COSMOLOGIA - Hawking - Documenti:Galileo - Newton

           Stephen Hawking, scopritore della teoria dei buchi neri, oggi confermata dalle osservazioni, è il più grande scienziato vivente tuttora in grado ( seppure grazie all'enorme sforzo tecnologico messo in atto al M.I.T. dai suoi colleghi ) di viaggiare col solo cervello agli estremi limiti dell'universo.
           Il caso umano mi sembra altrettanto unico di quello scientifico: 
- La tecnologia elettronica e informatica disponibile in una delle maggiori strutture universitarie USA permette ad un corpo ormai del tutto "inutilizzabile" di mantenere vivo il cervello ( ed alcuni movimenti oculari ) continuando a lavorare come ricercatore di primo livello sui comportamenti quantistici delle particelle sub atomiche.

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          Nella bellissima serie televisiva di Sky  ha teorizzato la non necessità di postulare l'esistenza di Dio come creatore spiegandola filosoficamente ma anche alla luce delle nuove conoscenze scientifiche in relazione alla meccanica quantistica.
Hawking e Dio   
Nato a Oxford nel 1942 e condannato all'immobilità da una grave malattia neurologica ha occupato la cattedra di matematica a Cambridge, la stessa che fu di Newton. Muore il 14 Marzo 2018, il giorno del pi greco

        Quello che segue ( che non mi stanco mai di rileggere ) è il suo libro più conosciuto e di grande interesse per tutti, filosofi, scienziati e gente comune.

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Accelerazione della conoscenza scientifica

                                      Aristotele credeva che tutta la materia contenuta nell'universo fosse composta da quattro elementi fondamentali: terra, aria, acqua e fuoco. Su questi elementi agivano due forze: la gravità, ossia la tendenza della terra e dell'acqua a muoversi verso il basso, e la leggerezza, ossia la tendenza dell'aria e del fuoco a muoversi verso l'alto ( sono concetti nati nel V e IV secolo avanti Cristo ).
            Egli pensava che la materia fosse continua, ossia che fosse possibile suddividerla in particelle sempre più piccole senza che si giungesse mai ad un granello che non potesse essere diviso ulteriormente.  Qualche altro filosofo greco però, ritenne che la materia fosse intrinsecamente discontinua e che ogni cosa fosse composta da un gran numero di vari tipi di atomi ( in greco la parola "atomo" significa indivisibile ).
            Secoli e secoli la discussione durò senza che venisse addotta alcuna prova reale per nessuna delle due parti. La controversia non fu risolta fino ai primi anni del millenovecento. Una delle prove più importanti fu fornita da Einstein in un articolo del 1905, scritto poche settimane prima del famoso articolo sulla relatività speciale.
             Ma a quell'epoca qualcuno sospettava già che questi atomi non fossero dopo tutto indivisibili e nel 1911 Rutherford arrivò alla definizione della struttura interna con elettroni, protoni e neutroni.
              Fino all'incirca agli anni settanta si pensò che quelle fossero le particelle elementari ma esperimenti condotti con i nuovi grandi acceleratori portarono alla scoperta di ulteriori componenti chiamati quark; da allora è stato un susseguirsi di aggiunte di sempre più piccole particelle - l'ultima è il bosone di Higgs - la famosa particella di Dio.
                                     Se da una parte è sconvolgente la percezione della velocità dell'accelerazione con cui viaggia oggi il progresso della conoscenza scientifica, considerato solo dall'inizio del secolo scorso, dall'altra mi sembra ugualmente sconvolgente l'idea che potremmo dover ammettere che quel "testone" di Aristotele, forse aveva proprio ragione lui.
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La mia personale convinzione: L'atomo in quanto atomo esiste in teoria ma non esiste se lo si va a cercare.

