Linda Nacci, Alessio Donadi, Lucia Papaleo
IL METODO
SPAZIO E TEMPO ASSOLUTI
IL DEISMO
1. PHILOSOPHIAE NATURALIS PRINCIPIA MATHEMATICA
Questo libro segna il passaggio definitivo dalla rivoluzione scientifica alla nascita della fisica classica.
Contiene i risultati degli studi di Newton e le prove sulla teoria della gravitazione, già anticipati nel "MOTU CORPORUM" sotto l’influenza di Edmond Halley, ma i Principia rappresentano la summa del suo sapere.
Il problema che egli risolse fu quello di capire quale forza faceva girare i pianeti intorno al sole e quale figura erano costretti a disegnare. Già Huygens aveva tentato di risolvere tale problema impostando una struttura matematica anche se troppo generale.
Newton stesso cita come suoi predecessori Bullian, Borelli e Hooke anche se si discostavano dal tipo di fisica che egli faceva.
Il primo sosteneva che nelle spiegazioni astronomiche ci si dovesse rifare alla metafisica scolastica, per cui prediligeva la figura circolare a quella ellittica e sosteneva che la causa profonda dell’ordine cosmico fosse l’infinita volontà del creatore.
Il secondo aveva osservato che nei corpi c’erano due tendenze:
1) essi hanno un’ inclinazione naturale verso il corpo centrale;
2) il loro moto circolare li spinge verso l’esterno.
Essi sono quindi bilanciati da queste due tendenze e rimangono in equilibrio.
Infine il terzo aveva intuito in modo abbastanza preciso la ragione dell’inverso del quadrato provata poco dopo da Newton.
Nella sua opera Newton parla della gravitazione, del suo metodo, dei principi di meccanica e dell’ordine dell’universo. Fu quest’ultimo argomento che lo fece accusare di ateismo da parte dei cartesiani contro i quali fu difeso da Richard Bentley che sosteneva anzi la dimostrabilità dell’ esistenza di Dio a partire dalle tesi in essa contenute.
La contesa sorse perché Newton presupponeva una causa non meccanicistica e quasi miracolosa alla base dell’universo, e dalle sue teorie discendeva il concetto di vuoto assoluto inaccettabile per i vortici cartesiani.
2. IL METODO
Quello considerato da Newton è un metodo "INDUTTIVO" (dal particolare al generale).
Il suo scopo è quello di creare leggi meccaniche e matematiche capaci di descrivere tutto l’universo fisico dall’infinitamente piccolo (corpuscoli luminosi dell’ottica), all’infinitamente grande (orbite astrali dei pianeti).
Sulla scia del metodo galileiano vuol creare un sapere cumulabile e aperto alle integrazioni di tutti.
Il suo tentativo è quello di matematizzare tutti i fenomeni naturali e le forze che li governano, indipendentemente dalle possibili applicazioni tecniche (studi teorici).
Seguendo un metodo geometrico-matematico egli parte a definire gli assiomi della meccanica:
1) La quantità di materia (massa) è la misura della medesima ricavata dal prodotto della sua densità per il volume.
2) La quantità di moto è la misura del medesimo ricavata dal prodotto della velocità per la quantità di materia.
3) La forza insita della materia (forza d’inerzia) è la disposizione a resistere per effetto della quale ciascun corpo, per quanto sta in esso, persevera nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme.
4) La forza impressa è un azione esercitata sul corpo al fine di mutare il suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme.
5) La forza centripeta è la forza per effetto della quale i corpi sono attratti, o sono spinti, o comunque tendono verso un qualche punto come verso un centro.
6-7-8) Sono casi particolari del quinto.
Tali assiomi non sono dimostrabili ma vengono e devono essere accettati poiché conformi all’esperienza. Da questi discendono poi le tre leggi del moto di Newton:
1) Principio d’inerzia: ciascun corpo persevera nel proprio stato di quiete o di moto rettilineo uniforme salvo che sia costretto a mutare quello stato da forze impresse.
Dimostrato da Newton sulla base delle dimostrazione galileiane, infatti in mancanza della causa di accelerazione o decelerazione il moto proseguirà di moto rettilineo uniforme all’infinito.
2) : il cambiamento di moto è proporzionale alla forza motrice impressa e avviene lungo la linea retta secondo la quale è stata impressa.
Esso rappresenta la definizione della misura e della direzione di una forza impressa.
3) Principio di azione e reazione: ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria ossia le azioni di due corpi sono sempre uguali fra loro e dirette verso parti opposte.
Oltre a ciò egli formula quattro postulati con lo scopo di universalizzare la conoscenza:
1) Natura semplice: trovata la causa di un effetto essa è l’unica esistente e non occorre ipotizzarne delle altre.
