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STORIA
SCIENZE

STORIA DELLA SCIENZA

Dall'animismo alla svolta relativistica

Prof. Giovanni De Sio Cesari ( http://www.giovannidesio.it/ )

STRUTTURA: Animismo--  Antichita --   Scienza moderna-- Scienza contemporanea --  Matematica non euclidea  Nuova fisica- Conclusioni

 

 ANIMISMO E SCIENZA

Possiamo interpretare i fenomeni della natura secondo due concezioni fondamentali: animistica e scientifica.

Nella prima interpretazione riteniamo che ogni fenomeno sia dovuto  all'intervento diretto  una entitÓ dotata di volontÓ e coscienza (un dio, un demone, una ninfa o in qualunque modo vogliamo chiamarla) e pertanto la natura ha una anima

Nella seconda interpretazione generalmente definita  "scientifica" pensiamo invece che ogni avvenimento sia dovuto a una legge, a una struttura propria interna della natura stessa .

Esemplificando: nella prima interpretazione un vento sarÓ ritenuto manifestazione di qualche divinitÓ (Eolo per gli antichi romani) che lo produce e lo governa, nella seconda interpretazione (scienza) riterremo che esso sia generato e governato  da cause "naturali" come differenza di pressione e di temperature e simili.

Facciamo subito due osservazioni che contrastano con luoghi comuni generalmente accettati

a) Non possiamo considerare la visione scientifica come razionale e quella animistica come irrazionale . La concezione animistica Ŕ altrettanto coerente di quella scientifica: l'idea che esistano entitÓ che governino il mondo non presenta contraddizioni e pu˛ spiegare i fenomeni in modo perfettamente razionale: Il problema non Ŕ la razionalitÓ ma i risultati e la veradicitÓ di ciascuna concezione

b) La visione scientifica non esclude di per sŔ la concezione teologica di una divinitÓ che governa l'universo (Divina Provvidenza nel linguaggio cristiano). Possiamo infatti pensare che ogni avvenimento naturale sia effetto di forze naturali ma che esse siano predisposte da Dio . Nel linguaggio teologico (S.Tommaso) possiamo distinguere in ogni avvenimento naturale una "causa prima" ( Dio) da una "causa secunda" (causa naturale immediatamente precedente)  : nel nostro esempio il vento Ŕ prodotto da una "causa secunda" (differenza di pressione) che Ŕ generata da altre cause (differenza di insolazione ecc.) ma che risalendo nelle scale delle cause porta a Dio (causa prima)

Nella storia della civiltÓ occidentale (e non necessariamente dell'umanitÓ) distinguiamo tre fasi che noi qui indichiamo come antica , moderna e contemporanea, ciascuna delle quali ha caratteri distintivi ben individuabili.

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LA SCIENZA ANTICA: IL FINALISMO

Indichiamo con questo temine la scienza elaborata nell'antichitÓ soprattutto dai greci e che Ŕ durata per tutto il Medio Evo fino al Rinascimento.

il maggiore teorizzatore pu˛ essere individuato in Aristotele, i   maggiori esponenti  nell'astronomo Tolomeo e nei medici Galeno e Ippocrate.

Il carattere fondamentale di tale scienza Ŕ il finalismo.

Si ritiene  che ogni ente abbia un sua "natura" ( forma, struttura, virt¨) e agisca per realizzarla: per tale motivo l'aria sale verso l'alto, il sole si muove in circolo, l'uccello vola, il fiore sboccia,l'uomo vive in societÓ.

Tutto quello che esiste Ŕ mosso dalla  legge della sua natura, non vi sono entitÓ animate nascoste che provvedono al loro governo.

E' stato osservato che una spiegazione consiste nel ridurre il fatto A ( effetto) a un fatto B (causa) . Nella scienza antica invece il ricorso alla " natura" di ogni ente non permette questo processo e il discorso scientifico finisce con il rinchiudersi un giro di parole, in un circolo vizioso. Esemplificando : se affermo che un corpo cade perchŔ "questa Ŕ la sua natura " e d'altra parte so che che questa Ŕ la sua natura " perchŔ sperimento che il corpo cade" in effetti ho solo dato una "descrizione" del fenomeno e non una spiegazione. La scienza antica quindi non procede realmente per spiegazione "per causas" ma si limita in effetti a una semplice constatazione dei fatti.

