Una breve storia della rivoluzione scientifica

La storia umana è spesso inquadrata come una serie di episodi, che rappresentano improvvisi scoppi di conoscenza. La rivoluzione agricola, il Rinascimento e la rivoluzione industriale sono solo alcuni esempi di periodi storici in cui si pensa generalmente che l'innovazione si sia mossa più rapidamente rispetto ad altri punti della storia, portando a enormi e improvvisi cambiamenti nella scienza, nella letteratura, nella tecnologia e filosofia. Tra i più notevoli di questi c'è la Rivoluzione scientifica, che è emersa proprio mentre l'Europa si stava risvegliando da una pausa intellettuale definita dagli storici come l'età oscura.

La pseudo-scienza dei secoli bui

Gran parte di ciò che era considerato noto sul mondo naturale durante il primo medioevo in Europa risaliva agli insegnamenti degli antichi greci e romani. E per secoli dopo la caduta dell'impero romano, la gente ancora generalmente non ha messo in discussione molti di questi concetti o idee di lunga data, nonostante i molti difetti intrinseci.

La ragione di ciò era perché tali "verità" sull'universo erano ampiamente accettate dalla chiesa cattolica, che a quel tempo era la principale entità responsabile della diffusa indottrinamento della società occidentale dell'epoca. Inoltre, sfidare la dottrina della chiesa equivaleva all'eresia di allora e quindi correre il rischio di essere processati e puniti per aver spinto contro idee. 

Un esempio di una dottrina popolare ma non dimostrata furono le leggi della fisica aristotelica. Aristotele insegnò che la velocità con cui un oggetto cadeva era determinata dal suo peso poiché gli oggetti più pesanti cadevano più velocemente di quelli più leggeri. Credeva anche che tutto sotto la luna fosse composto da quattro elementi: terra, aria, acqua e fuoco.

Per quanto riguarda l'astronomia, l'astronomo greco Claudius Ptolemy, il sistema celeste incentrato sulla terra, in cui corpi celesti come il sole, la luna, i pianeti e le varie stelle ruotavano tutti attorno alla terra in cerchi perfetti, serviva da modello adottato di sistemi planetari. E per un certo periodo, il modello di Tolomeo fu in grado di preservare efficacemente il principio di un universo centrato sulla terra in quanto era abbastanza accurato nel predire il moto dei pianeti.

Quando si trattava del funzionamento interno del corpo umano, la scienza era altrettanto soggetta a errori. Gli antichi Greci e Romani usavano un sistema di medicina chiamato umorismo, secondo il quale le malattie erano il risultato di uno squilibrio di quattro sostanze o "umori" di base. La teoria era collegata alla teoria dei quattro elementi. Quindi il sangue, ad esempio, corrisponderebbe all'aria e il catarro corrispondeva all'acqua.

Rinascita e Riforma

Fortunatamente, nel tempo, la chiesa avrebbe iniziato a perdere la sua presa egemonica sulle masse. In primo luogo, c'è stato il Rinascimento, che, insieme a guidare un rinnovato interesse per le arti e la letteratura, ha portato a uno spostamento verso un pensiero più indipendente. Anche l'invenzione della macchina da stampa ha svolto un ruolo importante in quanto ha notevolmente ampliato l'alfabetizzazione e ha consentito ai lettori di riesaminare vecchie idee e sistemi di credenze.

Ed è stato in questo periodo, nel 1517, per essere esatti, che Martin Lutero, un monaco che fu esplicito nelle sue critiche contro le riforme della Chiesa cattolica, scrisse le sue famose "95 tesi" che elencavano tutte le sue lamentele. Lutero promosse le sue 95 tesi stampandole su un opuscolo e distribuendole tra la folla. Ha anche incoraggiato i fedeli a leggere la Bibbia per se stessi e ha aperto la strada ad altri teologi con idee di riforma come John Calvin.

