Le origini della scienza moderna
Le sue origini vanno rintracciate in un periodo di rapido sviluppo del sapere che ebbe luogo in Europa tra il 1500 e il 1750 e che oggi viene chiamato "rivoluzione scientifica".
In questi periodi più antichi, la visione del mondo dominante era l'aristotelismo: cosi chiamato dal filosofo Aristotele il quale sviluppò dettagliate teorie in ambito fisico, astronomico e cosmologico. Credeva che tutti i corpi terrestri fossero composti di quattro elementi: terra, acqua, aria e fuoco. Per quanto riguarda ciò che esiste oltre la Terra, Aristotele lo riteneva fatto di un quinto elemento: l'etere (invisibile, eterno e inalterabile e queste due ultime caratteristiche sanciscono un confine tra i luoghi del mutamento cioè la terra e i luoghi immutabili cioè il cosmo.
Aristotele credeva che i corpi celesti si muovessero su sfere (55). Oltre alla Terra c'erano in ordine Luna, Mercurio, Venere, Sole, Marte, Giove, Saturno, sfera delle stelle fisse/primo mobile la causa prima di tutti i moti celesti.
Il primo passo cruciale nello sviluppo della scienza moderna fu la rivoluzione copernicana.
Copernico nel 1542 pubblicò il De Rivolutionibus orbium celestium un libro che attaccava il modello geocentrico dell'universo e che collocava la terra al centro dell'universo con i pianeti e il sole che le orbitavano intorno. L'astronomia geocentrica era anche nota con il nome di tolemaica dall'astronomo Tolomeo ed era il fulcro della visione del mondo aristotelico.
Per Copernico il sole era il centro fisso dell'universo e i pianeti terra compresa, gli orbitano intorno. In questo modello eliocentrico la terra è considerata un pianeta come un altro e perde quindi lo status privilegiato che le era stata attribuita. La sua teoria incontrò una forte opposizione da parte della Chiesa cattolica che la considerava contraria alle Scritture. Nel 1616 questa mise all'Indice i libri che difendevano la tesi del movimento della terra.
Giovanni Keplero (1571-1630) scoprì che i pianeti non girano intorno al sole con orbite circolari, come credeva Copernico, ma ellittiche: si tratta della prima legge del moto planetario. La seconda e la terza legge specificano la velocità alla quale i pianeti ruotano intorno al sole. In generale, le leggi fornivano una teoria planetaria superiore rispetto a qualunque altra formulata in precedenza.
Galileo Galilei (1564-1642), sostenne per tutta la vita il copernicanesimo. Fu tra i pionieri del telescopio. Quando lo puntò verso il cielo fece numerose scoperte: vide le montagne della Luna, una moltitudine di stelle, le lune di Giove e le macchie solari. Queste scoperte entrarono in conflitto con l'aristotelismo. Con Galileo si chiude un'epoca, l'epoca del paradigma aristotelico-tolemaico. Il contributo più duraturo di Galileo si colloca nella meccanica dove confutò la dottrina aristotelica secondo cui i corpi più pesanti si muovono più velocemente di quelli più leggeri.
Il modello eliocentrico dell'universo di Copernico mostra i pianeti, compresa la Terra, che orbitano intorno al Sole. L'universo non contiene sfere concentriche ma corpi celesti che orbitano intorno all'etere.
Il movimento dei pianeti non è circolare ma ellittico. Non vi è distinzione tra mondo sublunare (corruttibile) e mondo celeste (incorruttibile). Il contributo di Galileo alla fisica è legato alle sue leggi della relatività del moto. Sostenne che ogni corpo in caduta libera si muoverà verso la terra con la stessa rapidità indipendentemente dal peso. Se si lascia cadere ad esempio, dalla stessa altezza una piuma e una palla di cannone, la palla raggiungerà il suolo prima; Galileo argomentò che ciò è dovuto semplicemente alla resistenza dell'aria, nel vuoto atterrerebbero insieme. Affermò che i corpi in caduta libera accelerano uniformemente acquistando gli stessi incrementi di velocità in tempi uguali. Questa è nota come legge della caduta libera. Fornì una serie di prove persuasive e diventò la pietra miliare della sua meccanica.
