Didattica di Scienze

Dal sistema Tolemaico a quello Copernicano

Nel III secolo a.C. Aristotele credeva che il mondo celeste avesse una natura incorruttibile e di conseguenza le traiettorie dei corpi celesti dovevano essere circolari. Tale teoria filosofica assurse al ruolo di dogma, sebbene già qualcuno aveva notato qualche contraddizione con le osservazioni. Tuttavia, per non contestare il dogma, gli astronomi furono costretti a introdurre la teoria degli epicicli, in virtù della quale si spiegavano le anomalie del moto dei pianeti perché si immaginava che essi fossero fissati su una sfera minore - detta epiciclo - che ruotava intorno ad un centro posto sulla superficie della sfera principale chiamata deferente. Tale teoria, pur presentando un'indubbia eleganza formale, era tuttavia errata.

La teoria di tipo geocentrico più completa fu quella di Tolomeo, astronomo della scuola alessandrina che visse intorno al 150 d.C.. Egli fu il più rappresentativo assertore della teoria geocentrica, che dal suo nome venne chiamata teoria tolemaica e che fu sviluppata in un'opera il cui titolo è "Almagesto", opera che rappresentò per più di mille anni la base delle conoscenze astronomiche. Il modello di Tolomeo è definito geocentrico in quanto pone la Terra all'interno delle orbite descritte dai pianeti, dal Sole e dalla Luna. La Terra dunque risultava essere al centro dell'universo. Secondo Tolomeo inoltre il moto dei pianeti si svolge su una circonferenza, detta epiciclo, il cui centro ruota a sua volta intorno alla Terra su una seconda circonferenza di raggio più grande, detta deferente, secondo un modello già descritto da Apollonio ed Ipparco nel II secolo a.C. e perfezionato poi da Tolomeo.

In contrapposizione alla teoria tolemaica, l'astronomo polacco Nicolò Copernico (1473-1573), riprendendo una teoria di Aristarco di Samo, fu il più forte propugnatore della teoria eliocentrica, in base alla quale il Sole è immobile al centro dell'universo, mentre la Terra e i pianeti ruotano su orbite circolari intorno ad esso. Benché all'epoca di Copernico il sistema eliocentrico e quello geocentrico fossero sostanzialmente equivalenti in termini di complessità e di capacità predittiva, il grande vantaggio del sistema copernicano fu l'eliminazione dell'equante, che era considerato il punto più critico e discusso di tutto il sistema geocentrico. Il modello Copernicano poteva quindi essere definito più elegante del modello tolemaico e questa eleganza fu molto apprezzata dagli scienziati dell'epoca e successivi.

Johannes Kepler (Keplero in italiano) (1571-1630) è una figura ingombrante collocata tra Galilei e Newton. Fortemente interessato a tematiche mistiche e metafisiche di natura platonica e pitagorica, la sua "modernità" consiste nella ricerca delle variazioni quantitative delle forze che agiscono nello spazio e nel tempo e nel parziale abbandono del punto di vista animistico in favore di un meccanicismo allo stato embrionale. Keplero aveva ereditato da Tycho Brahe, suo maestro, una gran quantità dei più precisi dati di osservazione sulle posizioni dei pianeti. Il problema era dare loro un senso. I movimenti orbitali e gli altri pianeti sono visti dal punto vantaggioso della Terra, che orbita a sua volta intorno al Sole. Questo fa sì che i pianeti sembrino muoversi disegnando strane curve. Le tre leggi di Keplero rappresentano un modello di descrizione del moto dei pianeti del sistema solare. Si era scoperta una legge che non regolava semplicemente i moti dei pianeti nelle proprie orbite, ma si stabiliva un rapporto tra la velocità dei corpi che si muovono in orbite differenti. Galilei si congratulò con lui per avere accolto il Copernicanesimo (= teoria eliocentrica) ma non si pronunciò sul resto, aggiungendo che alcuni dei suoi pensieri fossero "piuttosto a diminuzione della dottrina del Copernico che a stabilimento" . Solo dopo che Isaac Newton si servì delle leggi di Keplero, queste vennero accettate dalla comunità scientifica, ma non prima degli anni sessanta del Seicento.