Il Rinascimento, insieme agli sforzi di Lutero, che portarono a un movimento noto come Riforma protestante, avrebbero entrambi servito a minare l'autorità della chiesa su tutte le questioni essenzialmente essenzialmente pseudoscienti. E nel processo, questo fiorente spirito di critica e riforma ha fatto sì che l'onere della prova diventasse più vitale per comprendere il mondo naturale, ponendo così le basi per la rivoluzione scientifica.

Nicolaus Copernicus

In un certo senso, si può dire che la rivoluzione scientifica iniziò come rivoluzione copernicana. L'uomo che ha iniziato tutto, Nicolaus Copernicus, era un matematico e astronomo del Rinascimento nato e cresciuto nella città polacca di Toruń. Ha frequentato l'Università di Cracovia, proseguendo poi gli studi a Bologna, in Italia. Qui incontrò l'astronomo Domenico Maria Novara e presto i due iniziarono a scambiarsi idee scientifiche che sfidavano spesso le teorie di Claudio Tolomeo da lungo tempo accettate.

Al suo ritorno in Polonia, Copernico assunse la carica di canonico. Intorno al 1508, iniziò tranquillamente a sviluppare un'alternativa eliocentrica al sistema planetario di Tolomeo. Per correggere alcune delle incongruenze che rendevano insufficiente la previsione delle posizioni planetarie, il sistema con cui alla fine si avvicinò posizionò il Sole al centro invece della Terra. E nel sistema solare eliocentrico di Copernico, la velocità con cui la Terra e altri pianeti circondavano il Sole era determinata dalla loro distanza da esso.

È interessante notare che Copernico non fu il primo a suggerire un approccio eliocentrico per comprendere i cieli. L'antico astronomo greco Aristarco di Samo, che visse nel III secolo a.C., aveva proposto un concetto un po 'simile molto prima che non aveva mai preso piede. La grande differenza era che il modello di Copernico si dimostrò più preciso nel prevedere i movimenti dei pianeti.  

Copernico descrisse in dettaglio le sue controverse teorie in un manoscritto di 40 pagine intitolato Commentariolus nel 1514 e in De revolutionibus orbium coelestium ("Sulle rivoluzioni delle sfere celesti"), che fu pubblicato poco prima della sua morte nel 1543. Non sorprende che l'ipotesi di Copernico infuriata la chiesa cattolica, che alla fine vietò De revolutionibus nel 1616.

Johannes Kepler

Nonostante l'indignazione della Chiesa, il modello eliocentrico di Copernico generò molto interesse tra gli scienziati. Una di queste persone che ha sviluppato un fervido interesse era un giovane matematico tedesco di nome Johannes Kepler. Nel 1596, Keplero pubblicò Mysterium cosmographicum (Il mistero cosmografico), che fu la prima difesa pubblica delle teorie di Copernico.

Il problema, tuttavia, era che il modello di Copernico aveva ancora i suoi difetti e non era completamente accurato nel predire il movimento planetario. Nel 1609, Keplero, il cui lavoro principale stava inventando un modo per spiegare il modo in cui Marte si spostava periodicamente all'indietro, pubblicò Astronomia nova (Nuova astronomia). Nel libro, teorizzò che i corpi planetari non orbitavano attorno al Sole in cerchi perfetti come avevano assunto Tolomeo e Copernico, ma piuttosto lungo un percorso ellittico.     

Oltre al suo contributo all'astronomia, Keplero fece altre importanti scoperte. Ha capito che era la rifrazione che consente la percezione visiva degli occhi e ha usato quella conoscenza per sviluppare occhiali sia per la miopia che per la miopia. Era anche in grado di descrivere come funzionava un telescopio. E ciò che è meno noto era che Keplero fu in grado di calcolare l'anno di nascita di Gesù Cristo.

Galileo Galilei

Un altro contemporaneo di Keplero che acquistò anche l'idea di un sistema solare eliocentrico ed era lo scienziato italiano Galileo Galilei. Ma a differenza di Keplero, Galileo non credeva che i pianeti si muovessero in un'orbita ellittica e rimanessero bloccati nella prospettiva che i movimenti planetari fossero in qualche modo circolari. Tuttavia, il lavoro di Galileo ha prodotto prove che hanno contribuito a rafforzare la visione copernicana e nel processo hanno ulteriormente minato la posizione della chiesa.