Galileo viene considerato il primo fisico moderno, mostrò per primo che il linguaggio della matematica poteva essere usato per descrivere il comportamento degli oggetti reali del mondo materiale, come i corpi in caduta ecc..
Si riteneva che la matematica avesse a che fare solo con entità astratte, e non fosse quindi applicabile alla realtà fisica. Galileo insistette sull'importanza di sottoporre le ipotesi a controllo sperimentale (in questo periodo la sperimentazione non era considerata un mezzo affidabile per acquisire conoscenza). Il controllo sperimentale segnò l'approccio empirico allo studio della natura che continua ancora oggi.
Dopo la morte di Galileo Galilei ci fu l'accelerazione della rivoluzione scientifica. Cartesio (matematico, filosofo e scienziato francese) elaborò una filosofia meccanicistica secondo la quale il mondo fisico consiste di particelle inerti di materia che interagiscono e collidono le une con le altre. Riteneva che le leggi che governano il moto di queste particelle, permettessero di comprendere la struttura dell'universo copernicano. La filosofia meccanicistica prometteva di spiegare tutti i fenomeni osservabili nei termini del moto di questi corpuscoli inerti e non sensibili e diventò la visione scientifica della seconda metà del '700. Versioni dia testa filosofia furono adottate da Hooke, Boyle, Huygens e la sua diffusione segnò la fine della visione del mondo aristotelica.
La rivoluzione scientifica culminò nell'opera di Newton. Il suo capolavoro fu "Principi matematici della filosofia naturale" (1687). Era d'accordo con i filosofi meccanicistici nel considerare l'universo come consistente di particelle in movimento ma voleva migliorare le leggi e le regole di Cartesio circa il movimento e la collisione di queste ultime.
A partire dalle leggi di Keplero; Newton dimostra la legge di gravitazione universale. Questo principio afferma che ogni corpo nell'universo esercita un'attrazione su ogni altro corpo; la forza di attrazione tra due corpi dipende dal prodotto delle loro masse e dal quadrato della loro distanza. Le leggi del moto specificano in che modo questa forza gravitazionale agisce sul movimento dei corpi. Newton inventò in matematica l'analisi infinitesimale. Fu in grado di dimostrare come le leggi di Keplero del moto planetario e le leggi della caduta libera di Galileo Galilei fossero una conseguenza logica delle proprie leggi del moto e della gravità.
La fisica newtoniana fu il punto di riferimento per la scienza dei successivi duecento anni, rimpiazzando quella cartesiana. Fu considerata come la rivelazione del vero mondo in cui funzionava la realtà, in grado di spiegare ogni cosa. Il 700 e l'800 videro notevoli progressi scientifici soprattutto nello studio della chimica, ottica, energia, termodinamica, elettromagnetismo. La visione di Newton era considerata dagli scienziati corretta. La fiducia in queste ebbe scossa nei primi anni del XX secolo a causa della relatività e della meccanica quantistica.
Einstein scoprì la teoria della relatività la quale mostrò che la meccanica newtoniana non dà risultati corretti quando si applica a oggetti molto grandi o che si muovono a grande velocità.
La meccanica quantistica mostrò che la teoria newtoniana non funziona quando la si applica a una scala molto piccola, alle particelle subatomiche. Le une e le altre sono teorie molto strane e causarono grandi ripercussioni nella fisica che continuano a oggi.
