4 - Rivoluzione astronomica e nascita della scienza

Fino al sedicesimo secolo si riteneva che la Terra fosse al centro dell’universo (modello geocentrico di Tolomeo). Dante, che pure era dotato di conoscenze non banali sul movimento apparente degli astri ed era conscio della sfericità della Terra, nella semplice struttura cosmologica della Divina Commedia aveva posto la Terra stessa al centro dell’universo: l’Inferno si trova così sotto la superficie terrestre, il Purgatorio si trova sulla Terra ma agli antipodi rispetto al Mediterraneo, ed il Paradiso si trova nei cieli: esso comprende la Luna ed i pianeti allora noti (da Mercurio a Saturno) e si estende oltre le stelle fisse, che erano considerate dei semplici punti luminosi stampate sulla "sfera celeste".

Nel corso del sedicesimo secolo Copernico propose un modello eliocentrico (in realtà già concepito nell’antichità dall’astronomo Aristarco di Samo), secondo cui il Sole si trovava al centro dell’universo e la Terra era un semplice pianeta che ruotava, come gli altri, intorno al Sole. Il frate e filosofo Giordano Bruno sostenne tale modello estendendolo a tutte le stelle, immaginando che esse fossero altri Soli come il nostro e che ciascuna stella fosse il centro di un sistema solare che includeva pianeti abitati: si trattava di una visione modernissima che gli costò la condanna al rogo da parte della Chiesa, anche perché nel suo furore romantico Bruno aveva spiritualizzato tutta la Natura giungendo ad una sorta di panteismo (tutte le cose sono divine).

Galileo, fondatore della scienza moderna, portò prove evidenti della validità del modello eliocentrico grazie alle sue osservazioni col cannocchiale, un nuovo strumento che egli aveva praticamente inventato o enormemente migliorato. Ad esempio egli scoprì quattro satelliti che orbitavano intorno a Giove, smentendo il principio secondo cui tutto doveva ruotare intorno alla Terra; ed osservò le fasi del pianeta Venere, simili alle fasi lunari, le quali dimostrarono la validità del modello eliocentrico di Copernico a scapito dell’antico modello geocentrico di Tolomeo.

Ma non fu solo la "rivoluzione astronomica" a cambiare il modo di vedere l’universo. Galileo infatti, con le sue ricerche di fisica elementare, fondò la scienza moderna. Osservando la superficie della Luna per mezzo del suo cannocchiale, egli si era reso conto che vi erano pianure (o "mari") e montagne che producevano ombre variabili a seconda della posizione del Sole. Così egli dedusse che i cieli non erano "divini" e "incorruttibili" come si era creduto fino ad allora, sulla base dell’antica dottrina del filosofo Aristotele (si ricordi che il Paradiso di Dante includeva la Luna, i pianeti e le stelle fisse!).

Sulla base delle sue osservazioni, Galileo immaginò che l’universo fosse regolato da leggi matematiche, che pur essendo di origine divina erano le stesse sia sulla Terra che nei cieli. Così egli iniziò a studiare il comportamento fisico dei cosiddetti "oggetti volgari", ovvero semplici oggetti materiali come sassi, palline, piani inclinati di legno su cui far rotolare le palline, o secchi d’acqua da cui filtravano gocce d’acqua che fungevano da cronometro rudimentale.Grazie ai suoi esperimenti, Galileo misurò l’accelerazione di gravità (egli iniziò lanciando oggetti dalla Torre di Pisa, almeno secondo la leggenda); scoprì l’ isocronia del pendolo (osservando i lampadari nel Duomo di Pisa); ed in generale evidenziò che il movimento ed il comportamento degli "oggetti volgari" era comprensibile e prevedibile in termini matematici.

