Wikipedia

Fisica aristotelica

scienze naturali descritte da Aristotele
Disambiguazione– Se stai cercando il libro di Aristotele, vediFisica (Aristotele).

Si deve alfilosofogrecoAristotele(384-322 a.C.) lo sviluppo di molte teorie dell'antichità per spiegare i fenomeni fisici, sebbene completamente differenti da ciò che attualmente noi conosciamo come "leggi fisiche".Queste teorie studiano ciò che Aristotele chiama" iquattro elementi",cioè i principi primi costituenti laTerra.Esse riguardavano più che altro le qualità, o le essenze, delmondo naturale "sublunare"contrapposto a quelloceleste,e sono pertanto, attualmente, poco considerate dalla scienza.

Dettaglio da un affresco diGustav Adolph Spangenberg(1828-1891) che raffigura lascuola di Aristotele.

Aristotele descrive attentamente le relazioni che intercorrono tra questi elementi; il moto di essi; come si rapportano alla Terra; e come, qualche volta, sono attratti tra di loro da forze misteriose; approfondisce, inoltre, i molteplici altri aspetti del suo modello fisico, che comprendono anche la sua teoria sul moto, condivisa, in passato, largamente.

Fisica aristotelica

modifica
Aristotelecontempla ilbustodi Omero.Il filosofo Aristotele, rappresentato in un dipinto diRembrandt Harmenszoon van Rijn

Gli elementi che compongono la Terra, secondo Aristotele, sono differenti da quelli che costituiscono gliastrie lospazio cosmico.[1]Sia hanno così due fisiche differenti, una riguardante le leggi naturali terrestri, descrivibili con le regole dellagrammatica,[1]l'altra, celeste, che coincide con l'astronomia,in cui vigono i principi dellamatematica.[2]

Elementi

modifica

Per Aristotele la realtà «sublunare», cioè situata al di sotto dellazona d'influenzadella Luna, è formata da quattro principali elementi o composti, organizzati in strati o sfere concentriche:terra,acqua,aria,fuoco;[3][4]tutti i «cieli» che compongono lo spazio cosmico invece, simili asferesu cui sono incastonate le stelle secondo lacosmologia greca,ed ogni singolo aspetto dellamateriaceleste presente nell'Universo sarebbero composti da un quinto elemento, chiamato «etere»,[4]sostanza incorruttibile e priva di peso, conosciuto anche con il nome di «quintessenza».[5] L'elemento «terra» è composto, per la maggior parte, di sostanze pesanti quali ilferroe gli altrimetalli,e solo in piccola quantità composto da sostanze provenienti dagli altri elementi.

Meno un oggetto è pesante o denso, meno esso è considerato «terrestre»: esso sarà composto da una più alta concentrazione di sostanze provenienti dagli altri tre elementi.[5]Il fuoco ad esempio è il più sottile di tutti, e viene pertanto situato nella regione più alta, nell'omonima sfera.L'uomoè modellato da tutti i tipi di sostanze, eccetto l'etere; la proporzione tra gli elementi, però, muta da persona a persona, anche radicalmente.[5]

Moto

modifica

Secondo Aristotele, tutti gli elementi interagiscono tra loro, tendendo a muoversi per riunirsi a seconda della propria affinità; è molto più difficoltoso fermare questa interazione se avviene tra sostanze simili: essendo, ad esempio, ilfumouna sostanza molto simile all'aria, esso tende a salire verso l'alto per ricongiungersi ad essa. Gli oggetti e la materia inanimata, inoltre, una volta ricongiunti alla propria sfera naturale, si possono muovere solamente se vengono mossi da qualcos'altro:[1]«ciò che è in movimento deriva il suo movimento da altro».[6]

Di conseguenza, se venisse rimosso ogni tipo di energia proveniente dagli esseri dotati dianima,niente si potrebbe più muovere.[1]Questa dottrina si espone ad obiezioni che furono avanzate anche al tempo della sua formulazione: in molti si chiedevano in che modo un oggetto come ad esempio lafrecciapotesse continuare ad avanzare, dopo che aveva perso il contatto con la corda tesa rilasciata dall'arciere. Aristotele propose, allora, la teoria per cui una freccia in movimento crea una sorta divuotonell'aria dietro di sé, che richiudendosi la spinge avanti;[7]egli riesce, così, a mantenersi coerente con la sua interpretazione del moto, che prevedeva l'interazione tra oggetto in movimento e la causa efficiente che glielo trasmette, coinvolgendo il mezzo in cui esso si muove, come l'aria o l'acqua.[7]