In biologia Charles Darwin scoprì la teoria dell'evoluzione per selezione naturale pubblicata nel 1859 ne "L'origine delle specie". Fino alla sua scoperta, l'opinione prevalente era che le diverse specie fossero state create separatamente da Dio, secondo l'insegnamento del libro della Genesi. Darwin argomentò che le specie contemporanee si sono di fatto evolute da specie ancestrali, attraverso un processo noto come selezione naturale. Questa avviene quando alcuni organismi lasciano un numero maggiore di discendenti degli altri, in ragione delle loro caratteristiche fisiche. Se queste caratteristiche vengono ereditate, con il tempo la popolazione diverrà sempre meglio adatta al proprio ambiente. Dopo un gran numero di generazioni può causare l'evoluzione della specie in un'altra del tutto nuova. All'inizio del XX secolo la sua teoria veniva accettata come l'ortodossia scientifica. Lavori successivi hanno fornito conferme alla teoria di Darwin.
Nel XX secolo ci fu un'altra rivoluzione in biologia che non è ancora completa: l'emergere della biologia molecolare, in particolare della genetica molecolare.
Watson e Crick nel 1953 scoprirono la struttura del dna. La scoperta mostrò in che modo l'informazione genetica può essere copiata da una cellula all'altra e quindi trasmessa dai genitori alla prole, spiegando cosi perché quest'ultima assomiglia ai genitori. In seguito la biologia molecolare ha avuto una rapida crescita.
Il progetto Genoma (tentativo di fornire una descrizione di livello molecolare dell'insieme completo dei geni) è il segnale di quanta strada abbia percorso la biologia molecolare. Con il passare degli anni ci fu l'esplosione del numero di nuove discipline scientifiche come l'informatica, la neuroscienza, la linguistica, l'intelligenza artificiale. L'evento più importante è lo sviluppo della scienza cognitiva che studia i vari aspetti della cognizione umana, quali percezione, memoria, ragionamento ecc...
L'idea è che la mente umana sia simile a un computer e che di conseguenza si possono comprendere i processi mentali umani confrontandoli con le operazioni effettuate da un calcolatore. La scienza cognitiva è ancora in uno stadio infantile. Anche le scienze sociali (economia/sociologia) si sono sviluppate nel XX secolo.
Bibliografia: Il primo libro di filosofia della scienza di Okasha (Einaudi)
In questi periodi più antichi, la visione del mondo dominante era l'aristotelismo: cosi chiamato dal filosofo Aristotele il quale sviluppò dettagliate teorie in ambito fisico, astronomico e cosmologico. Credeva che tutti i corpi terrestri fossero composti di quattro elementi: terra, acqua, aria e fuoco. Per quanto riguarda ciò che esiste oltre la Terra, Aristotele lo riteneva fatto di un quinto elemento: l'etere (invisibile, eterno e inalterabile e queste due ultime caratteristiche sanciscono un confine tra i luoghi del mutamento cioè la terra e i luoghi immutabili cioè il cosmo.
Aristotele credeva che i corpi celesti si muovessero su sfere (55). Oltre alla Terra c'erano in ordine Luna, Mercurio, Venere, Sole, Marte, Giove, Saturno, sfera delle stelle fisse/primo mobile la causa prima di tutti i moti celesti.
Il primo passo cruciale nello sviluppo della scienza moderna fu la rivoluzione copernicana.
Copernico nel 1542 pubblicò il De Rivolutionibus orbium celestium un libro che attaccava il modello geocentrico dell'universo e che collocava la terra al centro dell'universo con i pianeti e il sole che le orbitavano intorno. L'astronomia geocentrica era anche nota con il nome di tolemaica dall'astronomo Tolomeo ed era il fulcro della visione del mondo aristotelico.
Per Copernico il sole era il centro fisso dell'universo e i pianeti terra compresa, gli orbitano intorno. In questo modello eliocentrico la terra è considerata un pianeta come un altro e perde quindi lo status privilegiato che le era stata attribuita. La sua teoria incontrò una forte opposizione da parte della Chiesa cattolica che la considerava contraria alle Scritture. Nel 1616 questa mise all'Indice i libri che difendevano la tesi del movimento della terra.