Egli ebbe l’inestimabile merito di creare il metodo sperimentale o metodo scientifico: da un grande numero di prove particolari Galileo traeva delle leggi generali (metodo induttivo), da cui era poi possibile fare previsioni su altri casi particolari (metodo deduttivo).Ciò univa mirabilmente la sperimentazione empirica tipica degli ingegneri (ed in questo furono decisive le influenze di Leonardo da Vinci e del filosofo Francis Bacon) con il razionalismo degli antichi greci, che pretendevano di capire tutto con la ragione, senza preoccuparsi di verificare accuratamente le loro affermazioni per mezzo di esperimenti concreti (per questo non raggiunsero in fisica gli stessi risultati straordinari che avevano ottenuto nello studio della geometria). Galileo enunciò i primi principi fondamentali della fisica come il principio di inerzia o il principio di relatività (che tre secoli più tardi verrà generalizzato da Einstein).

Nacque così la fisica come scienza vera e propria, in contrapposizione alla fisica di Aristotele, basata solo sui suoi ragionamenti e sulle sue convinzioni e quindi di scarsissima validità. Occorre riconoscere però che alcune ricerche e scoperte dell’antichità meritano di essere considerate pienamente valide e scientifiche: è questo il caso degli studi di Archimede sulle leve o sul galleggiamento dei corpi, degli studi di Pitagora riguardo all’acustica, o di certi studi specifici di alcuni astronomi (anche se collocati in un erroneo sistema geocentrico).

3 - Visione tradizionale del mondo secondo la religione

 Nelle famiglie cristiane, viene insegnato che Dio creò l'universo in sette giorni: il primo giorno creò la luce, la separò dalle tenebre e nacque così il ciclo del giorno e della notte. Il secondo giorno creò il cielo, il terzo giorno la Terra, il quarto giorno il Sole e la Luna, il quinto giorno gli animali che vivono nell'acqua ed i volatili, il sesto giorno gli animali che vivono sulla terra e l'uomo. Infine, il settimo giorno, Dio si riposò. Sempre nel primo libro della Bibbia, la Genesi, l'uomo fu formato dalla polvere (Genesi 2,7) e tuttavia fu creato ad immagine e somiglianza di Dio (1,26), il Quale era puro Spirito (1,2).

In seguito il primo uomo e la prima donna, Adamo ed Eva, commisero il "peccato originale" e per questo motivo Dio li scacciò dal Paradiso terrestre condannandoli ad una vita di fatiche e di stenti: "Col sudor di tua fronte mangerai il pane, finché ritornerai alla terra da cui sei stato tratto, poiché tu sei polvere e in polvere ritornerai!" (3,19). Nei secoli seguenti gli uomini abusarono del "libero arbitrio" di cui Dio li aveva dotati e commisero peccati di ogni genere. Così si rese necessaria la nascita di Gesù, Figlio di Dio, per redimere le colpe dell'umanità.

Questo è quanto la religione cristiana insegna e che per secoli ha dominato l'Europa, permettendo un certo sviluppo morale, civile, sociale (e conseguentemente anche economico), sia pure tra diversi problemi e tante ingiustizie.

Intorno al 1600 o al 1700, con la nascita della scienza moderna, tale concezione tradizionale iniziò ad essere messa seriamente in discussione. Per essere più precisi, la ricerca di indipendenza ed il processo di allontanamento dalla "dittatura" teologica medievale, erano già iniziati intorno al 1500, con l’Umanesimo ed il Rinascimento.

Il primo passo fondamentale che doveva capovolgere la concezione tradizionale dell’universo fu dovuto alla cosiddetta rivoluzione astronomica.

2 - Più velocità, meno spazio e tempo

Quindi un corpo che viaggia a velocità prossime a quella della luce, tenderebbe a contrarsi fino a scomparire. Questa incredibile conseguenza dipende dalla relatività del tempo rispetto alla costante della velocità della luce: spazio e tempo sono correlati tra loro.

