La concezione della scienza ed il metodo

Secondo Galileo la funzione della fisica è la conoscenza della natura non come indagine sulle essenze dei fenomeni, ma sulle leggi che li regolano.

Questo dà vita ad una nuova concezione del rapporto causale diversa da quella metafisica aristotelica secondo cui era necessario lo studio delle cause dei fenomeni per la determinazione dei loro effetti. Essendo il concetto di causalità libero da ogni significato di fine e riferimento antropomorfico, l’indagine deve vertere sulle leggi meccaniche.

La scienza ha il compito quindi di descrivere e spiegare i fenomeni attraverso teorie matematiche. Lo strumento dell’indagine è la matematica che, oltre a consentire di rappresentare la realtà in termini quantitativi , permette di formulare con esattezza i principi delle teorie e di determinare le conseguenze deducibili. Ci deve essere un’attenta collaborazione fra l’osservazione empirica, con le dirette conseguenze che se ne traggono e i puri ragionamenti matematici i quali non devono indurre a escludere l’esperienza, ma servono a renderla più comprensibile.

Per la rigorosità dell’osservazione è necessario l’uso di strumenti che consentano di analizzare i dati dal punto di vista quantitativo. Si fonda un nuovo rapporto tra scienza e tecnica in cui lo scienziato deve sfruttare le scoperte di quest’ultima e, con i suoi studi, risolvere i problemi tecnici.

Galileo sostenne sempre l’indipendenza della scienza la quale deve sottostare alla sola autorità della ragione. Egli condusse una battaglia per liberare la scienza dall’influenza della tradizione religiosa e della tradizione filosofica. Nei confronti della religione, essendo uomo di fede, sostenne che sia la natura che la Bibbia, la quale conteneva concezioni che sembravano andare contro la moderna scienza, derivano da Dio e come tali non possono contraddirsi; le contraddizioni fra le verità scientifiche e quelle religiose sono quindi solo apparenti. La Bibbia va interpretata in quanto essa contiene una verità etico – religiosa, ma per quanto riguarda le verità naturali è la scienza che deve raggiungerle; l’interpretazione della Bibbia deve quindi adattarsi alla scienza.

Galilei ha dato un decisivo contributo alla scienza moderna, tanto da esserne considerato il padre, individuando un metodo per procedere nello studio dei fenomeni. Non espone tuttavia organicamente questo modo di procedere, lo applicò senza teorizzarlo . Dai suoi scritti si possono comunque ricostruirne le fasi.

Inizialmente si divide il lavoro in un momento risolutivo e in uno compositivo. Nel primo si ha lo studio degli elementi semplici quantitativi e misurabili e si formula un’ipotesi matematica della legge. Il secondo momento è costituito dalla verifica e dall’esperimento, in base al risultato del quale si controlla la verità dell’ipotesi ; se essa viene confermata diviene legge. Nel caso contrario lo scienziato è costretto ad avanzare un’altra ipotesi .

Ma l’effettivo criterio con cui Galileo avanza consiste in una compresenza fra l’indagine empirico induttiva e il momento ipotetico deduttivo. Questo significa che egli in certi casi, come nelle leggi sulle fasi di Venere, procede dall’osservazione di casi particolari giungendo ad una legge generale quindi per via empirica. In altri, come il principio d’inerzia o la caduta dei gravi, parte da ragionamenti logico matematici scaturiti da un’intuizione di base e procedendo per supposizioni formula la teoria; a questo punto lo scienziato si riserva la verifica.

L’oscillazione fra induttivismo e deduttivismo ha dato vita a diverse interpretazioni e lo stesso Galileo, in certi passi, scrive che l’esperienza empirica va anteposta ad ogni discorso, ma in altri :<< senza esperienza son sicuro che l’effetto seguirà come vi dico, perch� così è necessario che segua.

In realtà possiamo affermare che vi è una sostanziale implicanza ed indissolubilità fra i due aspetti; infatti l’esperienza va rielaborata razionalmente per spogliarla dei caratteri qualitativi e le ipotesi e supposizioni fanno comunque riferimento alla realtà poich� necessitano della verifica sperimentale.

Dal metodo emerge come sia cambiato il concetto di esperienza che non è più legata immediatamente all’apparenza sensibile , ma presuppone una elaborazione di dati e una costruzione teorica. Ciò determina una frattura fra la comune concezione delle cose e la fisica che caratterizzerà tutta la scienza moderna.