Poiché Aristotele poneva al centro della sua teoria il mezzo, egli non poteva accettare il concetto di vuoto, centrale nella teoria atomistica diDemocrito:essendo uno spazio vuoto privo di qualsiasi sostanza, e potendo il moto, secondo Aristotele, verificarsi solo attraverso un mezzo, l'assenza di sostanza era un'idea inconcepibile. La velocità di un corpo, infine, è inversamente proporzionale alla densità del mezzo in cui si muove: meno denso è il mezzo, più velocemente viaggia il corpo. Un oggetto che si spostasse nel vuoto viaggerebbe a velocità infinita, così da coprire istantaneamente tutto lo spazio: il vuoto, quindi, non può esistere perché, se si formasse, si richiuderebbe istantaneamente.[8]

Critica medievale

modifica

Nel corso delMedioevo,la teoria aristotelica sulla gravità fu messa in discussione e modificata, prima daGiovanni Filopono,in seguito dallafilosofia islamica.Ja'far Muhammad ibn Mūsā ibn Shākir(800-873) deiBanū Mūsāscrisse due opere,Il movimento degli astrieLa forza di attrazione,nelle quali spiega come vi siano forze d'attrazione tra icorpi celesti,[9]anticipando, così, la legge di gravitazione universale diNewton.[10]

AncheIbn al-Haytham(965-1039) sviluppò la teoria dell'attrazione tra corpi e sembra che fosse a conoscenza della grandezza dell'accelerazione di gravità; sembra anche che intuì come il moto dei corpi celesti fosse associabile alle leggi fisiche.[11]Abū Rayhān al-Bīrūnī(973-1048) fu il primo a capire che tale accelerazione era connessa ad un moto non uniforme, come spiegherà meglio Newton nella sua seconda legge del moto. Durante una discussione conAvicenna,al-Biruni arrivò a criticare la teoria sulla gravita di Aristotele, in quanto negava l'esistenza di forze agenti tra le sfere celesti e riteneva il moto circolare una proprietà innata dei corpi celesti.[12]

Nel 1121,al-Khazini,neIl libro dell'equilibrio della saggezza,ipotizzò che la gravità e l'energia potenzialedi un corpo variano secondo la sua distanza dal centro della Terra.[13]Abu'l-Barakāt al-Baghdādī(1080-1165) scrisse una critica della fisica aristotelica intitolataal-Mu'tabar,in cui negava l'idea di Aristotele che unaforzacostante produce un moto uniforme, in quanto si rese conto che una forza applicata in modo continuo produce invece un'accelerazione,una legge fondamentale dellameccanica classicaed una prima anticipazione dellaseconda legge del moto di Newton.[14]Come Newton, egli descrisse l'accelerazione come il tasso di mutamento dellavelocità.[15]

In ogni caso la fisica aristotelica continuò ad essere prevalentemente accettata dallascienza medievale.La dottrina dei luoghi naturali fu ad esempio così sintetizzata daDante Alighieri:

«Ne l'ordine ch'io dico sono accline
tutte nature, per diverse sorti,
più al principio loro e men vicine;
onde si muovono a diversi porti
per lo gran mar de l'essere,e ciascuna
con istinto a lei dato che la porti.
Questi ne porta il foco inver' la luna;
questi ne' cor mortali è permotore;
questi la terra in sé stringe e aduna.»
(Dante Alighieri,Paradiso,canto I,vv. 109-117)

Tutti gli elementi del creato sono portati cioè per istinto al principio naturale da cui provengono: quelli del fuoco verso la Luna, gli enti caduchi verso la Terra.

Nel XIV secolo,Giovanni Buridanosviluppò lateoria dell'impeto,basandosi sulla teoria delmayldiAvicennae sull'opera diGiovanni Filopono,in alternativa alla teoria aristotelica del moto. La teoria dell'impeto precorreva i concetti diinerziae diquantità di motodella meccanica classica, che però non forniva loro alcuna causa.[16]

Nel XVI secolo,al-Birjandi(? - 1528) discusse la possibilità dellarotazione terrestre.Nella sua analisi di ciò che potrebbe accadere se la Terra stesse ruotando, sviluppò un'ipotesi simile alla nozione di "inerziacircolare "diGalileo Galilei,[17]che descrisse nella seguenteosservazione sperimentale:

«La roccia piccola o grande cadrà a Terra lungo il percorso di una linea perpendicolare al piano (sath) dell'orizzonte; ciò è testimoniato dall'esperienza (tajriba). E questa perpendicolare è distante dal punto tangente della sfera terrestre e dal piano dell'orizzonte percepito (hissi). Questo punto si muove con il moto della Terra e perciò non vi sarà alcuna differenza nel luogo di caduta delle due rocce.[18]»