Einstein infatti parla di dimensione spazio-temporale. Se la costante è infatti, la velocità della luce, le due grandezze rimanenti non sono più assolute, ed anche lo spazio risulta diverso per i diversi osservatori. All'aumentare della velocità, quindi, non solo si modifica la struttura del tempo, ma si modifica necessariamente anche la struttura dello spazio. Dunque all'aumentare della velocità di un corpo, il tempo rallenta e lo spazio si contrae.

Un esempio potrebbe essere il caso di un marinaio che cammini lungo il ponte di una nave a 5 km all'ora, dalla terraferma lo vedremmo muoversi secondo due diverse velocità, a seconda del riferimento usato. Una di 5 km/h riferita alla nave, e l'altra di 5 km/h più quella propria del battello, se useremo la Terra come punto di riferimento. E fin quì tutto a posto con il sistema galileano.

Il problema nasce se la velocità con cui si muove il nostro ipotetico viaggiatore sia pari a quella della luce. In questo caso non lo vedremmo più spostarsi ad una velocità pari alla somma delle due, come ci potremmo aspettare, bensì sempre a quella stessa della luce.

La stessa cosa riguarda la luce solare che ci giunge sempre nello stesso tempo, sia che la Terra si stia avvicinando al Sole, ed in questo caso, dovremmo osservarne una maggiore perché il nostro pianeta andrebbe incontro ad essa, sia che la Terra se ne stia allontanando, ed in questo caso ne dovremmo avere una minore perché  i raggi solari sarebbero costretti a rincorrere la Terra.

E' questa una caratteristica della luce, da cui si ricava che la sua velocità, la massima attualmente conosciuta, non risponde alle regole del sistema galileano ed è perciò uguale per ogni punto di riferimento a prescindere dallo spazio e dal tempo. Di questo se ne accorse Einstein che elaborò la teoria della relatività prendendo spunto dalla scoperta di due scienziati americani, i quali alla fine del diciannovesimo secolo avevano notato che, nonostante la luce viaggi ad una velocità grandissima, questa non può superare comunque i 300.000 km al secondo.

Essa è dunque una quantità finita che si mantiene costante nel tempo e nello spazio. La teoria della relatività allora ribalta i punti di riferimento fissati dal sistema galileano quando la velocità di un corpo si approssima a quella della luce. Ogni evento fisico non è più relativo al moto, con lo spazio ed il tempo invariabili, bensì alla posizione dell'osservatore, dove l'unica entità assoluta diviene appunto la velocità della luce.

Einstein codificò il tutto in quella famosa formula che caratterizza tutta la sua teoria:

E (Energia) = M (massa) x C² (velocità della luce al quadrato)

Quindi si può affermare che avvenendo una contrazione dello spazio e del tempo tanto da  uguagliare questa condizione al valore zero che risulta essere né visibile e né tangibile perché non quantificabile, perciò paragonabile alle caratteristiche legate all'infinito e quindi a Dio.

Alcuni scienziati oggi studiano l'accostamento tra la tradizionale visione cristiana, basata sulla Bibbia e la concezione scientifica che emerge dalle sensazionali scoperte degli ultimi quattro secoli. Secondo molti uomini di scienza, ed anche secondo molte persone comuni, queste due concezioni sono in conflitto. Non però chi le ritiene compatibili ed auspica il superamento delle apparenti discordanze. Addirittura alcuni scienziati che nega l’esistenza di una contraddizione.

Chi ha ragione? Esiste una soluzione a questo dilemma?  La questione è molto delicata e per poter procedere  ...

1 - Parlare di infinito non è mai facile - Punti di Vista

Lemniscata di Bernoulli

Parlare di infinito non è mai facile ... e se aggiungiamo che in teologia o filosofia la parte più importante del lavoro sta nel trovare delle definizioni accettabili, capiamo che il lavoro è improbo. Se poi si vuole parlare di vita ed infinito insieme, possiamo immaginare che senza aiuto delle scienze scientifiche, umanistiche e teologiche, è impossibile affrontare questo tema..

