Il sistema geocentrico

Il sistema geocentrico (detto anche aristotelico-tolemaico) è un modello astronomico che pone la Terra al centro dell’universo. Ad ARISTOTELE (384-322 a.C.) si deve la concezione filosofica del sistema, basata sulla nozione di cosmo come universo ordinato e regolato da armonie geometriche. Nella cosmologia aristotelica - sviluppata nel De coelo e nella Physica - i corpi celesti sono composti di materia perfetta, incorruttibile e immutabile, si muovono seguendo traiettorie uniformi e circolari (essendo il cerchio considerato la forma perfetta), e ruotano intorno alla Terra come incastonati in sfere concentriche. La Terra, immobile al centro dell’Universo, è la parte imperfetta del cosmo, sia perché i quattro elementi di cui è composta -aria, acqua, terra e fuoco - sono soggetti al mutamento e alla corruzione; sia perché gli elementi si muovono in moto rettilineo verso l’alto o verso il basso. L’ultima sfera è quella delle stelle fisse, al di là delle quali c’è il primo Motore immobile, che ha impartito ai cieli il movimento perfettamente circolare. Le regioni terrestri e quelle celesti sono quindi soggette a leggi differenti. L’universo è considerato infinito nella durata e finito spazialmente: oltre i luoghi definiti del cosmo, è esclusa l’esistenza di alcunché, anche del vuoto.

L’astronomo alessandrino CLAUDIO TOLOMEO (100-178 d.C. circa) cerca di perfezionare il sistema geocentrico: ricorrendo agli strumenti geometrici di cui aveva fatto uso il grande astronomo Ipparco di Nicea (II sec. a.C.), ipotizza la rotazione uniforme dei pianeti su circonferenze di raggio molto piccolo (gli epicicli), il cui centro si muove uniformemente su circonferenze di raggio molto maggiore (i deferenti), e introduce il punto equante (che colloca il centro dei cerchi deferenti in un punto che non è il loro centro geometrico, ed è posto nelle vicinanze della Terra). Riesce così nell’Almagesto – il più grande libro di astronomia dei tempi antichi - a rappresentare i moti planetari con un sistema di grande complessità ma di straordinaria precisione.

L’opera di Tolomeo, strettamente tecnica, influenzerà in particolar modo l’astronomia islamica. La cosmologia aristotelica – definita su base puramente qualitativa - si diffonderà invece nella cultura occidentale, soprattutto per motivi filosofici e religiosi, grazie anche alla “depurazione„ dalle concezioni incompatibili con la fede cristiana (eternità del mondo, materialità dell’anima etc.), operata soprattutto da Tommaso d’Aquino. Essa dominerà incontrastata sino a quando sarà messa in crisi dalle nuove concezioni della natura, di Dio, del mondo, e, soprattutto, dal prevalere nella scienza del nuovo metodo matematico-sperimentale.

Il sistema eliocentrico

Agli inizi del XVI secolo la cosmologia geocentrica pone ormai notevoli problemi, e diviene pressante l’esigenza di disporre di tavole astronomiche più affidabili nella predizione delle eclissi e delle congiunzioni astrali, per un più preciso orientamento nelle spedizioni nei vasti oceani, nonchè per la ridefinizione del calendario giuliano (le variazioni degli eventi celesti, in primis l’equinozio di primavera, crea seri problemi nella determinazione delle festività cristiane). Da ciò una rinascita degli studi astronomici da parte degli astronomi umanisti, impegnati a ricostruire il testo corretto dell’Almagesto.

L’astronomo polacco NICOLO’ COPERNICO (1473-1543), pur approfondendo la complessa astronomia tolemaica, recupera la teoria eliocentrica del cosmo proposta in epoca ellenistica da Aristarco di Samo (ca. 310-230 a.C.). Questi aveva posto il Sole al centro del sistema sulla base, forse, del riscontro della maggiore grandezza e luminosità del Sole rispetto alla Luna. Copernico, fortemente influenzato dal pitagorismo antico (è infatti definito da Keplero il nuovo Pitagora), elabora un nuovo modello geometrico, in cui “tutto si muove uniformemente intorno al suo centro così come richiede la legge del movimento assoluto“. Stabilisce che: la Terra non è il centro del mondo, situato vicino al Sole; la Terra, insieme alla Luna, e al pari degli altri pianeti, si muove intorno al Sole seguendo orbite circolari; la rotazione che il Sole sembra compiere durante il giorno e nelle diverse stagioni dell'anno è l'effetto del reale movimento della Terra. Dà inoltre una corretta definizione dell’ordine dei pianeti, della rivoluzione della Terra intorno al proprio asse e delle precessioni degli equinozi.