Vita e morte della fisica aristotelica

modifica
Prima pagina della "Fisica" di Aristotele, tratta dall'edizione di Bekker(1837)

Il regno delle nozioni di fisica aristotelica durò per due millenni, e restituisce le primissime conoscenze di fisica. Dopo il lavoro diAlhacen,Avicenna,Avempace,al-Baghdadi,Giovanni Buridano,Galileo,Cartesio,Isaac Newton,e altri, è stato generalmente accettato che la fisica aristotelica non era corretta.[5]Nonostante ciò, la fisica di Aristotele riuscì a durare fino al tardo XVII secolo, e forse anche più, perché continuava a essere insegnata nelle università in quel tempo. Il modello di fisica aristotelica fu il principale ostacolo per la creazione della fisica attuale anche dopo molto tempo dalla morte di Aristotele.

InEuropa,la teoria diAristotelefu superata per la prima volta in maniera convincente dal lavoro diGalileo Galilei.Usando untelescopio,Galileo osservò che la luna aveva crateri e montagne. Ciò contraddiceva l'idea di Aristotele di una luna perfettamente liscia e incorruttibile. Galileo criticò questa nozione anche a livello teorico – una luna perfettamente liscia avrebbe riflettuto la luce in modo differente: come una palla da biliardo lucida, così il disco lunare avrebbe avuto una lucentezza differente a seconda dell'inclinazione dei raggi solari che, colpendolo tangenzialmente e riflettendosi, sarebbero giunti all'occhio umano. Una luna ruvida riflette invece perdiffusionela luce ugualmente in tutte le direzioni, apparendo come un disco con sempre, approssimativamente, ugual lucentezza in ogni punto, che è ciò che si può osservare a occhio nudo.[19]Galileo osservò anche cheGioveaveva dellelune,oggetti che ruotavano intorno ad un corpo celeste differente dalla Terra. Egli annotò anche le fasi diVeneredimostrando convincentemente che esso, e di conseguenza ancheMercurio,ruotavano intorno alSolee non intorno alla Terra.

Secondo la leggenda, Galileo lanciò delle sfere di differentedensità(ma di uguale forma e dimensione) dalla sommità dellaTorre di Pisa,scoprendo che le più leggere e le più pesanti cadevano alla stessa velocità. Infatti, fece numerosi esperimenti sul rotolamento di sfere lungo un piano inclinato, una forma di caduta sufficientemente lenta da permettere di effettuare misurazioni senza strumenti avanzati.

Poiché Aristotele non credeva che il movimento potesse essere descritto in assenza di un mezzo circostante, non poteva trattare la resistenza dell'aria come fattore che ostacolava il movimento stesso. In un mezzo denso come l'acqua, un corpo più pesante cade più velocemente di uno più leggero della stessa forma, e ciò indusse Aristotele ad ipotizzare che la velocità di caduta è proporzionale alla massa ed inversamente proporzionale alla densità del mezzo. Dalla sua esperienza con gli oggetti che cadevano in acqua, egli concluse che l'acqua ha una densità approssimativamente dieci volte maggiore di quella dell'aria. Pesando un volume di aria compressa, Galileo dimostrò però che questa valutazione sovrastima la densità dell'aria di un fattore di quaranta.[20]Sulla base dei suoi esperimenti con i piani inclinati, egli concluse che, trascurando la frizione, tutti i corpi cadono alla stessa velocità.

Galileo sviluppò anche un'argomentazione teorica a sostegno della sua conclusione, ponendo il seguente quesito: se due corpi con masse diverse e diverse velocità di caduta sono legate per mezzo di un filo, il sistema combinato cade più velocemente perché ha una massa maggiore, oppure il corpo più leggero nella sua caduta più lenta trattiene il corpo più pesante? L'unica risposta convincente è nessuna delle due: tutti i sistemi cadono alla stessa velocità.[19]

I seguaci di Aristotele erano consapevoli che il moto dei corpi in caduta non era uniforme, ma acquistava velocità con il tempo. Poiché il tempo è una quantità astratta, iperipateticipostularono che la velocità fosse proporzionale alla distanza. Galileo stabilì sperimentalmente che la velocità è proporzionale al tempo, ma fornì anche un'argomentazione teorica per cui la velocità non poteva assolutamente essere proporzionale alla distanza. In termini moderni, se la velocità di caduta è proporzionale alla distanza, l'equazione differenziale per la distanzapercorsa dopo il tempoè

con la condizione che.Galileo dimostrò che questo sistema arimarrebbe in quiete per tutto il tempo. Se una perturbazione mettesse in qualche modo in moto il sistema, l'oggetto acquisterebbe velocità al passare del tempo in modo esponenziale e non quadratico.[20]

È famoso il caso diDavid Scottche, sulla superficie dellaluna,ripeté l'esperimento di Galileo facendo cadere una piuma ed un martello da ciascuna mano allo stesso tempo. In assenza di un'atmosferasostanziale, i due oggetti caddero e toccarono la superficie della luna nello stesso istante.

