Scienza e tecnica

Dalla rivoluzione scientifica alla rivoluzione digitale

Aa.VV., AA.VV.

• Editore: Donzelli Editore
• Anno: 2022
• eBook ISBN: 9788855223973
• Argomento: Storia
• Categoria: Storia mondiale

Il cammino della scienza moderna – iniziato tra la seconda metà del Cinquecento e la fine del Seicento – non è stato lineare, ma le università, in particolare l'Ateneo patavino, vi hanno svolto un ruolo rilevante. Una scienza intrecciata con la tecnica fin dalle botteghe rinascimentali, dove alle competenze artistiche si erano via via affiancate quelle che poi apparterranno all'architetto, all'urbanista, all'ingegnere. Proprio lo sviluppo della tecnica, oggi un settore cruciale dell'eccellenza patavina ma entrata in ritardo nelle università italiane, dimostra quanto sia imprescindibile per il suo sviluppo un'adeguata maturazione culturale e imprenditoriale del territorio. Fin dalla sua nascita la scienza definisce anche i valori che costituiscono il suo ethos; tra questi: l'indipendenza da etnia, nazionalità, religione, classe sociale; il carattere di «proprietà comune» delle conoscenze; l'uso della ragione; la sospensione del giudizio fino alla verifica dei fatti. Sono tut¬ti valori che le società totalitarie hanno sempre cercato di arginare. Non è un caso che inizialmente la ricerca venga svolta nelle accademie, dove si dà corpo a una «Repubblica ideale» fatta di libera discussione e circolazione delle idee, lavoro di gruppo, rispetto delle regole di metodo, confronto di proposte e risultati sulla base di esperimenti e dimostrazioni. Una «Repubblica ideale» ben diversa dal contesto in cui prende le mosse la scienza nuova. Solo in seguito – nel resto d'Europa prima che in Italia – entreranno in scena le università, e tra le italiane l'Università di Padova sarà spesso all'avanguardia, a cominciare dai diciotto anni illuminati dalla presenza di Galileo. Galileo infatti coglie a pieno i fermenti europei dell'epoca, sottolineando l'importanza di introdurre la sperimentazione nel processo di conoscenza dei fenomeni naturali, di valorizzare il ruolo della tecnica per ampliare le conoscenze scientifiche, di affermare la libertà della ricerca e il primato della ragione. Dalla dominazione della Serenissima fino al Novecento, l'Ateneo patavino saprà tenere il passo con gli sviluppi della scienza e della tecnica, anticipando spesso le prospettive future.

II. Gli sviluppi della scienza
dalla rivoluzione scientifica al Novecento

Il Seicento è, come abbiamo già visto, il secolo nel quale si afferma la rivoluzione scientifica e nasce la scienza moderna. Tuttavia non si deve pensare che nel corso del Seicento venga già realizzata la ricca articolazione disciplinare che oggi connota la scienza della natura. Se infatti la fisica, almeno per quanto riguarda la «scienza del moto dei corpi» e la prima teoria della gravitazione, raggiunge già una sua maturità negli ultimi decenni del XVII secolo in stretto rapporto con i coevi sviluppi della matematica, altri settori disciplinari come la chimica, la geologia, la biologia, l’astronomia, la cosmologia saranno inclusi nel perimetro della scienza moderna solo nei secoli successivi.

Nel corso di questa affascinante storia della nascita delle discipline scientifiche, ci sono due elementi significativi riguardanti l’Università di Padova che vanno subito evidenziati. Il primo riguarda il fatto che in ogni epoca l’Ateneo patavino ha mantenuto il passo con gli sviluppi della scienza a livello internazionale, grazie anche alla presenza di docenti che spesso ne sono stati protagonisti. Il secondo è legato alla possibilità di comprendere, tramite la ricostruzione dell’evolversi dell’offerta formativa e della ricerca nei vari settori, come siamo arrivati all’attuale organizzazione dell’Ateneo nell’ambito tecnico e scientifico, cioè da dove sono nati gli attuali dipartimenti e corsi di laurea. Uno sguardo al passato che ci permette di capire meglio il presente e immaginare le prospettive future.