La scienza antica ebbe scarsi risultati pratici (tecnici) : comunemente si ritiene  che ci˛ sia dovuto all' idea che la conoscenza dovesse essere disinteressata (Aristotele: solo una conoscenza  libera, senza fini pratici Ŕ degna di un uomo libero). Riteniamo pero che la stessa natura della scienza antica difficilmente poteva avere risultati pratici perchŔ si limitava a a teorizzare cio che giÓ si conosceva per comune esperienza. I progressi tecnici nell'antichitÓ e nel medio evo furono dovuti generalmente a semplici artigiani. La scienza antica riuscý perfino a calcolare con grande precisione il diametro terrestre ma fu sostanzialmente assente nel campo della tecnica. Furono artigiani che  costruirono i meravigliosi templi greci e  le  strade che hanno sfidato i millenni, che perfezionarono agricoltura e macchine belliche, che alla fine inventarono  la bussola, le armi da fuoco, la stampa

Non manca comunque nell'antichitÓ qualche esempio di applicazione tecnica (si narra  degli strumenti inventati da Archimede per la difesa di Siracusa) come di concezioni meccanicistiche della natura (atomisti)

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LA SCIENZA MODERNA: IL MECCANICISMO

Si afferma nel 600 per opera di una serie di scienziati fra cui in primo piano si pone  Galilei (spesso si parla di  Scienza Galileana) ,ha il il suo massimo esponente in Newton  ed Ŕ teorizzata da una gran numero di filosofi fra cui ricordiamo Cartesio e Bacone

Il suo carattere fondamentale Ŕ il meccanicismo : ogni fenomeno naturale avviene perchŔ vi Ŕ una causa (e non  un fine come per  la scienza antica). Si tratta cosi di trovare la causa di ogni fenomeno in qualcosa di diverso e non richiamandosi alla sua  "natura".  Un corpo cade e gli astri si muovono   per la gravitazione universale ,i fiori sbocciano per processi biologici, l'uomo Ŕ sociale per istinto o per  calcolo.

In effetti  Ŕ vero che in questo modo un fatto A viene spiegato con un fatto B ma Ŕ anche vero che non si pu˛ andare all'infinito in questa direzione, anzi molte volte  ci si ferma dopo  solo qualche  passo. E' vero che i corpi cadono per la gravitazione universale ma poi ci fermiamo subito dopo perchŔ non sappiamo da cosa essa a sua volta Ŕ causata . Possiamo dire quindi che non sapremo mai ý'ultima causa delle cose (ignorabimus. ignoreremo) . Tuttavia il progresso delle scienze fu veramente impressionante: fu compreso il meccanismo che muove gli astri,i processi chimici, il processi biologici, la causa delle epidemie.

Le applicazioni tecniche dapprima furono abbastanza modeste ma sono state veramente imponenti particolarmente dalla fine dell'800 e il nostro mondo Ŕ sostanzialmente cambiato. Si dice che se un antico romano potesse risorgere nel 1700 vedrebbe un mondo molto diverso dal suo ma se risorgesse nel 2000 crederebbe di essere fra gli dei: la scienza si Ŕ tradotto in tecnica che ci ha dato mezzi che ci danno possibilitÓ che gli antichi attribuivano agli dei (suoni  e immagini a distanza, spostamenti rapidissimi, voli perfino nello spazio)

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LA SCIENZA CONTEMPORANEA: IL RELATIVISMO

 La scienza contemporanea ha un numero altissimo di esponenti( si dice che il 90% degli scienziati sia vivente) tuttavia possiamo indicare in Einstein il pi¨ significativo e e fra i molti teorizzatore ci pare che un posto fondamentale spetti a Popper

La scienza contemporanea si pone come una profonda revisione del carattere assoluto della conoscenza scientifica 

Fino al '900 benchŔ non mancassero riserve a livello teorico e filosofico tuttavia si riteneva che la conoscenza scientifica fosse assolutamente certa,inconfutabile. e questa concezione divenne nel Positivismo di fine '800 una vera e propria fede.