Con la sualegge di gravitazione universale,Isaac Newtonfu il primo a codificare matematicamente una teoria corretta della gravità. In questa teoria, ogni massa è attratta ad un'altra da una forza che decresce secondo il quadrato inverso della loro distanza. Nel1915,la teoria di Newton fu modificata, ma non invalidata, daAlbert Einstein,che sviluppò una nuova rappresentazione dellagravitazione,nel quadro della suateoria generale della relatività.Si veda la vocegravitàper una discussione completa molto più dettagliata.

Note

modifica
  1. ^abcdAbbagnano, Fornero,La fisica di Aristotele(RTF), inProtagonisti e testi della filosofia.
  2. ^Il mondo degli astri fu studiato in particolare da Aristotele nel suo trattato intitolatoDe Caelo.
  3. ^Il termine «terra» si riferisce ad un elemento puro teorizzato da Aristotele, non al vero pianetaTerra,che com'è noto è composto da un gran numero di elementi. Lo stesso vale per le altre terminologie utilizzate. «Aria» si riferisce all'archetipo puro dell'aria, opposto all'ariache si trova nell'atmosfera terrestre,che è, di nuovo, costituita di molti elementi.
  4. ^abwww.hep.fsu.edu(PDF), suhep.fsu.edu.URL consultato il 26 marzo 2007.
  5. ^abcdAristotle's physics,suaether.lbl.gov.URL consultato il 6 aprile 2009.
  6. ^Aristotele,Fisica,VIII, 4, 254 b 25). Analogamente gliscolastici medievalidiranno: «quidquid movetur ab alio movetur».
  7. ^abTeoria dell'impetus,suwww3.unisi.it,Università di Siena.
  8. ^Land, HelenThe Order of Nature in Aristotle's Physics: Place and the Elements(1998)
  9. ^K. A. Waheed (1978).Islam and The Origins of Modern Science,p. 27. Islamic Publication Ltd., Lahore.
  10. ^Robert Briffault(1938).The Making of Humanity,p. 191.
  11. ^Duhem, Pierre (1908, 1969).To Save the Phenomena: An Essay on the Idea of Physical theory from Plato to Galileo,p. 28. University of Chicago Press, Chicago.
  12. ^Rafik Berjak and Muzaffar Iqbal, "Ibn Sina-Al-Biruni correspondence",Islam & Science,June 2003.
  13. ^Mariam Rozhanskaya and I. S. Levinova (1996), "Statics", in Roshdi Rashed, ed.,Encyclopedia of the History of Arabic Science,Vol. 2, p. 614-642 [621-622].Routledge,London and New York.
  14. ^Shlomo Pines,Abu'l-Barakāt al-Baghdādī, Hibat Allah,inDictionary of Scientific Biography,vol. 1, New York, Charles Scribner's Sons, 1970, pp. 26-28,ISBN0684101149.
    (cfr. Abel B. Franco (October 2003). "Avempace, Projectile Motion, and Impetus Theory",Journal of the History of Ideas64(4), p. 521-546 [528].)
  15. ^A. C. Crombie,Augustine to Galileo 2,p. 67.
  16. ^Alberto Strumia,Meccanica,sudisf.org,2002.
  17. ^Ragep (2001b), pp. 63-4.
  18. ^Ragep (2001a), pp. 152-3.
  19. ^abGalileo Galilei,Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo.
  20. ^abGalileo Galilei,Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze attenenti alla meccanica e i movimenti locali.

Bibliografia

modifica
  • H. Carteron (1965) "Does Aristotle Have a Mechanics?" inArticles on Aristotle 1. Scienceeds. Jonathan Barnes, Malcolm Schofield, Richard Sorabji (London: General Duckworth and Company Limited), 161-174.
  • Ragep, F. Jamil (2001a), "Tusi and Copernicus: The Earth's Motion in Context",Science in Context(Cambridge University Press) 14 (1-2): 145–163
  • Ragep, F. Jamil (2001b), "Freeing Astronomy from Philosophy: An Aspect of Islamic Influence on Science", Osiris, 2nd Series 16 (Science in Theistic Contexts: Cognitive Dimensions): 49-64 & 66-71

Voci correlate

modifica
Estratto da "https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Fisica_aristotelica&oldid=137180183"