Prima di entrare nel merito della trattazione, elenchiamo alcuni elementi rilevanti che connotano la nuova scienza. In primo luogo, la scienza della natura fortemente ancorata sulla riproducibilità dei risultati scientifici genera, più di altri settori della cultura, una crescente spinta alla comunicazione e alla libera circolazione delle idee. Non è quindi un caso che l’Università di Padova sia uno dei luoghi ideali per favorire lo sviluppo della scienza nuova.

In secondo luogo, con la nascita del metodo scientifico moderno si realizza una definitiva rottura rispetto alla tradizione aristotelica, che riguarda il modo in cui l’uomo affronta la conoscenza dei fenomeni naturali: non si opera più la netta distinzione tra mondo «naturale» e mondo «artificiale». La natura viene interrogata d’ora in poi anche in condizioni «artificiali»: si riproduce cioè il fenomeno naturale in esame in condizioni semplificate per mezzo di esperimenti appositamente realizzati, dai quali trarre risultati quantificabili. Gli strumenti scientifici presenti nel mondo antico e medievale (come la bilancia, il compasso, l’astrolabio, i primi orologi meccanici) sono il risultato di un lento processo di perfezionamento. A partire dal Seicento invece si assiste a una fase accelerata di invenzione che nel volgere di un secolo cambia radicalmente l’immagine della scienza e il suo rapporto con la società. L’opera di Galileo e della sua cerchia è in questo senso emblematica. Connotativo della scienza moderna è proprio la nuova consapevolezza dello stretto nesso tra l’invenzione di nuovi strumenti e le scoperte scientifiche.

Un altro importante elemento che caratterizza questo periodo di ineguagliabile fermento culturale, riguarda la matematizzazione della scienza: la matematica diviene un fondamentale strumento non solo per il progresso della scienza, ma anche per lo sviluppo tecnologico in quanto la formulazione matematica dei risultati costituisce una guida sicura per le applicazioni pratiche.

1. L’ingresso della scienza moderna in ambiente accademico tra Seicento e Settecento.

L’evoluzione della scienza e la naturale trasformazione delle esigenze sociali e culturali contribuivano simultaneamente a dare una fisionomia nuova alla funzione scientifica con rinnovamento di cattedre e di materie e all’ordinamento scolastico un sensibile mutamento di organi.

Partiamo da una breve rassegna dello stato delle varie scienze e dei loro stadi di maturazione durante il Seicento e il Settecento con l’obiettivo principale di contestualizzare i lavori e le ricerche dei più illustri professori dell’Ateneo patavino e di comprendere meglio quanto i loro contributi fossero importanti e al passo coi tempi. Agli albori della rivoluzione scientifica, alcuni settori della filosofia naturale sono già sufficientemente maturi per l’introduzione del nuovo metodo scientifico, basato sulle «certe dimostrazioni» (matematica) e le «sensate esperienze» (gli esperimenti), mentre altri raggiungeranno lo status di nuove discipline scientifiche autonome solamente a partire dall’Ottocento.

Tra le ragioni di questi diversi tempi di maturazione dei campi del sapere scientifico vi sono sicuramente la complessità crescente dei fenomeni oggetto della loro indagine che si accompagna con la difficoltà di ottenere risultati riproducibili. Per questo, in tempi diversi, vari settori disciplinari partono come scienze descrittive, limitandosi cioè a una mera classificazione dei fenomeni, per poi costituirsi come settori veri e propri della scienza moderna, con l’uso sistematico degli esperimenti e la formulazione di leggi via via formalizzate. Ciò vale per tutti i settori della scienza naturale, dall’astronomia alla chimica, dalla geologia e mineralogia alle cosiddette scienze della vita, come la botanica e la zoologia.

La nostra analisi prenderà le mosse dai settori disciplinari più antichi, l’astronomia e la matematica, già inseriti in epoca medievale nelle arti del quadrivio ma che con l’avvento della scienza moderna subiranno profondi mutamenti. Parleremo poi dell’evoluzione della filosofia naturale con la progressiva nascita della fisica, della chimica e, infine, della geologia e della biologia.