                      Chiariamo che stiamo parlando di atomo nella sua vera accezione cioè di elemento ultimo della materia, indivisibile, mattone primo oltre cui non esiste altro.
                       E' passato moltissimo tempo dalla prima formulazione dell'atomo di Rutherford e da allora iniziò la ricerca per vedere se veramente dentro quel "mattoncino" non ce ne fossero altri più piccoli; e in effetti se ne sono trovati e si continuano a trovarne fino ad oggi, man mano che disponiamo di energie sempre maggiori ad alimentare i nostri strumenti di ricerca: è un percorso che sembra parallelo e costante e prosegue ormai da molti anni; ogni volta che usiamo maggiori energie per gli strumenti di ricerca riusciamo a visualizzare nuove particelle sempre più piccole.
   Tutto mi lascia quindi supporre che se l'aumento possibile di energia può teoricamente considerarsi infinito ( ovviamente escludendo i limiti fisici ) anche l'individuazione ( o la creazione ? ) di nuove particelle sempre più piccole dovrà teoricamente considerarsi senza limiti.
                       In sostanza direi che secondo questa mia teoria la concezione dell'elemento ultimo indivisibile della materia dovrebbe considerarsi VALIDA oggi e contemporaneamente NON VALIDA per il futuro: In sostanza "esistente"  se non la cerchiamo ma "non esistente" se andiamo a cercarla. E ciò mi sembrerebbe anche concordare con quanto acquisito dalla meccanica quantistica.

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< Viaggia fino ai limiti della galassia con la rotella del mouse

        Alcuni stupefacenti "misteri" della meccanica quantistica                

                   1) La realtà è un'onda o vibrazione di energia;
                   2) Quello che vediamo esiste solo perché ci siamo noi a guardarlo, in mancanza di chi la guarda la realtà "scompare" in un limbo in cui assume tutti gli stati possibili.
                   3)  Il tracciamento di una particella subatomica ci dice che essa è contemporaneamente onda e particella: se la guardiamo vediamo una particella, se non la guardiamo esiste solo un'onda.

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Era il 1710 quando G. Berkeley esponeva nel suo Trattato gli stessi principi; a livello filosofico certamente ma quella era la sostanza: e che fosse proprio un vescovo, rivolto alla filosofia con scopi essenzialmente teologici, ad avanzare oltre tre secoli prima certe anticipazioni, basandosi poi solo sul ragionamento è una cosa che sconvolge anche chi, come me, molto tempo fa, aveva fatto di Cartesio e Galileo le colonne incrollabili della propria vita. C'è da non credere ai propri occhi se quelle parole non fossero lì, scritte nero su bianco:

ESSE EST PERCIPI -                           

                                      Esistere significa ESSERE PERCEPITI ( da qualcuno o qualcosa ) 
« Le idee che ci facciamo delle cose sono tutto ciò che possiamo dire della materia. Perciò per "materia" si deve intendere una sostanza inerte e priva di alcun senso, della quale però si pensa che abbia estensione, forma e movimento. È quindi chiaro che la nozione stessa di ciò che viene chiamato "materia" o "sostanza corporea" è contraddittoria. Non è quindi il caso di spendere altro tempo per dimostrarne l'assurdità. »
(Berkeley, Trattato sui principi della conoscenza umana, § 9)

 

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               D O C U M E N T I 

L'osservazione di Nettuno fatta da Galileo

                     Galileo vide per la prima volta il pianeta nel 1612, ben 234 anni prima che venisse scoperto ufficialmente. I suoi dati fanno insorgere dubbi sulla precisione dei calcoli moderni dell'orbita di Nettuno.

Gli appunti astronomici di Galileo riguardanti varie notti del Dicembre 1612 e Gennaio 1613 comprendono diagrammi di Giove e dei suoi 4 satelliti maggiori. In ciascun diagramma Giove è al centro  e ai suoi due lati c'è una distanza che rappresenta 24 raggi gioviani. I quattro satelliti ( Io, Europa,Ganimede e Callisto ) sono rappresentati da punti lungo la linea orizzontale e contraddistinti fra loro da puntini supplementari al di sopra o al di sotto della linea. Il 28 Dicembre e il 28 Gennaio Galileo osservò Nettuno, scambiandolo per una stella fissa. I suoi dati dimostrano che Nettuno si trovava forse un minuto d'arco ad Ovest della posizione indicata dall'orbita teorica moderna. Gli appunti di Galileo sono forniti dalla Biblioteca Nazionale Centrale di Firenze.