Dovendo essere dimostrata con l’esperimento, l’esperienza finisce con l’identificarsi proprio con questo. L’esperimento deve riprodurre il fenomeno in laboratorio dove si devono ricreare le autentiche condizioni, ma nel far questo bisogna ridurre al massimo i fattori di disturbo come ad esempio l’attrito nel moto nel moto dei corpi; talvolta Galileo deve anche procedere con esperimenti ideali. Tale procedura è utilizzata dallo scienziato quando, soprattutto per mancanza di strumenti tecnici, non è in grado di verificare le proprie teorie e deve ricorre ad una sorta di fisica ideale, in cui immagina ad esempio piani perfettamente levigati o assenza di determinate forze..

La dinamica

I contributi di Galileo nella meccanica e in particolare nella dinamica dei corpi sono di fondamentale importanza.

Anche se non ne enunciò mai la legge intuì il primo principio della dinamica. Egli osservò che un corpo, che può risalire, per mezzo della velocità acquistata nella caduta, raggiunge la stessa altezza iniziale indipendentemente dalla traiettoria seguita. Così un pendolo portato dalla posizione di equilibrio ad una certa altezza, una volta abbandonato raggiunge quasi la stessa altezza, la piccola differenza è dovuta agli attriti.

Galileo considerò poi una sferetta lasciata rotolare in un piano inclinato, la quale raggiunge quasi la stessa altezza se fatta risalire lungo un secondo piano inclinato. Riteneva che in assenza di attrito le altezze sarebbero state uguali. Ora, variando l’inclinazione del secondo piano, la sferetta raggiunge sempre la stessa altezza indipendentemente dall’inclinazione. La decelerazione è minore al diminuire dell’inclinazione del secondo piano, in quanto su piani più inclinati percorre più spazio rispetto a quelli con inclinazione maggiore. Quindi quando l’inclinazione del secondo piano è nulla, ovvero esso diventa orizzontale, la decelerazione è zero; pertanto Galileo intuì che in tali condizioni la sferetta si sarebbe mossa con velocità costante e che il suo moto sarebbe stato perpetuo. Questo naturalmente immaginando idealmente l’esperimento in assenza di attriti.

Un altro grande contributo di Galileo per la meccanica moderna è la scoperta del secondo principio della dinamica: le forze applicate ai corpi non imprimono loro delle velocità, bensì della accelerazioni (anche se Galileo non utilizzò precisamente questo termine) che risultano direttamente proporzionali alle forze che le hanno prodotte. Con questo principio si può determinare il concetto di accelerazione come variazione di velocità e il concetto di massa di un corpo come rapporto di proporzionalità fra le forze ad esso applicate e le accelerazioni prodotte da tali forze. Galilei trovò conferma di questo principio nello studio della forza di gravità che nel medesimo luogo risulta proporzionale alle masse dei corpi.

Caduta dei gravi

La fisica di Aristotele sosteneva che i gravi cadono a terra con velocità direttamente proporzionale al loro peso. Volendo confutare questa teoria Galileo, essendo la resistenza dell’aria un elemento di disturbo per il fenomeno, procede preliminarmente con un esperimento ideale nel vuoto. Osserva prima di tutto che unendo due mobili che hanno velocità disuguali il più lento ritarda il più veloce, contrariamente unendo due mobili che hanno uguale velocità il sistema dei due si muove ancora con la stessa velocità. Se si immaginano quindi tre blocchi di ferro A,B,C uguali per dimensioni e forma, abbandonandoli nel vuoto nello stesso istante e dalla stessa altezza, essi cadranno nello stesso modo, cioè ogni istante si troveranno alla stessa altezza. Affiancando ora A e B e legandoli idealmente con una catena senza peso, si lasciano cadere assieme a C, sempre nello stesso istante e dalla stessa altezza. Poich� nella prima caduta A e B seguivano la stessa legge è lecito ritenere che il sistema A+B si comporti ora come C. Nonostante sia quindi raddoppiato il peso, la legge di caduta è rimasta invariata.

La conclusione generale è che i due corpi dello stesso materiale cadono nel vuoto con la stessa legge indipendentemente dal peso.

La formulazione di leggi necessità però di un esperimento reale.

