Il modello del pianeta solare di Galileo Galilei

Galileo Galilei (1564 – 1642) diede contributi così significativi alla comprensione umana del cosmo e del posto della Terra in esso che spesso riceve credito per eliocentrismo, l'idea che la Terra ruoti intorno al sole e non viceversa.

Ciò che Galileo ha effettivamente fatto è stato fornire un supporto osservativo per una teoria che era stata avanzata dall'astronomo polacco Niccolò Copernico (1473 – 1543), morto vent'anni prima che Galileo fosse Nato.

Copernico completò il suo trattato poco prima di morire, e fu bandito dalla Chiesa cattolica, ma tuttavia, ha generato un movimento che alla fine ha portato all'adozione dell'eliocentrico modello. Il movimento divenne noto come la rivoluzione copernicana e durò per circa 100 anni.

I principali contributi di Galileo alla rivoluzione furono i dati osservativi, che ottenne con un telescopio da lui stesso costruito. Fu il primo astronomo a scrutare i cieli con uno strumento di ingrandimento della luce ed è talvolta indicato come il padre dell'astronomia osservativa. Pubblicò le sue osservazioni e furono così significative che la Chiesa cattolica lo processò come eretico e lo confinava agli arresti domiciliari per il resto della sua vita.

Mettere in prospettiva le conquiste di Galileo aiuta a comprendere il clima politico e sociale che ha prevalso durante la sua vita. La Chiesa era una potente istituzione conservatrice e la sua influenza si faceva sentire in tutta Europa. Aveva sottoscritto l'idea che la Terra fosse il centro dell'universo sin dalla sua fondazione, e non voleva cambiare. Chiunque mettesse in discussione il punto di vista era soggetto a tortura ed esecuzione.

Esistono prove che un astronomo greco, Aristarco di Samo (c. 310 aC - c. 230 a.C.), credeva che la Terra ruotasse intorno al sole. Nessuno dei suoi scritti è sopravvissuto, ma è menzionato dai filosofi greci Archimede, Plutarco e Sesto Empirico. La sua visione, come quella di Democrito, che credeva negli atomi, era in contrasto con Aristotele e Platone, le cui filosofie dominarono il pensiero occidentale durante i primi 1500 anni dell'era cristiana.

La visione aristotelica era che la Terra fosse al centro dell'universo, ed era circondata da una serie di sfere concentriche, ciascuna corrispondente a uno dei pianeti. Ai pensatori cristiani piaceva questo punto di vista, forse perché supportava le storie della creazione nella Bibbia, ma non faceva un ottimo lavoro di spiegare i moti dei pianeti, in particolare i moti retrogradi, quando i pianeti sembrano invertire la loro direzione di movimento.

Poi arrivò l'astronomo persiano Tolomeo (c. 100 d.C. – c. 170 d.C.) per proporre che ogni pianeta ruotasse in un grande cerchio attorno alla Terra e attorno a uno più piccolo con il suo centro sul cerchio grande. Ha chiamato il grande cerchio il deferente e quello più piccolo il epiciclo. Inoltre, il centro del deferente potrebbe essere spostato dalla Terra di una quantità nota come known equante.

Combinandoli in un complicato schema che divenne il sistema tolemaico, le posizioni dei i pianeti potevano essere ragionevolmente ben previsti e gli astronomi usarono questo modello fino all'arrivo di Copernico lungo.

Come tutti gli scienziati e i filosofi, Copernico cercava le risposte più semplici al motivo per cui l'universo è così com'è, e il sistema tolemaico era tutt'altro che semplice. Si rese conto che un piccolo cambiamento di prospettiva era tutto ciò che era necessario per risolvere il problema, almeno per la maggior parte.

Con un riconoscimento ad Aristarco di Samo (che in seguito eliminò), Copernico pubblicò il suo trattato De Revolutionibus Orbium Coelestium (Sulle rivoluzioni delle sfere celesti) nel 1543, anno della sua morte.

Nel modello copernicano, il sole è al centro dell'universo, non la Terra. Ciò eliminò in gran parte la necessità di epicicli ed equanti, ma non completamente, perché Copernico credeva che le orbite planetarie fossero circolari. La verità è che sono ellittiche, ma questo non si sarebbe saputo fino a quando Johannes Kepler non l'avrebbe scoperto nel 1605.

Poiché morì poco dopo la pubblicazione del suo trattato, Copernico non dovette affrontare alcun contraccolpo da parte della Chiesa. È probabile che l'abbia pianificato in quel modo. Il suo libro fu infatti bandito dalla Chiesa nel 1616 e rimase nella lista dei banditi fino al 1835. Giordano Bruno, un astronomo e matematico italiano che aderì alla visione copernicana, non fu così fortunato: fu bruciato sul rogo nel 1600 per essersi rifiutato di abiurare le sue filosofie copernicane.

Galileo era schietto, sgargiante e creativo, e gli sono attribuiti molti successi, inclusa la conferma della teoria copernicana.

Dopo aver appreso dell'invenzione del telescopio da parte degli olandesi nel 1608, Galileo ne costruì uno proprio, che era in grado di ingrandirsi di 30×. Lo usò per studiare Giove, che nessuno aveva mai visto da vicino prima, e notò quattro stelle che lo circondavano. Si rese conto che erano lune e nel 1610 pubblicò un breve trattato intitolato Siderius Nuncius (The Starry Messenger), che contraddiceva la visione del mondo aristotelica e lo rendeva una celebrità.

Nel documento chiamò le lune "Stelle Medicee" per ottenere il favore del granduca di Toscana, Cosimo II de Medici. Cosimo II non fu al di sopra dell'adulazione e concesse a Galileo il potente incarico di matematico e filosofo presso i Medici, che gli diede una piattaforma da cui sposare le sue teorie.

