La rivoluzione astronomica da Copernico a Keplero

Le rivoluzioni delle sfere celesti di Copernico si viene a configurare come una delle opere più rivoluzionarie della cultura astronomica dell'Europa moderna. Il testo venne pubblicato nel 1543 e segna la fine della concezione geocentrica dell'universo, a cui seguirà la confutazione di tutti i corollari metafisici e matematici, che erano stati elaborati dal pensiero antico.

Niccolò Copernico nasce a Torùn, in Pomerania, nel 1473. la sua formazione si attuain Italia, a Bologna, a Padova e a Ferrara. Muore nel 1543, subito dopo la pubblicazione del suo già detto capolavoro.

La concezione astronomica accettata dal mondo accademico e dal senso comune era stata, per circa duemila anni, quella offerta da Aristotele e Tolomeo. È logico, quindi, che l'innovazione portata da Copernico suscitasse una serie di polemiche e resistenze dal mondo accademico ed ecclesiastico. Ed infatti, molteplici furono le condanne della Chiesa a questi nuovi studi, che, a dire degli ecclesiastici, andavano contro gli insegnamenti biblici, e, quindi, affermarli significava andarsi a configurare come atei ed eretici.

La tesi portante del sistema copernicano è che i pianeti girino intorno al Sole e non intorno alla terra, la quale, a sua volta, ha per suo satellite la Luna. La terra, pertanto, perde il suo ruolo privilegiato, dato dal fatto di essere stato posto al centro dell'universo, e diviene uno dei tanti pianeti orbitanti intorno al Sole.

Il pensiero di Copernico ebbe un primo abbozzo in un lavoro, mai pubblicato, del 1512, che ebbe diffusione solo sottobanco. Già in quest'opera veniva esposto in maniera chiara e coincisa il nuovo sistema astronomico attraverso sette postulati. Contro la dottrina aristotelica, per la quale i pianeti ruotano tutti intorno ad un solo centro (la terra), Copernico sostiene che un solo corpo ruota intorno alla Terra e cioè la Luna, mentre tutti gli altri pianeti, compresa la terra, girano intorno al Sole. Vi sono quindi due centri dei movimento dei pianeti. Il centro della terra, pertanto, non è il centro dell’universo, bensì solo il centro della gravità della sfera della Luna. Tutte le sfere ruotano attorno al Sole come loro punto centrale. La distanza tra Sole e Terra è estremamente piccola se paragonata alla distanza tra Sole e il cielo delle stelle fisse, che è immenso e non misurabile.

Negli altri postulati si diceva che i fenomeni celesti trovano spiegazione in rapporto al moto della terra.

In seguito, nel suo scritto del 1543 la dottrina copernicana è spiegata ampiamente per dimostrare come, muovendo dalla centralità del Sole, tutti i fenomeni celesti trovano la loro spiegazione in una maniera più semplice e armonica rispetto al vecchio sistema aristotelico – tolemaico.

L'universo di Copernico, seppur concepito in maniera immensa e non misurabile, rimane comunque un universo finito e limitato dall'ottava sfera, che Copernico, al contrario di Aristotele, immagina immobile. L'universo di Copernico condivide alcuni elementi con quello di Aristotele, ed infatti il moto è circolare (in linea con la concezione secondo cui il moto circolare è un moto perfetto) ed avviene all'interno delle sfere celesti, che Copernico come Aristotele concepisce come sfere solide reali e non come tracciati matematici. Tutti i pianeti girano intorno al Sole, compresa la Terra, attorno alla quale gira la Luna. La successione delle sfere celesti per Copernico sono la sfera delle stelle fisse (luogo dell’universo), Saturno, Giove, Marte, Terra con la Luna come satellite, Venere, Mercurio e, al centro di tutti questi, il sole.

La terra diviene, pertanto, un pianeta come tutti gli altri, e, in quanto tale, regolato dalle medesime leggi degli altri astri. Viene a frantumarsi la concezione che distingueva e contrapponeva ad una fisica terrestre una fisica celeste.

Tolta dal centro dell’universo la terra diviene un pianeta come tutti gli altri, e, quindi, regolato dalle medesime leggi di tutti gli altri astri. Scompare, pertanto, la concezione che contrapponeva la fisica terrestre alla fisica celeste e le due fisiche vengono riunite sotto le medesime leggi.

