 1910 pubblicò gli studi astronomici effettuati grazie al suo cannocchiale, studi che sconvolgeranno di fatto l'impostazione astronomica tolemaica e confermarono le teorie di Copernico. Nel 1616, allarmata, la Chiesa dichiarerà pubblicamente falsa la tesi del moto della Terra e della centralità del Sole e ottenne da Galileo la promessa di non scrivere e pubblicare più nulla in difesa della teoria copernicana.

Ma nel 1632, nel Dialogo sopra i massimi sistemi del mondo, Galileo non poté non confermare la teoria copernicana (seppur camuffata in forma di dialogo), fatto che indusse la Chiesa a imporre a Galileo l'abiura delle sue tesi. Costretto all'abiura, Galileo lavorò ai Discorsi e dimostrazioni matematiche attorno a due nuove scienze, prima confinato a Villa Medici, poi nel suo villino di Arcetri, dover morì nel 1642.

Opere principali: Il Nunzio sidereo (1610), Il Saggiatore (1623), Dialogo sopra i massimi sistemi del mondo (1632), Discorsi e dimostrazioni matematiche attorno a due nuove scienze (1638).

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Sommario

1. Il metodo sperimentale

2. Il principio di inerzia

3. Il moto relativo

4. Il dominio (il campo d'azione) della scienza moderna

5. Reinterpretare la Bibbia

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1. Il metodo sperimentale

Galileo è storicamente riconosciuto come il fondatore della moderna scienza sperimentale: ogni fatto, evento o fenomeno naturale va compreso e analizzato in rapporto alla tecnica dell'esperimento, ovvero il procedimento che permette di accertare l'esattezza delle teorie fisiche mediante la riproduzione isolata e controllata del fenomeno oggetto di analisi. Solo replicando concretamente il fenomeno studiato è possibile accertare, infatti, il dominio dell'uomo sul fenomeno, e quindi la capacità non solo di replicarlo, ma anche di prevederlo.

Con Galileo comincia quel processo irreversibile che porterà la fisica a staccarsi dalla filosofia, la quale rimarrà pur sempre comprensione generale degli accadimenti e dei concetti legati alla speculazione, ma cederà alla fisica la possibilità di dominare concretamente la realtà mediante la produzione (o meglio, la riproduzione) dei fenomeni naturali.

Le ipotesi scientifiche, secondo il metodo di Galileo, vanno quindi poste al vaglio dell'esperimento: nella semplificazione matematica del fenomeno preso come evento isolato dal proprio contesto, è possibile approvare la veridicità delle leggi che lo regolano replicando all'infinito lo stesso evento, date certe condizioni (l'esperimento è una semplificazione della realtà effettuata in laboratorio, l'evento oggetto di analisi può essere quindi riprodotto in luoghi e tempi diversi e il risultati saranno sempre gli stessi per tutti e in ogni luogo).

L'ipotesi scientifica permette di ipotizzare il nesso necessario esistente tra una causa e un effetto: l'esperimento è l'unica prova che può stabilmente saldare causa ed effetto in ragione della riproduzione reiterata di questo passaggio. Ad esempio, se si ipotizza che il fuoco (causa) accende la brace (effetto), l'esperimento in grado di confermare tale ipotesi consterà nell'avvicinare ripetutamente il legno al fuoco, in modo da constatare empiricamente la verità dell'ipotesi con l'accensione ripetuta della brace.
Le leggi scientifiche poggiano quindi, relativamente alla loro verificazione, sul procedimento logico dell'induzione, ovvero sulla formulazione di una teoria generale derivata dall'osservazione ripetuta di certi fenomeni, mentre l'ipotesi iniziale, ancora priva della conferma sperimentale, può essere formulata per via deduttiva e astratta, sulla base dei soli concetti matematici.

2. Il principio di inerzia: l'esperimento in azione

Un classico esempio di conoscenza scientifica raggiunta per mezzo del nuovo metodo galileiano è il principio di inerzia, il quale dimostra come un corpo in movimento, in assenza di forze esterne, si muove a velocità costante.

Per dedurre ciò Galileo isolò il problema del moto degli oggetti dal contesto: se infatti si prende il problema del moto in sé, astraendolo dalle perturbazioni esterne quali il vento, l'attrito con l'aria e con le superfici, si può ipotizzare che tale moto risulti costante. Una volta ipotizzata la legge, si passerà alla conferma mediante esperimento: l'esperimento ideale, in questo caso, sarebbe provare la caduta di due oggetti dalla massa diversa in situazione di vuoto, cosa impossibile da predisporre ai tempi di Galileo.
Egli si accinse quindi ad aggirare il problema ed effettuare esperimenti sulla torre di Pisa: l'idea era quella di far cadere due biglie, l'una pesante 100 volte l'altra (una di 1 libbra e l'altra di 100) e constatare se la biglia più pesante avrebbe toccato terra prima della biglia più leggera (la quale avrebbe dovuto percorrere solo 1/100 dell'altezza della Torre); questo in osservanza della legge aristotelica che voleva la velocità di un corpo proporzionata al peso. Galileo sosteneva il contrario, ovvero che due corpi, in assenza di ostacoli, mantengono una velocità identica e costante, indipendentemente dal peso (o meglio, dalla massa).