Galileo per poter eseguire le misure di tempi essendo il moto di caduta dei gravi molto rapido, lo rallenta con piano inclinato. Incavando in questo un condotto ben levigato vi fa rotolare una sferetta di bronzo. L’obiettivo che si prefiggeva era la dimostrazione sperimentale che il moto dei gravi è uniformemente accelerato. Con più misure del tempo impiegato dalla sferetta per percorrere diversi spazi di piano inclinato, Galileo giunge a dimostrare che lo spazio è direttamente proporzionale al quadrato del tempo, ovvero il moto è uniformemente accelerato; tale legge o, detto S lo spazio e T il tempo, è espresso da: con K costante al variare di S.

L’astronomia

Oltre ad aver messo in crisi la fisica aristotelica Galilei fece delle importanti scoperte in campo astronomico, sostenne la cosmologia di Copernico demolendo la concezione tolemaica ed eliminando le obiezioni sollevate da Tycho Brache.

Innanzitutto rifiutava il dualismo astronomico e negava la diversità fra moti rettilinei, tipici del mondo sublunare, e moti circolari, tipici del mondo sopralunare, questo grazie ai due principi della dinamica. Giunse quindi al rifiuto della diversità fra le leggi che regolano i fenomeni celesti e quelli terrestri. Con l’uso del telescopio pervenne ad alcune scoperte, comunicate nel Sidereus Nuncius del 1610, con le quali dimostrava empiricamente le teorie di Copernico e sanciva il definitivo superamento della vecchia cosmologia.

Confutò la teoria di Aristotele della incorruttibilità dei cieli secondo la quale i corpi celesti, esclusa la terra, erano rivestiti da una superficie liscia ed erano perfetti anche non essendo soggetti al divenire. Galilei osservò che le macchie lunari erano delle ombre delle montagne proiettate dalla luce del sole, e che lo stesso sole presentava macchie oscure che si formavano e sparivano, attestando quindi un processo di trasformazione in atto che confutava la dottrina aristotelica.

Lo scienziato dimostrò inoltre l’esistenza di moti celesti aventi un centro diverso dalla Terra scoprendo i quattro satelliti di Giove. Dal momento che questi ruotavano con Giove attorno al Sole come riteneva Copernico, nulla impediva di pensare che anche la Terra e la Luna potesse ruotare attorno al Sole.

Scoprì le fasi di Venere che lo indussero a pensare che tale pianeta ricevesse la luce dal Sole girando attorno ad esso e che questo fosse valido per tutti i pianeti "tenebrosi" illuminati solo dal Sole.

Ne "Il Discorso Sopra I Due Massimi Sistemi Del Mondo", opponendosi alla tradizione tolemaico aristotelica la quale sosteneva che se la Terra avesse avuto un moto di rotazione su se stessa avrebbe sollevato tutto con un gran vento e i gravi avrebbero avuto una caduta obliqua, afferma che l’aria e ogni altra cosa partecipa al moto della Terra, in modo che rispetto alla stessa tutto è immobile.

Queste argomentazioni derivano dal principio di relatività galileiana, per cui in un sistema dotato di moto rettilineo uniforme tutti gli oggetti nei loro movimenti assumono le stesse posizioni che se il sistema fosse fermo. Questo principio viene esposto da Galileo nel celebre esperimento mentale della nave.(Riportare passo)

Oltre alla meccanica e all’astronomia Galilei si interessò ad altri rami della fisica.

Nel campo dell’ottica costruì il cannocchiale e il microscopio che, oltre all’utilità che hanno avuto nelle sue indagini, hanno un significato particolare. Dal momento che le lenti erano già conosciute fin dal XIII secolo, l’importanza di Galileo non è tanto quella di avere realizzato il cannocchiale, cosa che per altro era stata anticipata dagli olandesi, ma di averlo utilizzato nella ricerca scientifica dimostrando la necessità di sinergia tra scienza e tecnica. Questo utilizzo scientifico del cannocchiale dimostrò come lo strumento acquisisce un valore conoscitivo, cosa che per il tempo costituì un fatto rivoluzionario. Infatti a causa dei pregiudizi ormai secolari non si concepisce l’uso di strumenti, atti ad amplificare la potenza dei sensi, nella ricerca scientifica; la cultura ufficiale li condannava ritenendo ad esempio che le lenti fossero fonti di illusioni ottiche. Molti teologi li definivano "diabolici" in quanto sostituti degli occhi naturali creati da dio; anche fra i dotti vi fu il rifiuto di utilizzare il cannocchiale. Essi non potevano accettare la demolizione della scienza astronomica di Aristotele ad opera di un congegno meccanico.