Astronomia

L’astronomia possiede già prima del periodo considerato una struttura teorica ben consolidata: è infatti la prima disciplina a passare da congerie di nozioni frammentarie a un corpus omogeneo e ben organizzato di conoscenze. Per meglio comprendere il significato di quella che viene definita «rivoluzione astronomica» è di qualche utilità richiamare alcuni elementi del millenario sistema del mondo, aristotelico da una parte, e tolemaico dall’altra, nel quale confluiscono altresì elementi propri delle filosofie neoplatoniche, dell’astrologia e della teologia, al cui smantellamento daranno contributi decisivi Copernico, Tycho Brahe, Keplero e Galileo.

La cosmologia aristotelica prevede una netta distinzione tra mondo terrestre e mondo celeste. Il mondo terrestre o sublunare è costituito dalla mescolanza dei quattro elementi, terra, acqua (che hanno una naturale tendenza a muoversi in linea retta verso il centro della Terra), aria e fuoco (che hanno invece una naturale tendenza a muoversi in linea retta verso l’alto). Generazione e corruzione sono caratteri propri del mondo terrestre o sublunare. Qui esistono due tipi di moto, moti naturali e moti violenti. Il moto naturale di un corpo, che si svolge sempre in linea retta, riporta il corpo nel suo luogo naturale: se il corpo è prevalentemente composto di acqua o terra, se spostato dal suo luogo naturale tenderà sempre a muoversi verso il centro della Terra, mentre un corpo prevalentemente composto da aria o fuoco tenderà a muoversi verso l’alto. Il moto rettilineo verso l’alto o verso il basso è quindi dettato dalla naturale tendenza dei corpi a raggiungere il loro luogo naturale. I moti violenti invece, come quelli di una freccia o di una pietra scagliate, sono dovuti a una qualche azione esterna ai corpi e non avvengono in linea retta; quando cessa questa azione l’oggetto tende a riprendere con un moto rettilineo il posto che per natura gli compete.

In contrapposizione al mondo sublunare, vi è quello del cielo in cui nulla nasce e nulla si corrompe, tutto è immutabile ed eterno. Le stelle e i pianeti, che si muovono intorno alla Terra, sono costituiti da una quinta essentia, non soggetta a modificazioni. Della stessa materia sono fatte le sfere celesti che secondo la teoria aristotelica trasportano nel loro moto le stelle erranti. Al moto rettilineo, sempre limitato nel tempo, proprio dei corpi del mondo terrestre, si contrappone nel mondo celeste il moto circolare e uniforme, perenne, delle sfere e dei corpi celesti. La sfera divina, o primo mobile, trasporta le stelle fisse e produce quel moto che si trasmette, per contatto, alle altre sfere e giunge sino al cielo della Luna, che costituisce il limite inferiore del mondo celeste. Alla Terra non può competere per natura alcun moto circolare, essa è immutabile al centro dell’universo. La tesi della sua immutabilità e centralità è uno dei pilastri dell’intera fisica aristotelica, così come lo sarà della teoria tolemaica.

Tolomeo nel suo Almagesto sviluppa un modello matematico, che è in grado di dar conto dei moti celesti mediante una complessa teoria relativa alla composizione di molteplici moti circolari. L’universo, limitato dalla sfera delle stelle fisse, ha anche qui al suo centro la Terra immobile. I pianeti ruotano attorno al centro dell’universo, dunque alla Terra, e tutti i loro movimenti, che visti dalla Terra non hanno apparentemente sempre moti circolari uniformi (si pensi alle fasi di moto retrogrado dei pianeti), vengono ricondotti a composizioni di moti circolari eterni utilizzando eccentrici, epicicli, equanti¹. Mentre le sfere di Aristotele sono enti reali, solidi e cristallini, gli eccentrici, gli epicicli e gli equanti di Tolomeo non hanno realtà fisica, sono solo il mezzo matematico per spiegare il moto dei corpi celesti osservato dalla Terra. L’astronomia viene infatti presentata da Tolomeo come campo di attività per i matematici, gli unici in grado di elaborare un modello geometrico con buone capacità predittive.