Nel 1610, usando un telescopio da lui stesso costruito, Galileo iniziò a fissare la lente sui pianeti e fece una serie di importanti scoperte. Scoprì che la luna non era piatta e liscia, ma aveva montagne, crateri e valli. Individuò i punti sul sole e vide che Giove aveva delle lune che lo orbitavano, piuttosto che la Terra. Seguendo Venere, scoprì che aveva fasi come la Luna, il che dimostrò che il pianeta ruotava attorno al sole.

Molte delle sue osservazioni contraddicono la consolidata nozione tolemaica secondo cui tutti i corpi planetari ruotavano attorno alla Terra e invece sostenevano il modello eliocentrico. Ha pubblicato alcune di queste precedenti osservazioni nello stesso anno con il titolo Sidereus Nuncius (Starry Messenger). Il libro, insieme alle scoperte successive, portò molti astronomi a convertirsi alla scuola di pensiero di Copernico e mise Galileo in acqua molto calda con la chiesa.

Tuttavia, negli anni seguenti, Galileo continuò i suoi modi "eretici", che avrebbero ulteriormente approfondito il suo conflitto con la chiesa cattolica e quella luterana. Nel 1612, confutò la spiegazione aristotelica del perché gli oggetti galleggiassero sull'acqua spiegando che era dovuto al peso dell'oggetto rispetto all'acqua e non alla forma piatta di un oggetto.

Nel 1624, Galileo ottenne il permesso di scrivere e pubblicare una descrizione di entrambi i sistemi tolemaico e copernicano a condizione che non lo facesse in modo da favorire il modello eliocentrico. Il libro risultante, "Dialogue Concerning the Two Chief World Systems" fu pubblicato nel 1632 e fu interpretato per aver violato l'accordo.

La chiesa lanciò rapidamente l'inchiesta e mise Galileo sotto processo per eresia. Sebbene gli sia stata risparmiata una dura punizione dopo aver ammesso di aver sostenuto la teoria copernicana, è stato messo agli arresti domiciliari per il resto della sua vita. Tuttavia, Galileo non fermò mai le sue ricerche, pubblicando diverse teorie fino alla sua morte nel 1642.  

Isaac Newton

Mentre sia il lavoro di Keplero che quello di Galileo aiutarono a sostenere il sistema eliocentrico copernicano, c'era ancora un buco nella teoria. Nessuno dei due può spiegare adeguatamente quale forza ha tenuto in movimento i pianeti attorno al sole e perché si sono mossi in questo modo particolare. Fu solo diversi decenni dopo che il modello eliocentrico fu dimostrato dal matematico inglese Isaac Newton.

Isaac Newton, le cui scoperte hanno segnato in molti modi la fine della Rivoluzione scientifica, può benissimo essere considerato tra le figure più importanti di quell'epoca. Ciò che ha raggiunto durante il suo tempo da allora è diventato la base per la fisica moderna e molte delle sue teorie dettagliate in Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Principi matematici della filosofia naturale) sono state definite le opere più influenti sulla fisica.

Nel Principa, pubblicato nel 1687, Newton descrisse tre leggi del moto che possono essere usate per spiegare la meccanica dietro le orbite planetarie ellittiche. La prima legge postula che un oggetto fermo rimarrà tale a meno che non venga applicata una forza esterna ad esso. La seconda legge afferma che la forza è uguale all'accelerazione dei tempi di massa e che un cambiamento nel movimento è proporzionale alla forza applicata. La terza legge stabilisce semplicemente che per ogni azione c'è una reazione uguale e contraria.

Sebbene siano state le tre leggi del moto di Newton, insieme alla legge della gravitazione universale, che alla fine lo hanno reso una stella della comunità scientifica, ha anche apportato diversi altri importanti contributi al campo dell'ottica, come la costruzione del suo primo riflettore pratico e lo sviluppo una teoria del colore.