Galilei affermava che la conoscenza scientifica Ŕ certa come quella che ha Dio, a parte che Dio conosce tutto e immediatamente mentre l'uomo conosce solo una parte e in modo mediato . Tuttora la locuzione "scientificamente  provato" indica qualcosa di cui non si pu˛ dubitare

I progressi stessi delle scienze dalla fine dell'800 hanno messo in crisi tale concezione e si Ŕ giunti alla coscienza che una legge scientifica, lungi dall'essere una conoscenza definitiva Ŕ "l'ipotesi che spiega i fatti fino ad ora accertati "che potrÓ essere superata quando avremo altri fatti che la smentiscano

Esemplifichiamo: secondo la scienza antica ogni corpo cade verso il centro della terra: la teoria era giusta per quei tempi perchŔ era confermata da tutte le esperienze  fino a allora fatte. Nella scienza moderna nuove esperienze mostrano  che gli oggetti non cadono tutti verso il centro della terra (sulla luna cadono verso il centro della luna) e pertanto la gravitazione universale viene accettata perchŔ spiega tutti i i fatti fino ad ora accertati: ma non si tratta di una conoscenza certa e definitiva : nuove esperienze possono  far superare la teoria della gravitazione (come Ŕ effettivamente accaduto con la teoria generale della relativitÓ di  di Einstein a cui accenniamo in seguito)

Facendo un altro esempio pi¨ banale: Ŕ scientifico affermare che i leoni sono carnivori perchŔ fino ad ora non abbiamo mai visto un leone mangiare insalata ma non si tratta di una veritÓ ultima e definitiva: nulla esclude che un giorno possiamo sperimentare che i leoni si nutrino anche di insalata nel qual caso la teoria che i leoni sono carnivori sarÓ considerata superata.

In altri termini non ci sono teorie scientifiche false e vere ma teorie scientifiche superate o non ( ancora) superate

Vediamo ora schematicamente quali sonno stati i  progressi matematici e fisici  che hanno portato   a  questa svolta.

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MATEMATICHE NON EUCLIDEE 

Fin dall'antichitÓ  la matematica Ŕ apparsa il prototipo della veritÓ assoluta. La geometria che generalmente si insegna a  scuola  e comunemente usiamo viene definita "euclidea" perche sistemata dal greco Euclide.  Essa  si fonda sul postulato evidente che "per un punto esterno a una retta passa una e una sola retta parallela" ( V postulato di Euclide). Alla fine dell'800 alcuni matematici elaborarono per˛ teorie  geometriche che prescindevano da questo postulato (ammettevano cioŔ che per un punto esterno a una retta potessero passare pi¨ di una parallela o anche nessuna). Ci si aspettava di giungere a risultati contraddittori ma  con  grande meraviglia ci si accorse invece che i risultati conseguiti erano razionali e non contradditori altrettanto che nella geometria euclidea. Poteva essere considerato come un gioco della ragione ma in effetti si Ŕ osservato che una geometria non euclidea , quella di Riemman, poteva meglio spiegare  alcuni esperienze astronomiche astronomiche. In effetti la geometria euclidea Ŕ valida per distanze non troppo grandi (inferiori ai milioni di anni luci) in quanto l'errore di misurazione Ŕ estremamente piccolo ,assolutamente non rilevabile con i nostri strumenti e pertanto si continua  a usarla : resta il fatto fondamentale che la conoscenza geometrica che sembrava assolutamente certa non lo Ŕ affatto: anche se le geometrie euclidee si rilevassero errate tuttavia resterebbe il fatto che Ŕ possibile concepire la realtÓ anche al di fuori della geometria tradizionale.

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 LA NUOVA FISICA 

Essa nasce in contrapposizione a quella che viene definita "fisica classica":con questo termine si indica le teorie fisiche elaborate in etÓ moderna e che vengono generalmente  insegnante nelle scuola e comunemente usate, analogamente alla geometria euclidea

  LA RELATIVITA' RISTRETTA : Einstein partý dalla constatazione che in natura nessun corpo pu˛ avere una velocitÓ superiore a quella della luce (300.00 km al secondo). Ci˛ significa che se si applica a una corpo che  viaggia a questa velocitÓ una forza esso non aumenterÓ la propria velocitÓ contrariamente a quanto previsto dalla fisica classica. Secondo Einstein ci˛ viene spiegato ammettendo che tempo, spazio e massa non sono costanti come presupposto dalla fisica classica ( e  anche dal senso comune) ma sono relative.  Senza addentrarci in spiegazioni non facilmente comprensibile rileviamo il cosi detto paradosso dei gemelli che Ŕ la conseguenza della teoria: di due gemelli uno parte con un mezzo che che viaggia con velocitÓ vicina a quella della luce, l'altro resta sulla terra:il tempo scorre diversamente per i due per cui al ritorno sulla terra per il primo Ŕ passato solo un anno mentre per il secondo sono passati 40 anni: il primo Ŕ ancora giovane, il secondo Ŕ ormai vecchio.