2) Uniformità della causa: effetti simili, ovunque essi abbiano luogo, sono prodotti dalla medesima causa.
3) Uniformità dei corpi: Le proprietà che non sono suscettibili ad aumento o diminuzione sono da ritenersi valide per ogni corpo.
4) Una legge va ritenuta valida finché non è confutata da tesi scientifiche verificate da esperimenti, e non può essere messa in discussione dai soli ragionamenti filosofici.
In particolare la prima e la quarta legge sono volte a delineare i limiti della conoscenza, che diventa così scientifica; mentre la seconda e la terza sono volte a dare un fondamento universale alla conoscenza.
Accettati come "veri" questi quattro postulati, si dimostra che all’interno della scienza tutto può essere conosciuto, al di fuori non è possibile nemmeno ipotizzare.
3. LA GRAVITA’
L’opera di Newton si fondò su quella di Keplero e su quello di Galileo Galilei. Quest’ultimo eliminò infatti una delle maggiori obiezioni al sistema copernicano distinguendo il moto reale dei corpi terrestri da quello apparente con il cosiddetto "Principio di relatività galileiana" (un’obiezione diceva ,ad esempio, che se la terra si muoveva, un grave lanciato da una torre non sarebbe dovuto cadere ai suoi piedi; Galileo rispondeva che il grave cadendo era sottoposto a due forze: una orizzontale pari alla velocità di rotazione della terra ,un’altra verticale dovuta alla sua caduta. Quindi il moto risultante era trasversale).
Keplero mise invece in risalto la semplicità delle orbite ellittiche che rendevano molto più semplici i calcoli astronomici e più verosimile la teoria copernicana.
Newton, con la sua legge universale, pose le basi per una definitiva distinzione tra moti reali e apparenti e per la spiegazione delle cause del moto dei pianeti.
Negli anni tra il 1665 e il 1666 Newton elaborò molte teorie tra le quali il calcolo delle flussioni, la teoria sui colori entro i suoi studi di ottica, ma soprattutto cominciò a pensare alla gravità. Lasciati da parte per diverso tempo, riprese i suoi studi sulla gravità nel 1679 e in seguito negli anni 1684/85 durante i quali riuscì a risolvere le difficoltà matematiche.
Da quando Tycho Brahe aveva abbattuto le sfere, il sistema solare mancava di coesione: mancava la causa che faceva muovere i pianeti nelle loro orbite e inoltre con la teoria copernicana non ci si spiegava razionalmente il motivo della caduta dei gravi. Aristotele l’aveva spiegata con la teoria dei luoghi naturali: al centro del mondo c’era la terra, più pesante, intorno l’ acqua, poi l’ aria ed il fuoco. Copernico aveva invece sostenuto che esisteva un’ attrazione tra i frammenti di Giove, di Venere e della Terra che tendevano a riunirsi come le gocce dell’acqua. Gilbert stabilì, al contrario, una relazione tra i moti dovuta alla forza magnetica, ma ciò era difficilmente probabile perché altrimenti la materia si sarebbe accumulata in un enorme ammasso (il mio dito toccata la terra si sarebbe inglobato in essa). Galileo ritenne possibile la soluzione di Gilbert anche se non l’ associa al sistema solare, essendosi occupato degli effetti dinamici del peso, perché riteneva che il moto universale fosse quello circolare. Si occupò dei problemi relativi alla leggerezza negando che esistesse una realtà del genere (un accumulo di materia) e sostenendo che tutti i corpi sono gravi e solo relativamente leggeri.
Fu Keplero che per primo associò il problema della gravità con quello della coesione del cielo anche se ne parlò dal punto di vista metafisico, presentando il sole come un dio.
Newton capì che la chiave per capire la stabilità dei pianeti era la terza legge di Keplero () che rendeva i pianeti interdipendenti e ciò doveva essere il risultato dell’ azione di una sola forza. Calcolò così la FORZA CENTRIFUGA dei pianeti che è proporzionale a 1/R2 (sono inversamente proporzionali al quadrato della loro distanza dal sole). Con questo importante risultato egli calcola (anche se non esattamente: prende la lunghezza del diametro terrestre pari a 10000 Km invece di 12800 Km) la forza centrifuga della Luna come 1/3600 della forza di gravità; perciò era chiaro che bastava tale forza per mantenere la Luna nella sua orbita.
Su un punto Keplero aveva ragione: se la Luna con la sua rotazione non avesse prodotto la forza centrifuga, sarebbe caduta sulla Terra.
