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Salvare i fenomeni (σῴζειν τὰ φαινόμενα)

Ecco come è stato affrontato il  difficile rapporto tra scienza e filosofia nell'esposizione (sintetica e visiva) del seminario scientifico IDeAS (27-28 Marzo 2018).

Una piccola premessa, la scelta del titolo è una citazione dell’opera di Pierre Duhem che ha per sottotitolo "Essai sur la notion de Théorie physique de Platon à Galilée". Duhem fu allo stesso tempo fisico, filosofo e storico della scienza e rappresenta in qualche modo l'esempio di come si possa discutere di scienza in termini filosofici senza cadere nella tipica supponenza che è così comune quando i filosofi parlano di scienza o quando gli scienziati parlano di filosofia.

In tutta onestà credo che la capacità della scienza di risolvere problemi che vanamente i filosofi hanno cercato di affrontare non voglia dire che non esistono problemi filosofici.

Anzi accade spesso che tali problemi filosofici si annidino all’interno della ricerca scientifica stessa. Per questo propongo di guardare a una storia vecchissima e che probabilmente molti di voi conoscono: un passaggio piuttosto eclatante dell’astronomia e cioè la transizione dal sistema tolemaico, geocentrico, a quello copernicano, eliocentrico. Ed emerge anzitutto un fatto. L’astronomia, e più in generale la pratica scientifica, è sempre stata costantemente guidata dall’esigenza di "salvare i fenomeni", cioè di costruire modelli concettuali capaci di dare conto delle osservazioni empiriche disponibili.

A guardare il cielo si dovrebbero notare alcuni fenomeni assai curiosi:

⁃ Le stelle sembrano girare intorno alla Terra con un moto di ventiquattro ore ecome se fossero tutte contenute in un'unica sfera.

⁃ Il Sole e i pianeti sembrano avere, oltre al moto giornaliero, anche un moto ulteriore che li fa sorgere e tramontare ogni giorno in una posizione un po' diversa rispetto alle stelle. Il Sole compie questo moto in un anno ed è il moto lungo lo Zodiaco.

⁃ Il piano delle orbite del Sole e dei pianeti appare inclinato rispetto all’orizzonte celeste, è quello che si chiama piano dell’eclittica.

⁃ I pianeti sembrano infine muoversi intorno alla Terra con un moto ancor più strano per cui dopo un periodo in cui seguono il moto delle stelle sembrano tornare indietro, fermarsi e poi riprendere il loro moto intorno alla terra, come una spirale: è quello che si chiama moto retrogrado.

⁃ Durante questo moto retrogrado i pianeti appaiono più luminosi quando sono giunti al culmine della loro recessione e sembrano fermi nel cielo.

⁃ I pianeti e il Sole non sembrano avere un moto regolare visto che se il centro delle loro orbite è il centro della Terra essi appaiono descrivere archi di circonferenza diversi in tempi uguali.

Non c'è tempo sufficiente per fermarsi a considerare come dall’osservazione di questa poco coerente serie di fenomeni sia scaturita l'idea che potesse sorgere un modello concettuale unitario capace di dare conto di questa congerie di fatti. Ma farebbe bene a riflettere su questo chi pensa che l'impresa scientifica sia sorta solo in età moderna e non vede l'analogia che lega questo sforzo con quello, solo per fare un esempio, di Newton che riuscì a unificare in un unico modello concettuale i moti dei corpi sulla Terra con quelli dei corpi celesti.

Per motivi di semplicità e brevità consideriamo solo tre passaggi di questo percorso secolare ma teniamo anche ben presente che una serie di dati empirici escludevano la plausibilità del moto della Terra che veniva comunque e non senza sensate ragioni considerata immobile al centro dell'Universo. Non alludo qui naturalmente a ragioni metafisiche o teologiche ma a semplici ragioni di fatto: solo nell'Ottocento fu possibile misurare la parallasse stellare grazie a Bessel (cioè il cambiamento di posizione apparente delle stelle dovuto al moto della Terra intorno al Sole) e sempre nell'Ottocento Foucault, con il suo pendolo, costruì l’unico esperimento che stando sulla Terra ne evidenziasse il moto.

Il primo modello che dobbiamo considerare è quello di Eudosso, ben spiegato in questo video didattico del Museo Galileo. Per ogni pianeta è ipotizzato un sistema di quattro sfere concentriche e aventi tutte il centro del proprio asse nel centro della Terra.