Le leggi della  dinamica  della fisica classica analogamente alla matematica euclidea sono praticamente  ancora valide per velocitÓ che non si avvicinino a quelle della luce ( velocitÓ che si raggiunge solo nei fenomeni sub-atomici) perchŔ l'errore Ŕ assolutamente non rilevabile ma resta il fatto che la dinamica classica prima considerata assolutamente certa Ŕ invece superata

LA RELATIVITA' GENERALE La teoria fu enunciata ancora da  Einstein  e intende superare la teoria "principe" della fisica classica: la gravitazione universale. Secondo Einstein in presenza di una massa lo spazio "si incurva":un corpo che viaggia nello spazio in prossimitÓ della terra devia la sua direzione non perchŔ attratto dalla massa della terra ma perchŔ in prossimitÓ di essa lo  spazio presenta una "incurvatura": in altri termini il corpo continua a muoversi in linea retta ma a noi appare che devii perchŔ lo spazio Ŕ curvo. La teoria trova conferma nelle osservazioni compiuto durante le eclissi durante le quali i raggi di luce deviano in prossimitÓ del sole.

FISICA PROBABILISTICA. Tale teoria, avversata comunque da Einstein ,presenta a nostro avviso la maggiore contraddizione alla fisica classica. Il principio fondamentale della scienza moderna Ŕ, come abbiamo visto, il determinismo meccanicistico: tutti gli avvenimenti fisici sono assolutamente determinati da leggi che non ammettono eccezioni, a cause uguali  succedono sempre e comunque effetti uguali. GiÓ era noto (secondo principio di indeterminazione di Heinsemberg) che  nel mondo delle particelle sub atomiche  non possiamo sapere con certezza come una particelle reagirÓ a uno stimolo ma si trattava solo di una impossibilitÓ gnoseologica . Ora si afferma per˛ che non solo non possiamo saperlo ma che effettivamente ogni particella reagisce a uno stimolo in modo proprio, non determinabile secondo leggi rigide. Come mai allora noi abbiamo la chiara percezioni che il mondo Ŕ mosso da leggi  immutabili? Si tratta di una certezza probabilistica. Facciamo un esempio:si sa che in ogni famiglia ci possono figli tutti maschi o tutte femmine.Tuttavia se consideriamo un campione abbastanza vasto di popolazione noi troveremo che il rapporto fra  numero dei nati maschi e femmine Ŕ costante (circa 51 %). Infatti non si Ŕ mai vista una nazione o anche sola una cittÓ  in cui il rapporto maschi/femmine si discosti da quello comune. Analogamente nel gioco del lotto le leggi della probabilitÓ assicurano sempre un margine di guadagno al gestore del gioco.

In fisica noi riscontriamo il meccanicismo deterministico perchŔ consideriamo oggetti formato da un numero elevatissimo  di particelle il cui comportamento statistico appare certo e rigido  ma ciascuno delle particelle di cui Ŕ composto il corpo non si comporta affatto secondo leggi rigide. e deterministiche

Ancora un volta, come negli altri casi la fisica classica Ŕ valida perchŔ concretamente abbiamo a fare con un certo tipo di oggetti , formati da un numero elevatissimo di particelle (macrofisica) 

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CONSIDERAZIONI  CONCLUSIVE

 La matematica e la fisica moderna dimostra che la fisica e e la matematica classica possono considerarsi casi particolari di teorie generali:sono praticamente  valide in determinati ambiti nei quali l'errore risulta irrilevabile. La esperienza ha mostrato quindi che i risultati della scienza che parevano definitivi non lo erano affatto e quindi si ritiene che non possiamo nemmeno essere certi che i nuovi risultati siano "veri" "definitivi": pu˛  darsi che essi saranno un, giorno superati e pu˛ darsi di no: non sappiamo e non sapremo mai: consideriamo allora una teoria scientifica valida finche le esperienze non la abbiano superata

LE  APPLICAZIONI TECNICHE della  scienza contemporanea sono appena agli inizi. Le nostre ultime conquiste sono collegate alla scienza classica. Solo, in effetti, la energia atomica Ŕ in relazione  con la nuova fisica : ma essa basta per cambiare tutta la nostra vita, anzi per la prima volta rende possibile la distruzione della vita stessa sul pianeta. Ci vorrÓ ancora molto tempo perchŔ le nuove teorie trovino applicazioni pratiche: nessuno pu˛ dire quali saranno e se effettivamente vi saranno.

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Prof. Giovanni De Sio Cesari
( http://www.giovannidesio.it/ )

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