Ebbene, l'esperimento provò la teoria di Galileo: i due corpi non toccavano terra assieme, la biglia più pesante toccava il suolo per prima, ma la seconda, lo toccava pochi istanti dopo. Se fosse stata vera la teoria di Aristotele, la seconda biglia avrebbe dovuto avere un ritardo 100 volte maggiore rispetto alla prima, ma non fu così, essa fu rallentata solo dall'attrito con l'aria, la quale frenava la sua caduta più di quanto non la facesse con la biglia di massa maggiore.

Si può notare come per formulare teorie così complesse le capacità di astrazione dello scienziato dovevano affinarsi rispetto a quelle del passato: la rigida causalità dei fenomeni, sottoposta alla pura considerazione matematica, permetteva di arrivare a conclusioni e a previsioni che trascendevano l'esperienza comune e isolavano il dato per via astratta, il compito di accogliere la teoria entro il regno della realtà empirica una volta dimostra la verità spettava invece all'esperimento.

L'applicazione più feconda del principio di inerzia era relativa al moto dei pianeti osservati da Galileo attraverso il cannocchiale. Con la legge di inerzia egli dimostrava come gli astri non abbisognavano di un impulso continuo al movimento, ma solo di una causa cinetica iniziale che desse loro avvio: i corpi spaziali, in assenza di attrito (ovvero immersi nel vuoto dello spazio), continuano a muoversi a velocità costante solamente per inerzia.

3. Il moto relativo

Un altro importante concetto dedotto da Galileo e confermato dall'esperimento e dall'osservazione empirica, e quello del moto relativo: la fisica prima di Galileo prevedeva una netta distinzione tra moto e quiete, il moto era la presenza di una condizione, la quiete l'assenza di qualsiasi condizione. Galileo capì che moto e quiete sono invece concetti relativi, ovvero che possono essere in relazione tra loro senza escludersi a vicenda, in particolare, le leggi della fisica sono le stesse nei diversi sistemi inerziali (scoperta che è alla base della relatività di Einstein).

Un sistema inerziale è un luogo in cui tutto si muove alla stessa velocità costante (l'esempio più eclatante è la Terra). Sulla superficie terrestre, per il fatto che tutto si muove alla stessa velocità del globo, il moto stesso del pianeta non è avvertito dagli uomini (anche per effetto della gravità che tiene ogni cosa schiacciata al suolo).

Galileo fa l'esempio della nave: se si pongono degli uomini dentro la cabina di una nave assieme a degli insetti e a dei pesci in una vasca d'acqua, oltre a un catino che raccolga dell'acqua gocciolante, ci si accorgerà che il movimento della nave, se costante e privo di scossoni, non influenzerà in nessun modo l'ambiente della cabina: i pesci continueranno a nuotare, gli insetti a volare, l'acqua gocciolerà sempre verticalmente.

In sostanza, tutto ciò che è contenuto in un sistema inerziale chiuso e autonomo (un luogo in cui tutto si muove alla stessa velocità, indipendentemente dalla velocità degli altri sistemi inerziali) è soggetto alle stesse leggi fisiche. Quindi, mentre parte della realtà sembra essere in quiete (come un bicchiere posto su un tavolo) questo non esclude che tutto possa essere in moto (sia il tavolo che il bicchiere, che sono in quiete proprio perché viaggiano, assieme all'intero pianeta, alla stessa velocità).

4. Il dominio (il campo d'azione) della scienza moderna

La scienza moderna sperimentale agisce entro il campo della fisica, ovvero della natura. Il mondo è quindi un insieme di fatti empirici, la realtà è materiale, ovvero forma una consistenza quantitativa indipendente dalla coscienza. Inoltre, la fisica moderna prescinde, nella ricerca delle cause che generano i fenomeni, da qualsiasi condizione esterna alla natura stessa: ogni causa degli accadimenti che si manifestano nel mondo naturale sono rintracciabili all'interno della dimensione naturale. In questo si avverte chiaramente il netto rifiuto, da parte della fisica moderna, di qualsiasi metafisica.

Per Galileo la vera conoscenza delle leggi fisiche e naturali è conoscenza quantitativa. La natura si esprime, nella sua struttura, quantitativamente, ovvero si esprime per mezzo del linguaggio matematico. Ogni fenomeno naturale è infatti riconducibile a una rappresentazione matematica, e anche gli aspetti qualitativi della realtà, ovvero il percepire colori, suoni, profumi, ecc. sono, in sostanza, riconducibili ad aspetti quantitativi (la medicina moderna non può prescindere da questo rigido determinismo in relazione alla materia che compone i corpi).

La scienza moderna, in sostanza, riprende appieno la teoria atomista di Democrito. "La disposizione e il movimento degli atomi determinano gli aspetti quantitativi dei corpi, cioè la loro grandezza, figura, posizione, il loro numero e il loro movimento. E sono questi aspetti quantitativi che, agendo su nostri organi di senso, producono le impressioni qualitative." (E. Severino, La filosofia contemporanea).
Questa scelta è in grado quindi di garantire alla scienza moderna il rapporto necessario tra struttura della realtà e quantificazione matematica, rapporto che consegna alla fisica la possibilità di chiudere il divenire entro schemi quantificabili e soggetti a previsione: la scienza moderna è un potente strumento di azione, per mezzo del quale l'uomo è finalmente in grado di intervenire concretamente sulla realtà e accingersi all'edificazione di un rimedio reale contro la minaccia del divenire.

5. Reinterpretare la Bibbia

Galileo cercò di giustificare la Bibbia alla luce delle scoperte della scienza, in particolare tentò di conciliare le affermazioni bibliche in materia di cosmologia con le verità cosmologiche derivanti dall'esperimento e dall'osservazione diretta.

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