Nel campo dell’acustica collegò lo studio delle vibrazioni sonore a quello delle vibrazioni del pendolo; si interessò altresì del magnetismo e della termologia ove ebbe il merito di costruire il primo termometro elementare (termoscopio).

Si occupò dei problemi legati all’ingegneria e in particolare di quella idraulica.

Non si interessò invece molto dello studio della matematica pura, pur essendo professore in questa disciplina. Questo non significa che l’abbia trascurata in quanto, come sappiamo, la pose come strumento base della sua fisica, ma la tratta solo sotto questo punto di vista. Anche se comunque si occupò del problema dei paradossi dell’infinito che effettivamente sono matematica pura.

La figura filosofica di Galilei

Galilei non è stato propriamente un filosofo ma nella sua formulazione del metodo scientifico e nel rivoluzionare la fisica concettualmente si è ispirato ad alcune precise teorie ed indirettamente, con il successo della sua scienza, ha determinato una radicale svolta nel pensiero filosofico. Le dottrine a cui ha attinto sono quelle della tradizione e soprattutto quelle contemporanee. Concepisce la natura come un ordine casualmente strutturato.

Rifiutando la metafisica scolastica , Galilei esclude qualsiasi considerazione finalistica del mondo e ne esprime una concezione meccanicistica. L’uomo non deve indagare metafisicamente sull’essenza, la sostanza, le virtù delle cose. Lo scienziato si deve invece occupare delle cause efficienti, di come cioè i fenomeni avvengano e studiarne le leggi. Con questo non vuole negare in assoluto le cause finali, ma non ritiene che se ne possa fare uno studio scientifico .

La base concettuale di Galileo è la struttura matematica del cosmo, tutto cioè è un insieme di relazioni uniformi e necessarie: le leggi. (Citazione passo)

La matematica è la logica, lo strumento dello scienziato, perch� Dio ha creato il mondo con proposizioni matematiche.

Galilei considera il reale dal punto di vista quantitativo e riprende la distinzione democritea tra proprietà oggettive e soggettive dei corpi. Le prime definiscono i corpi in quanto tali: quantità, grandezza, tempo, luogo, forma, quiete ecc., le altre, sebbene prodotte da essi, sussistono solo in funzione dei nostri sensi. Lo scienziato deve considerare le proprietà oggettive della natura e indagarle matematicamente. Questo deriva da una concezione della natura uniforme nel suo ordine che, come verità geometrico matematica, è immutabile.

Tutti i suddetti elementi sono sostenuti da un’unica importante convinzione di Galilei: la corrispondenza tra pensiero ed essere, ovvero la conformità fra le conoscenze acquisite con la scienza e la realtà, il realismo. Egli si riteneva un matematico filosofo dove filosofo concerne il significato ontologico, sottolinea cioè la concretezza i suoi studi. Da questa fiducia assoluta sulla verità della scienza deriva la teoria secondo la quale la conoscenza dell’uomo ha lo stesso grado di certezza di quella di Dio la differenza sta nel fatto che Dio possiede le infinite verità di tutto ciò che ha creato, mentre l’uomo ha una conoscenza limitata che acquisisce progressivamente.

Galileo ha lasciato ai filosofi successivi molti problemi teorici e gnoseologici come il rapporto fra mente e realtà, sensi e ragione, la giustificazione della validità della scienza, la relazione tra metafisica e nuovo sapere ecc. Ciò mostra come la Rivoluzione Scientifica abbia influito sulla filosofia e si può affermare che parallelamente alla scienza si sia sviluppata una filosofia condizionata dalla scienza.

Galilei è pervaso dalla piena fiducia sulla ragione che vuole comunicare a tutti, per questo scrive in volgare e considera la scienza come elemento stimolante e rinnovatore della società.

Per questi elementi derivati dalla fiducia nella ragione è stato considerato un precursore dell'ILLUMINISMO e comunque rappresenta un capo saldo della storia della filosofia.

Per le persecuzioni dell'Inquisizione, l'abiura, la biografia

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