Partiamo dalla realtà vista dagli individui pensanti (umani) considerando che tutte le mattine ognuno di noi si alza, si lava, fa colazione, si veste, va a lavoro, pranza, ritorna a lavoro, verso sera torna a casa, cena e va a dormire; tutto questo talvolta si svolge ad un ritmo incessante che non permette di riflettere che siamo un piccolo elemento che appartiene all’Universo con la U maiuscola, ossia siamo parte di ciò che esiste.

Conseguentemente ci dovremmo rendere conto che siamo avvolti dalla galassia, composta da stelle, gas interstellare, polveri e, probabilmente, materia oscura. Tutto questo sistema gravita intorno alla Terra, che è un pianeta su cui vive tutta l’umanità, il più grande dei pianeti terrestri del sistema solare, sia per quanto riguarda la massa e sia per il diametro.

Non ci rendiamo conto che intorno a noi gravitano pianeti e lo stesso nostro pianeta si muove su se stesso ed intorno al sole. E se potessimo rappresentarci vedendoci dall’alto della nostra città, saremmo come un puntino che sommato con tutti gli spostamenti di una giornata definirebbe una linea, che potrebbe essere simboleggiata dalle strade. E su queste strade si intersecano vari vissuti legati a momenti felici in cui alle persone pare che il tempo stia trascorrendo velocemente, oppure tristi in cui sembri tutto rallentato. Ma tutta questa condizione può essere veritiera a seconda di come ci poniamo davanti agli eventi.

Allo stesso modo sapendo come certezza che la luce viaggia ad una velocità altissima, e che non possa superare comunque i 300.000 km al secondo, essa si presenta come una quantità finita che si mantiene costante nel tempo e nello spazio. Questo pensiero viene poi ribaltato dalla teoria della relatività, che muta i punti di riferimento fissati dal sistema galileiano, quando la velocità di un corpo si approssima a quella della luce. Quindi ogni evento fisico non è più relativo al moto, con lo spazio ed il tempo invariabili, bensì alla posizione dell'osservatore, dove l'unica entità assoluta diviene appunto la velocità della luce. [punto di vista]   

Come diretta conseguenza, avremo la distorsione dello spazio e del tempo che prima erano ritenute entità assolute.

Il concetto di tempo relativo è il primo, che si scontra con la normale esperienza quotidiana: il tempo sembrerebbe assoluto e la velocità indubbiamente relativa. In realtà gli effetti del rallentamento del tempo per i corpi in movimento, valgono comunque anche a velocità più basse; solamente che gli effetti, seppur misurati e dimostrati, sono molto meno evidenti rispetto agli effetti misurabili su corpi viaggianti a velocità relativistiche.

Per cui, il significato della relatività temporale, consiste nel ritenere che se la velocità è data dal rapporto tra distanza percorsa e tempo di percorrimento, qualora sia la velocità la costante universale. Necessariamente saranno le altre due grandezze a mutare in modo da concordare con la velocità assoluta della luce.

Perciò ogni persona si trova così a vivere un tempo diverso in rapporto alla velocità che percorre: all'aumento della velocità, il tempo personale rallenta, e questo, per mantenere salda la velocità assoluta della luce.

Per evidenziare questo effetto si potrebbe illustrare il paradosso dei gemelli: se uno dei due gemelli viaggia su un'astronave a velocità relativistiche (prossime a quelle della luce) attraverso lo spazio, al suo ritorno sulla Terra risulterà più giovane di suo fratello. Questo perché il gemello "terrestre" ha viaggiato nello spazio alla velocità propria del pianeta Terra, enormemente più bassa rispetto alla velocità dell'astronave sulla quale viaggiava il fratello, che ora risulta più giovane. Il tempo dell'astronave era diverso da quello della Terra, i due gemelli hanno vissuto una dimensione temporale diversa.