Due telescopi la cui costruzione è attribuita a Galileo

Questo giovilabio è quello usato da Galileo nel 1612 e 1613 per evitarsi di fare calcoli trigonometrici quando prevedeva le posizioni dei satelliti di Giove. Il cerchio esterno rappresenta l'orbita di Callisto, è graduato e  il diametro orizzontale è suddiviso in 48 parti uguali ciascuna delle quali rappresenta un raggio di Giove. Le orbite dei tre satelliti più interni sono date dai tre cerchi più piccoli. Il cerchietto centrale è Giove. Sulla linea poteva essere letta la "elongazione"  in unità di raggi gioviani. Le tavole sopra il giovilabio indicano le posizioni dei satelliti ad intervalli di 10 minuti, di un'ora e di un giorno. I valori dati nelle tavole sono vicini a quelli accettati correntemente.

       
In astronomia, l'elongazione di un pianeta è data dall'angolo formato tra il Sole e il pianeta, visto dalla Terra; l'elongazione di una cometa è la distanza angolare fra la cometa ed il Sole, rispetto alla Terra . 

Questo giovilabio di ottone fu costruito da Galileo attorno al 1617. Funziona sulla base dello stesso principio del giovilabio di carta illustrato nella foto sopra.

 

 

 

 

 

 

 

Questo appunto in data 28 Gennaio 1613, indica che Galileo aveva rilevato un mutamento da una notte all'altra nelle posizioni relative di Nettuno e di una stella vicina. L'appunto in basso dice " Oltre la stella fissa A ne seguiva un'altra sulla stessa linea, come quì è B , la quale fu osservata anche la notte precedente; ma sembravano più lontane fra loro". Questa foto proviene dalla biblioteca centrale di Firenze.

 

DOCUMENTI

Newton e la scoperta della gravità

                      In che modo Newton pervenne a sviluppare il concetto che segnò l'inizio della scienza moderna? In sostanza, attraverso una serie di confronti fra il mondo reale e una sua rappresentazione matematica semplificata.

Ritratto del 1689 quando Newton aveva 46 anni

                     Il culmine della rivoluzione scientifica si identifica con la scoperta della legge della gravitazione universale ad opera di Newton: tutti gli oggetti si attraggono reciprocamente con una forza direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. Così, mediante una singola legge matematica Newton dimostrò che fisica terrestre e fisica celeste sono una sola fisica. Risolse lo spinoso problema dell'origine delle maree e rese ragione dell'osservazione curiosa e inspiegata di Galileo che la discesa di un corpo in caduta libera è indipendente dal suo peso.

Diagramma edito nel 1724, del sistema newtoniano del mondo eseguito da William Whiston che succedette a Newton come professore lucasiano all'Università di Cambridge. Vi si osservano i pianeti e i satelliti di Giove e Saturno orbitanti attorno al sole oltre a numerose comete,. sotto gli effetti della gravitazione universale. Newton aveva dimostrato che le orbite delle comete sono delle ellissi o parabole nelle quali il vettore che unisce il sole alla cometa descrive in tempi uguali aree uguali. Sotto il diagramma si riporta la parte finale dello Scolio ( Con il termine scolio  si intende un insieme di annotazioni e glosse che si trovano spesso annotate sui margini dei codici medioevali delle opere della letteratura greca e latina) dei "Principia"dove Newton scrisse che " Questo elegantissimo sistema dei pianeti e delle comete non poteva essere prodotto se non per opera del disegno e sotto il dominio di un essere intelligente e potente ".

                     La fondamentale scoperta della gravitazione universale non fu un lampo di genio ( la caduta della mela è molto probabilmente una leggenda metropolitana ) ma il culmine di una serie di esercizi nella soluzione di problemi; un prodotto non di induzione ma di deduzioni logiche e trasformazione di idee esistenti.