Giovanni Keplero (1571-1630) scoprì che i pianeti non girano intorno al sole con orbite circolari, come credeva Copernico, ma ellittiche: si tratta della prima legge del moto planetario. La seconda e la terza legge specificano la velocità alla quale i pianeti ruotano intorno al sole. In generale, le leggi fornivano una teoria planetaria superiore rispetto a qualunque altra formulata in precedenza.
Galileo Galilei (1564-1642), sostenne per tutta la vita il copernicanesimo. Fu tra i pionieri del telescopio. Quando lo puntò verso il cielo fece numerose scoperte: vide le montagne della Luna, una moltitudine di stelle, le lune di Giove e le macchie solari. Queste scoperte entrarono in conflitto con l'aristotelismo. Con Galileo si chiude un'epoca, l'epoca del paradigma aristotelico-tolemaico. Il contributo più duraturo di Galileo si colloca nella meccanica dove confutò la dottrina aristotelica secondo cui i corpi più pesanti si muovono più velocemente di quelli più leggeri.
Il modello eliocentrico dell'universo di Copernico mostra i pianeti, compresa la Terra, che orbitano intorno al Sole. L'universo non contiene sfere concentriche ma corpi celesti che orbitano intorno all'etere.
Il movimento dei pianeti non è circolare ma ellittico. Non vi è distinzione tra mondo sublunare (corruttibile) e mondo celeste (incorruttibile). Il contributo di Galileo alla fisica è legato alle sue leggi della relatività del moto. Sostenne che ogni corpo in caduta libera si muoverà verso la terra con la stessa rapidità indipendentemente dal peso. Se si lascia cadere ad esempio, dalla stessa altezza una piuma e una palla di cannone, la palla raggiungerà il suolo prima; Galileo argomentò che ciò è dovuto semplicemente alla resistenza dell'aria, nel vuoto atterrerebbero insieme. Affermò che i corpi in caduta libera accelerano uniformemente acquistando gli stessi incrementi di velocità in tempi uguali. Questa è nota come legge della caduta libera. Fornì una serie di prove persuasive e diventò la pietra miliare della sua meccanica.
Galileo viene considerato il primo fisico moderno, mostrò per primo che il linguaggio della matematica poteva essere usato per descrivere il comportamento degli oggetti reali del mondo materiale, come i corpi in caduta ecc..
Si riteneva che la matematica avesse a che fare solo con entità astratte, e non fosse quindi applicabile alla realtà fisica. Galileo insistette sull'importanza di sottoporre le ipotesi a controllo sperimentale (in questo periodo la sperimentazione non era considerata un mezzo affidabile per acquisire conoscenza). Il controllo sperimentale segnò l'approccio empirico allo studio della natura che continua ancora oggi.
Dopo la morte di Galileo Galilei ci fu l'accelerazione della rivoluzione scientifica. Cartesio (matematico, filosofo e scienziato francese) elaborò una filosofia meccanicistica secondo la quale il mondo fisico consiste di particelle inerti di materia che interagiscono e collidono le une con le altre. Riteneva che le leggi che governano il moto di queste particelle, permettessero di comprendere la struttura dell'universo copernicano. La filosofia meccanicistica prometteva di spiegare tutti i fenomeni osservabili nei termini del moto di questi corpuscoli inerti e non sensibili e diventò la visione scientifica della seconda metà del '700. Versioni dia testa filosofia furono adottate da Hooke, Boyle, Huygens e la sua diffusione segnò la fine della visione del mondo aristotelica.
La rivoluzione scientifica culminò nell'opera di Newton. Il suo capolavoro fu "Principi matematici della filosofia naturale" (1687). Era d'accordo con i filosofi meccanicistici nel considerare l'universo come consistente di particelle in movimento ma voleva migliorare le leggi e le regole di Cartesio circa il movimento e la collisione di queste ultime.