Galileo fece altre tre osservazioni che furono importanti conferme della teoria copernicana, e usò il suo post per pubblicizzarle. La prima era che la luna aveva le montagne, e la seconda era che il sole aveva delle aree scure chiamate macchie solari, entrambe contraddicevano Aristotele, che insegnava che i pianeti sono perfetti e impeccabili.

La terza osservazione fornì forse la più importante di tutte per il supporto di Galileo alla teoria eliocentrica: fu in grado di osservare che Venere aveva fasi, come la luna. Questo potrebbe essere spiegato solo se i pianeti orbitano attorno al sole, non alla Terra.

Quando la Chiesa bandì il libro di Copernico nel 1616, convocò Galileo a Roma e gli proibì di insegnare la teoria eliocentrica. Accettò, ma nel 1632 pubblicò un altro libro in cui confrontava le teorie geocentriche ed eliocentriche. Ha affermato di essere neutrale, ma nessuno è stato ingannato.

La Chiesa lo richiamò a Roma e gli chiese di abiurare, pena la tortura. Galileo aveva 70 anni all'epoca e sapeva cosa era successo a Bruno, quindi accettò una seconda volta. La Chiesa lo ha condannato agli arresti domiciliari per il resto della sua vita.

Dopo aver costruito il suo "cannocchiale", così si chiamavano i telescopi all'epoca, Galileo fece le sue importanti scoperte osservative. Tutte queste osservazioni, prese insieme, erano per lui la prova che il sole era al centro dell'universo. Ora sappiamo che in realtà è al centro del sistema solare, ma quella frase non era ancora stata coniata.

Mentre osservava le macchie solari, che non si rendeva conto fosse una cosa pericolosa da fare, notò che si muovevano sulla superficie del sole, e questo ispirò un'idea rivoluzionaria. Il sole ruota sul proprio asse. Il fatto che la Terra abbia una rotazione assiale faceva parte della teoria copernicana, ma la scoperta che anche il sole ruotasse era nuova.

Le sue osservazioni delle fasi di Venere erano la prova che Venere orbita attorno al sole, ma questa non era esattamente una novità per gli scienziati dell'epoca. Sebbene non avessero mai osservato le fasi, lo sospettavano già e presumevano semplicemente che sia Venere che Mercurio orbitano attorno al sole mentre il sole orbita attorno alla Terra. Prese con le sue altre osservazioni, tuttavia, l'osservazione delle fasi di Venere era un supporto abbastanza conclusivo per l'idea che tutti i pianeti orbitano attorno al sole, non solo Venere.

Galileo è noto per una serie di altre scoperte scientifiche. Ha ideato un esperimento per misurare la velocità della luce. La maggior parte delle persone all'epoca credeva che la velocità della luce fosse infinita, ma non Galileo, che credeva che sebbene la luce viaggi molto velocemente, la sua velocità è finita e misurabile. Ha ideato un esperimento, ma non l'ha mai provato (e probabilmente non avrebbe funzionato).

Sebbene non abbia inventato il telescopio, Galileo ha inventato una serie di dispositivi di misurazione che vengono utilizzati fino ad oggi, incluso il compasso e un tipo di termometro che misura la temperatura dall'altezza di contenitori sospesi di etanolo in un grande tubo verticale riempito con acqua.

Galileo fu il primo a riconoscere che i corpi in caduta sono tutti soggetti alla stessa forza di accelerazione e, in assenza di resistenza aerodinamica, cadono alla stessa velocità. Fu il primo a rendersi conto che la traiettoria di una palla di cannone aveva componenti verticali e orizzontali che potevano essere rappresentati su un grafico e analizzati separatamente.

La stravaganza di Galileo è una delle ragioni per cui riceve così tanto credito per la teoria eliocentrica. Nonostante ciò, fu un ardente cattolico per tutta la sua vita. Ecco alcuni altri fatti su Galileo:

Galileo era un prete? La risposta è sì e no. Da giovane andò a studiare medicina in un monastero gesuita, dove prese i voti sacerdotali. Non molto tempo dopo, tuttavia, decise che la sua vera vocazione era quella di essere un monaco, non un prete. Fu sconsacrato e suo padre lo ritirò dal monastero.

Galileo era sposato? Galileo aveva una convivente, e insieme ebbero tre figli, ma poiché non sposò mai sua moglie (forse perché prendeva ancora sul serio i voti sacerdotali), i suoi figli erano illegittimi. Non poteva fornire una dote alle sue figlie, quindi dovevano vivere in conventi per tutta la vita.

Galileo ha avuto un momento "Me Too". Forse un po' troppo sgargiante e creativo, Galileo fu accusato di essere inadeguato con i suoi studenti e la sua cattedra all'Università di Pisa fu interrotta. Tuttavia, ha ancora dei fan, tra cui Albert Einstein, che definì Galileo il padre della fisica moderna e della scienza moderna in generale.

L'esperimento della "Torre Pendente" è un mito. Una delle storie più famose di Galileo lo vede far cadere due palle dalla Torre di Pisa per confermare la sua teoria della gravità. Anche se Galileo è nato a Pisa e ha insegnato lì, le prove che ciò sia realmente accaduto sono scarse. Era più probabile un esperimento mentale.

Galileo è stato vendicato? Nonostante sia morto agli arresti domiciliari, Galileo è stato sicuramente vendicato dalla storia. Quando la NASA ha inviato una sonda per esplorare Giove nel 1989, è stata chiamata Galileo. È interessante notare che, tre anni dopo, il Vaticano assolse Galileo.