La concezione geocentrica e geostatica di Aristotele e di Tolomeo sarà dominante nella cultura medievale grazie anche al contributo fondamentale della civiltà araba. Restano comunque contrapposte nella cosiddetta concezione aristotelico-tolemaica le due differenti correnti di pensiero che la compongono: quella dei cosiddetti naturales, o fisici cosmologici, seguaci della filosofia di Aristotele, e quella dei matematici, interessati al calcolo delle posizioni dei corpi celesti e al controllo delle previsioni per mezzo dell’osservazione diretta, fedeli sostenitori del sistema tolemaico. Questa frattura tra astronomia matematica e astronomia fisica sarà definitivamente abbandonata con la rivoluzione astronomica.

Senza soffermarsi troppo sull’insegnamento dell’astronomia in epoca medievale, qualche considerazione è comunque utile per comprendere le trasformazioni che si verificheranno tra Cinquecento e Seicento. Astronomia e astrologia costituiscono nel periodo medievale due aspetti, in parte complementari, dell’indagine dei corpi celesti, anche se è già ben delineata la distinzione dei loro compiti: l’astronomia cerca una causa ai moti celesti utilizzando la macchina delle sfere di aristotelica memoria e calcola i moti celesti tramite il modello matematico e geometrico di Tolomeo, via via sempre più raffinato, mentre l’astrologia, pur utilizzando il calcolo astronomico, ne tratta in particolare gli effetti sul mondo terreno, secondo la tradizionale analogia tra macrocosmo e microcosmo. Non ci dobbiamo dunque stupire se troveremo indicato l’insegnamento denominato ad astrologiam nei primi rotuli dello Studio patavino. L’astronomia viene insegnata all’interno della filosofia, come descrizione del sistema fisico del mondo, mentre l’astrologia è inserita in ambito medico: un medico per arrivare alle diagnosi deve non solo avere conoscenza del corpo umano, ma anche dei moti dei corpi celesti che esercitano i loro influssi sugli esseri viventi. In altre parole, come osserva Paolo Rossi, l’astrologia non è in realtà isolabile da un più generale contesto mitico-religioso, e non è quindi una «disciplina» nel senso moderno. Con le dovute distinzioni si può dire lo stesso, come vedremo, per la magia e l’alchimia. L’astrologo, come un sacerdote, cerca di allearsi con alcune forze naturali per contrastarne altre: i suoi calcoli e gli strumenti che utilizza non possono essere scissi da questa funzione religiosa di «convinzione» della natura.

Nel Cinquecento la meccanica celeste costituisce la principale branca dell’astronomia: essa si occupa dello studio del movimento dei corpi celesti, con riferimento essenzialmente al moto dei pianeti del sistema solare. Vengono in questo periodo compilate sempre più precise effemeridi (in particolare quelle della Luna), ovvero tabelle astronomiche redatte fin dall’antichità, che contengono i valori calcolati di alcune grandezze astronomiche variabili a intervalli prefissati ed equidistanti tra loro. Le effemeridi, al di là del loro impiego nell’astrologia, erano uno strumento prezioso in particolare per la definizione del calendario e per la navigazione.

Con la pubblicazione nel 1543 del De revolutionibus orbium coelestium di Niccolò Copernico, si inaugura una nuova fase della storia dell’astronomia. Ammettendo la rotazione diurna della Terra intorno all’asse passante per i suoi poli e la rotazione della Terra e degli altri pianeti intorno al Sole, Copernico riesce a dare una nuova spiegazione dei moti celesti. Si parla di «rivoluzione astronomica» proprio perché essa segna una radicale rottura rispetto a una tradizione millenaria dominata dai sistemi aristotelico e tolemaico. La proposta copernicana non si limiterà però a rivoluzionare la visione del cosmo, ma innescherà un processo di profondo mutamento delle idee sulla natura e sul posto che l’uomo occupa in essa, dando inizio alla rivoluzione scientifica. È comunque opportuno fare una precisazione. Come scrive Paolo Rossi, «la rivoluzione copernicana non consiste in un perfezionamento dei metodi dell’astronomia, né in una scoperta di nuovi dati, ma nella costruzione di una cosmologia nuova fondata sui dati stessi forniti dall’astronomia tolemaica».