La prima sfera coincide con la sfera delle stelle fisse e determina il moto diurno del pianeta.

La seconda sfera mentre è trascinata dal moto dell'asse della sfera precedente, ruota intorno al proprio asse che è inclinato rispetto a quello della prima sfera. Il moto di questa sfera spiega tanto il moto del Sole e dei pianeti lungo lo Zodiaco quanto l'inclinazione del piano dell'eclittica.

Le ultime due sfere (nell'ultima delle quali è incastonato il pianeta) si muovono di moti opposti l'una rispetto all'altra, ma la diversa inclinazione dei rispettivi assi, invece di annullare i moti reciproci, rende conto dell'apparente moto retrogrado e dell'apparente stazione dei pianeti (la figura geometrica che descrive questo moto venne chiamata da Eudosso "ippopede" perchè simile a un esercizio fatto dai cavalieri e così chiamato).

Meriterebbe maggiore attenzione la soluzione di Eudosso, ma qui possiamo solo constatare che essa riconduce tutti i moti celesti a soli moti circolari. Non a caso, considerando che nella fisica di quei tempi il moto circolare godeva di una condizione privilegiata, densa di credenze culturali, mistiche e filosofiche. Il problema principale di Eudosso, insomma, non è quello di spiegare se sia possibile un moto di quel genere ma soltanto quello di unificare in un modello unitario il comportamento dei diversi corpi celesti.

In questo modello non trova però giustificazione una stranezza assai evidente: i pianeti diventano più luminosi quando sono al culmine del moto retrogrado. Non è possibile che un pianeta incastonato nell'equatore di una sfera che abbia il suo centro nella Terra si allontani e si avvicini ad essa come mostra il cambiamento di luminosità.

Per salvare l’apparenza in questo caso occorre smontare l'Universo e ricostruirlo da capo ma senza venire meno all'assunto fondamentale che stava alla base anche del sistema di Eudosso: la Terra è il centro immobile di tutti i moti celesti (a meno che non si spieghi come fa la Terra ad andare a spasso nell'Iniverso senza che noi possiamo indicare qualche prova del suo moto).

Apollonio di Perga e Ipparco di Nicea furono i primi a fornire una soluzione capace di mantenere tutte le risposte fornite da Eudosso, ma a spiegare in più anche il cambiamento di luminosità dei pianeti. È il cosiddetto modello epiciclico, illustrato inquesto altro video del Museo Galileo. Esso configura le orbite dei pianeti come epicicli, cioè circonferenze che ruotano su di un punto chiamato deferente, che ruota a sua volta intorno alla Terra. Adesso sono salvati in un modello unitario tutti i fenomeni spiegati da Eudosso ma anche la stranezza del cambiamento di luminosità dei pianeti.

Ci vorrà Tolomeo con l'introduzione del punto equante (per una esposizione del modello tolemaico si veda questo video sempre del Museo Galileo) a far tornare anche l'ultima stranezza ponendo il centro di rotazione del deferente in posizione diversa dal centro della Terra, ma con questo ultimo mattone l'edificio celeste è completamente costruito salvando tutte le apparenze.

Come tutte le storie anche questa ha una morale. Il sistema copernicano, illustrato in questo ultimo video, ha una caratteristica affascinante, e cioè spiega esattamente le stesse cose che venivano spiegate dal modello tolemaico e le spiega con all’incirca la stessa precisione. Per dirla con un gergo più suggestivo, "salva" diversamente (cioè mutando il sistema concettuale entro cui erano inserite) quelle "apparenze" che l'astronomia antica aveva salvato.

Teorie radicalmente differenti o in conflitto spiegano spesso (o salvano) gli stessi dati empirici. Questa è una tesi che venne formulata per primo da Duhem e poi portata alla ribalta della discussione filosofica da Quine. È un problema di natura squisitamente filosofica ed è un problema che dovrebbe essere affrontato con la consapevolezza che genuini problemi filosofici nascono dalla scienza, non importa molto se ad affrontarli sono scienziati o filosofi di professione. Tuttavia sarebbe assai gratificante se quando vengono affrontati lo siano per quello che sono: problemi filosofici che non possono essere trascurati se non si vuole ridurre la scienza a una pura appendice della tecnica e che non potranno mai essere risolti con supponenza pseudoscientifica o saccenteria pseudofilosofica.

 

d.d.m.