Finisce anche la vecchia concezione della gravità come corpo che ritorna al suo luogo naturale e si inserisce una nuova teoria che vede la gravità come la tendenza di ogni corpo celeste a formare un corpo sferico. Secondo Andrea Osiander, curatore della prima edizione a cui fece una premessa, il sistema deve essere inteso in maniera ipotetica, in quanto è solo ipotesi di un nuovo sistema che permette di facilitare i calcoli astronomici. In questo modo non si andava contro la Chiesa, assertrice del vecchio sistema geocentrico.

Tycho Brahe nato in Danimarca nel 1546 muore a Praga nel 1601. Tra le suo opere abbiamo De mundi aetherei recentioribus phoenomenis (1588) ed Astronomiae instauratae mechanica (1597). Astronomo di altissimo livello per il numero e l’importanza delle sue osservazioni celesti, egli distrusse un altro caposaldo della fisica aristotelica e cioè l’incorruttibilità dei cieli e la realtà fisica delle sfere celesti. Brahe, grazie allo studio delle comete, capì che qualcosa può mutare nei cieli, i quali non possono essere incorruttibili come diceva Aristotele, ma sono anch’essi sottoposti a fenomeni di generazione e corruzione. Tale conclusione eliminava la differenza tra un cielo perfetto e un mondo imperfetto. Inoltre, lo studio delle comete fece capire all’astronomo che i pianeti non potevano essere infissi in sfere reali e cristalline altrimenti le comete con le loro traiettorie avrebbero forato e infranto tali cieli. I pianeti non si muovono quindi in sfere solide ma seguono tracciati puramente matematici. Il sistema cosmico di Brahe si differenzia da quello aristotelico e da quello Copernico, quest’ultimo ritenuto troppo complicato per essere capito. Elaborò un nuovo sistema, detto ticonico, con al centro la Terra immobile; all’estremo limite, fine del cosmo, la sfera delle stelle fisse ovvero l’ottava sfera il cui giro si compie in 24 ore. Tutti gli altri pianeti girano intorno al Sole, e con il Sole, intorno alla terra.

Keplero (1571 - 1630 ) rappresenta un altro esponente della nuova scienza ed ebbe un ruolo decisivo per l'abbattimento della fisica aristotelica. Tra le sue opere maggiori abbiamo: Mysterium cosmographicum de admirabili proportione orbium coelestium; Astronomia nova; Dissertatio cum nuncio sidereo; Epitome astronomiae copernicanae, Harmonices mundi libri V. keplero sintetizza le maggiori scoperte astronomiche del tempo, ed infatti, di Copernico accetta la posizione centrale del Sole e il moto della Terra; e di Brahe accetta il rifiuto delle sfere cristalline e il concepimento delle orbite come tracciati matematico – geometrici.

Il suo contributo maggiore è nell'aver scoperto che i pianeti non si muovono secondo moti circolari, bensì secondo orbite ellittiche. Tale scoperta, oltre ad abbattere la credenza della circolarità del moto dei pianeti, ritenuto perfetto, permette finalmente di spiegare il perché dei moti irregolari degli astri, che sono più veloci avvicinandosi al Sole, e, viceversa, più lenti allontanandosi da esso.

La scoperta dei movimenti ellittici dei pianeti lo porta alla formulazione di tre leggi. Esse sono:

1. le orbite dei pianeti sono ellissi di cui il Sole occupa uno dei fuochi;
2. la velocità dell’orbita di ogni pianeta cambia in modo tale che, una retta congiungente il Sole e il pianeta percorre in eguali intervalli di tempo, eguali porzioni di superficie dell’ellisse;
3. i quadrati dei periodi di rivoluzione dei pianeti sono proporzionali ai cubi dei semiassi maggiori delle loro orbite.

Abbattuta la fisica aristotelica e la credenza in un moto circolare perfetto, a Keplero si poneva una nuova domanda, e cioè: da chi sono mossi i pianeti?

Keplero afferma che nel Sole esiste una forza magnetica per la quale il Sole, nel suo moto di rotazione, trascina i pianeti. I pianeti sono, pertanto, mossi dal Sole e le traiettorie ellittiche sono il risultato di due moti: quello dato dal Sole e quello di cui ogni corpo è naturalmente dotato.

Il sistema astronomico kepleriano è sicuramente quello più evoluto. Il risultato finale di studi ben precisi che vanno a scalzare e a frantumare la vecchia scienza e le vetuste concezioni aristoteliche – tolemaiche.

Il Sole, invece, viene concepito secondo i canoni della filosofia mistica – religiosa rinascimentale; e conserva, quindi, una sorta di sacralità, per cui viene considerato la mens mundi, ovvero l'immagine sensibile del Dio visibile.