Lo scopo principale che si prefigge Copernico con la sua opera è quello di semplificare il complesso sistema del mondo elaborato da Tolomeo. Sebbene più semplice del sistema tolemaico (si elimina ad esempio il ricorso agli equanti), tale semplicità è solo apparente. Al fine di giustificare i dati delle osservazioni infatti, Copernico è costretto a far coincidere il centro dell’universo non con la posizione del Sole ma con il punto centrale dell’orbita terrestre. La Terra ruota quindi attorno a un punto che non coincide esattamente con la posizione del Sole, e in questo senso il sistema copernicano non è eliocentrico ma eliostatico. In secondo luogo, per spiegare i moti dei pianeti egli fa ancora ricorso a epicicli ed eccentrici. Va detto infine che il suo universo presenta ancora elementi dell’antica tradizione aristotelico-tolemaica: esso è ancora sferico e finito e tutti i corpi percorrono orbite perfettamente circolari.

Se a Copernico si deve l’avvio di quella che oggi è nota come «rivoluzione copernicana», questa si concretizzerà definitivamente grazie all’opera di Tycho Brahe, Giovanni Keplero e Galileo Galilei su cui ci soffermiamo brevemente. Tycho Brahe porta al massimo livello di precisione le osservazioni astronomiche prima dell’avvento del telescopio, e i dati da lui raccolti saranno fondamentali per le ricerche di Keplero. D’altra parte Tycho non aderisce al sistema copernicano e introduce un suo sistema cosmologico nel quale la Terra è ancora ferma al centro dell’universo, la Luna e il Sole ruotano intorno alla Terra mentre tutti gli altri pianeti ruotano intorno al Sole. Il sistema tychonico, predittivamente equivalente a quello copernicano, riscuoterà per qualche decina d’anni un certo successo, specie negli ambienti ecclesiali interessati a salvare l’idea dell’immobilità della Terra al centro dell’universo. Certo è che nel sistema tychonico i moti dei corpi celesti avvengono attraversando le sfere cristalline della tradizione aristotelica. Non a caso Tycho afferma di ritenere il modello cosmologico aristotelico non tenibile, e corrobora questa sua conclusione con l’osservazione del moto delle comete: a differenza di Galileo, infatti, Tycho ritiene giustamente che le comete siano corpi celesti che si muovono al di sopra della Luna attraversando nel loro moto le ipotetiche sfere cristalline, la cui impenetrabilità era uno dei cardini della cosmologia aristotelica. Si trova quindi nell’opera di Tycho una mescolanza di tradizione e innovazione, conclusioni corrette ed errate. E un discorso analogo per certi versi vale anche per l’opera di Keplero e Galileo.

Per quanto riguarda Keplero, senza soffermarsi sulla sua biografia, vale la pena però sottolineare che avrà l’occasione di lavorare con Tycho tra il 1600 e il 1601, avendo accesso ai suoi straordinari dati osservativi, base fondamentale delle sue scoperte. Keplero è un convinto sostenitore del sistema copernicano ma il percorso che segue per ottenere i suoi eccezionali risultati è una mescolanza tra approccio fisico moderno ed elementi mutuati da convinzioni mistiche con forti influenze pitagoriche e platoniche. È questa probabilmente una delle ragioni delle difficoltà del rapporto tra Keplero e Galileo. In ogni caso la sua opera costituisce di fatto il completamento dell’opera copernicana.

Senza passare in rassegna tutti i contributi di Keplero, ci limitiamo qui a ricordare la formulazione di quelle che oggi sono note come le tre leggi di Keplero. Le prime due vengono pubblicate nel 1609 nell’Astronomia nova. La prima, formulata già nel 1602 e oggi nota come seconda legge di Keplero, dice che il Sole non sta al centro dell’orbita terrestre e che il moto della Terra o dei pianeti intorno al Sole non è uniforme. Tuttavia, se prendiamo il seg...

Indice dei contenuti

• Copertina
• Frontespizio
• Copyright
• Indice
• Presentazione di Daniela Mapelli e Annalisa Oboe
• Introduzione. Scienza e tecnica dalla rivoluzione scientifica alla rivoluzione digitale
• I. Le istituzioni
• II. Gli sviluppi della scienza dalla rivoluzione scientifica al Novecento
• III. Gli sviluppi dell’ingegneria dalle botteghe artigiane a oggi
• Ringraziamenti
• Bibliografia ragionata
• Elenco delle illustrazioni
• Gli autori