La nuova visione cosmologica intacca profondamente la fisica aristotelica e rovescia la gerarchia dei luoghi del cosmo medievale. L’opera fondamentale di Copernico, il De revolutionibus orbium coelestium, del 1543, non suscita alcun pronunciamento da parte della Chiesa nel XVI secolo, forse a causa della riduzione della tesi eliocentrica a ipotesi puramente matematica; ma quando Galileo con le sue scoperte telescopiche e le argomentazioni teoriche, anche in volgare, rende evidenti agli studiosi e al vasto pubblico tutte le implicazioni cosmologiche e fisiche del sistema copernicano, e sottrae il sapere scientifico all’autorità della teologia attaccando gli argomenti biblici sul moto del sole, il mondo cattolico sospende l’opera di Copernico e la mette all’indice (1616).

La "terza via"

Il maggiore astronomo della generazione immediatamente successiva a Copernico è il danese TYCHO BRAHE (1546-1601). Muovendo da interessi astrologici, egli effettua straordinarie osservazioni del mondo celeste (anche se ancora ad occhio nudo), dà impulso al rinnovamento della strumentazione astronomica, e realizza, dietro incarico del re di Danimarca Federico II, l’osservatorio di Uraniborg nell’isola di Hveen. Le osservazioni sulla cometa comparsa nel 1577 (ritenuta non un fenomeno atmosferico ma un corpo celeste in moto intorno al sole) lo inducono a rigettare l’ipotesi delle sfere celesti solide e a dare un duro colpo al sistema tolemaico. Tuttavia, pur ritenendo il sistema tolemaico poco probabile ed estremamente difettoso, non accetta nella sua interezza il sistema copernicano, e rifiuta la tesi della Terra mobile, sia perché ritiene inimmaginabile che un corpo tanto grande possa muoversi velocemente nello spazio, sia perché quella tesi contrasta con le Sacre scritture. Nel De mundi aetherei recentioribus phaenomenis sceglie una terza via: la Luna, il Sole e le stelle girano intorno alla Terra, che è immobile al centro dell’Universo, mentre gli altri pianeti orbitano intorno al Sole. Tale ipotesi sembra non contrastare con nessun principio né fisico né religioso, ed è ben vista anche in ambiente ecclesiastico. Chiamato a Praga dall’imperatore Rodolfo II, negli ultimi due anni di vita Brahe ha come assistente l’astronomo tedesco JOHANNES KEPLER (1571-1630), che gli succede nella carica di matematico imperiale.

Keplero, sulla base delle osservazioni del predecessore e di una nuova interpretazione realistica del copernicanesimo, percorre strade nuove: infatti nella Astronomia nova, del 1609, non si accontenta di calcolare e predire le posizioni dei pianeti, ma cerca di rivelare la struttura reale del cosmo e i moti reali dei corpi. Superando le difficoltà di Tolomeo e di Copernico (che sostenevano il moto circolare, ma poi delineavano traiettorie in cui le orbite o erano elicoidali o erano cerchi con notevoli rigonfiamenti), scopre che le orbite dei pianeti sono delle ellissi (delle quali il Sole occupa uno dei fuochi) e che il loro movimento non è uniforme (un pianeta si muove tanto più velocemente quanto più è vicino al Sole): in tal modo è il primo a superare il pregiudizio della circolarità del moto, da cui neanche Galileo riuscirà mai a liberarsi. Inoltre individua le cause del moto nell’attrazione esercitata dal Sole sulla mole dei corpi: tale attrazione, intesa come una forza di tipo magnetico, configura il Sole come vero cor mundi, principio fisico reale del moto planetario.

Keplero ha frequenti rapporti epistolari con Galileo, di cui apprezza le scoperte astronomiche (è del 1610 la Dissertatio cum Nuncio sidereo); incuriosito dal nuovo strumento di osservazione, fa richiesta del cannocchiale a Galileo, che gli risponde che l’“impareggiabile perspicillo“ era destinato al Granduca. Tra le due personalità esiste però un profondo distacco teorico: sulla base di una concezione del mondo di ispirazione pitagorica e cristiana, Keplero sostiene che artefice dell’universo è un dio matematico, che ha creato il mondo sul modello degli archetipi della geometria e ha reso la mente umana capace di cogliere il mistero dell’universo. Galileo ritiene invece che, per spiegare "l’ottima disposizione e l’ordine perfetto delle parti dell’universo... non ci è altro che il movimento circolare e la quiete". Inoltre, alla visione antropocentrica e finalistica di Keplero, Galileo oppone un relativismo antifinalistico e a tratti scettico: la ragione umana non è misura di tutte le cose, e nessuna armonia cosmica è conoscibile nella sua totalità. Infine, non poteva trovare accoglienza nel pensiero galileiano il rifiuto espresso da Keplero sia nei confronti della "orrida filosofia bruniana" della infinità e pluralità dei mondi; sia contro la filosofia dei moderni seguaci di Epicuro e Democrito, le cui idee sul caso, il caos e il moto cieco e accidentale "sono tutte bestemmie contro Dio onnipotente".