A partire dalle leggi di Keplero; Newton dimostra la legge di gravitazione universale. Questo principio afferma che ogni corpo nell'universo esercita un'attrazione su ogni altro corpo; la forza di attrazione tra due corpi dipende dal prodotto delle loro masse e dal quadrato della loro distanza. Le leggi del moto specificano in che modo questa forza gravitazionale agisce sul movimento dei corpi. Newton inventò in matematica l'analisi infinitesimale. Fu in grado di dimostrare come le leggi di Keplero del moto planetario e le leggi della caduta libera di Galileo Galilei fossero una conseguenza logica delle proprie leggi del moto e della gravità.
La fisica newtoniana fu il punto di riferimento per la scienza dei successivi duecento anni, rimpiazzando quella cartesiana. Fu considerata come la rivelazione del vero mondo in cui funzionava la realtà, in grado di spiegare ogni cosa. Il 700 e l'800 videro notevoli progressi scientifici soprattutto nello studio della chimica, ottica, energia, termodinamica, elettromagnetismo. La visione di Newton era considerata dagli scienziati corretta. La fiducia in queste ebbe scossa nei primi anni del XX secolo a causa della relatività e della meccanica quantistica.
Einstein scoprì la teoria della relatività la quale mostrò che la meccanica newtoniana non dà risultati corretti quando si applica a oggetti molto grandi o che si muovono a grande velocità.
La meccanica quantistica mostrò che la teoria newtoniana non funziona quando la si applica a una scala molto piccola, alle particelle subatomiche. Le une e le altre sono teorie molto strane e causarono grandi ripercussioni nella fisica che continuano a oggi.
In biologia Charles Darwin scoprì la teoria dell'evoluzione per selezione naturale pubblicata nel 1859 ne "L'origine delle specie". Fino alla sua scoperta, l'opinione prevalente era che le diverse specie fossero state create separatamente da Dio, secondo l'insegnamento del libro della Genesi. Darwin argomentò che le specie contemporanee si sono di fatto evolute da specie ancestrali, attraverso un processo noto come selezione naturale. Questa avviene quando alcuni organismi lasciano un numero maggiore di discendenti degli altri, in ragione delle loro caratteristiche fisiche. Se queste caratteristiche vengono ereditate, con il tempo la popolazione diverrà sempre meglio adatta al proprio ambiente. Dopo un gran numero di generazioni può causare l'evoluzione della specie in un'altra del tutto nuova. All'inizio del XX secolo la sua teoria veniva accettata come l'ortodossia scientifica. Lavori successivi hanno fornito conferme alla teoria di Darwin.
Nel XX secolo ci fu un'altra rivoluzione in biologia che non è ancora completa: l'emergere della biologia molecolare, in particolare della genetica molecolare.
Watson e Crick nel 1953 scoprirono la struttura del dna. La scoperta mostrò in che modo l'informazione genetica può essere copiata da una cellula all'altra e quindi trasmessa dai genitori alla prole, spiegando cosi perché quest'ultima assomiglia ai genitori. In seguito la biologia molecolare ha avuto una rapida crescita.
Il progetto Genoma (tentativo di fornire una descrizione di livello molecolare dell'insieme completo dei geni) è il segnale di quanta strada abbia percorso la biologia molecolare. Con il passare degli anni ci fu l'esplosione del numero di nuove discipline scientifiche come l'informatica, la neuroscienza, la linguistica, l'intelligenza artificiale. L'evento più importante è lo sviluppo della scienza cognitiva che studia i vari aspetti della cognizione umana, quali percezione, memoria, ragionamento ecc...
L'idea è che la mente umana sia simile a un computer e che di conseguenza si possono comprendere i processi mentali umani confrontandoli con le operazioni effettuate da un calcolatore. La scienza cognitiva è ancora in uno stadio infantile. Anche le scienze sociali (economia/sociologia) si sono sviluppate nel XX secolo.
Bibliografia: Il primo libro di filosofia della scienza di Okasha (Einaudi)