Restava ora da considerare che Newton aveva approssimato le masse dei pianeti a masse puntiformi, ciò era davvero possibile? Inoltre egli aveva considerato le orbite come circolari, ciò cosa comportava? Infine nell’universo c’erano dodici pianeti che interagivano tra di loro, ciò come era cumulabile? In realtà egli non risolse mai questi problemi e non dimostrò mai che queste forze si annullavano a vicenda.
Newton pensò invece all’intervento di Dio che manteneva l’ordine dell’universo in modo che non si distruggesse.
Per lui a differenza dei suoi contemporanei (Keplero e Borelli), il concetto di forza centripeta opposta alla forza centrifuga rendeva inutile qualsiasi spiegazione metafisica dei moti celesti e rendeva superflua la presenza dell’etere.
Rifacendo i suoi calcoli Newton considerò le orbite come ellittiche e ciò complicò di molto le operazioni come dice in una lettera indirizzata a Malley. Egli sostenne addirittura che nessun fisico avrebbe accettato questa teoria, ma che solo un fisico-matematico l’ avrebbe potuta dimostrare.
Definendo la sua teoria, Newton affermò che essa valeva sia in ambito macroscopico che su brevi distanze. Benché inizialmente molto dubbioso, risolse i suoi timori con i teoremi da lui stesso creati sulle sfere solide che integravano matematicamente le forze uscenti da due sfere solide. Tali teoremi dimostravano che la forza centripeta aumenta o diminuisce proporzionalmente alla distanza tra le sfere che si comportano come se la massa fosse concentrata nel centro. Anche in questo caso le teorie erano difficilmente accettabili dal punto di vista fisico ma dimostrabili con il ragionamento matematico. La sua teoria aveva quindi fondamento matematico oltre che fisico.
Egli sosteneva che per creare delle leggi era necessario formulare ipotesi verificate dagli esperimenti, le leggi non erano quindi immanenti alla materia ma derivanti dal ragionamento matematico.
Nessun’altra opera come i PRINCIPIA trasformò così tanto la scienza, in quanto nessuna altra opera precedente aveva rivelato la profondità della conoscenza raggiungibile attraverso la fisica matematica. Per questo la sua opera inizia con la definizione dei principi della fisica da cui deduce poi le sue teorie. Infine le leggi fondamentali, per la loro perfezione, non possono che essere state create da Dio.
4. SPAZIO E TEMPO ASSOLUTI
Newton si occupa di metafisica soltanto per fissare i fondamenti della sua conoscenza matematica. Egli deve introdurre lo spazio e il tempo assoluti per avere un punto di riferimento per le sue misurazioni, infatti con riferimenti relativi, i moti possono apparire diversi ai diversi osservatori, mentre con riferimenti assoluti i moti sono uguali per tutti.
Mentre Cartesio diceva che è pertinente soltanto al mondo esterno e materiale senza il quale non esisterebbe, Newton sosteneva che il tempo ha una sua NATURA (REALTA’ AUTONOMA).
Il tempo e lo spazio assoluti potrebbero anche essere detti intelligibili (in contrasto con quelli sensibili), infatti Newton sostiene che l’ empirista deve astrarre dai sensi le cose e considerarle in se stesse, ecco perché distingue il tempo assoluto da quello relativo. Quest’ultimo è imperfetto e sottoposto al mutamento, è apparente e determinato dalla misura per mezzo del moto.
Il tempo assoluto è estraneo al movimento ed è una realtà autonoma, ha una propria natura e quindi non è soggettivo. Tempo e durata sono due aspetti di una stessa sostanza oggettiva e assoluta. Comunemente il tempo relativo è usato al posto del tempo assoluto.
Lo stesso può essere detto per lo spazio: esiste infatti uno spazio assoluto sempre uguale e immobile.
Cartesio intendeva lo spazio come estensione che si muove internamente ai corpi e che identifica con essi. Per Newton questo è al massimo quello relativo che era inteso più precisamente come dimensione mobile o misura dello spazio che nostri sensi definiscono in relazione alla loro posizione rispetto ai corpi. Anch’esso è usato al posto dello spazio assoluto.
In conclusione tempo e spazio assoluti sono nozioni astratte.
L’ uomo può conoscere solo il tempo e lo spazio relativi perché vede la realtà come una successione di fatti, di conseguenza è Dio l’ unico garante dello spazio e del tempo assoluti.
5. IL DEISMO
Le leggi della meccanica non sono capaci di spiegare la VERA CAUSA PRIMA DELLE COSE, per questo lo scienziato deve porsi di fronte ad una realtà spirituale quale Dio.
Newton afferma ciò poiché le forze conosciute (gravitazione, magnetica ed elettrica) spiegano l’ ordine della natura, ma per spiegare l’ esistenza dei corpi bisogna ricorrere a forze estranee, non meccaniche addirittura spirituali, in ogni caso restano sempre forze reali.
Dio ha formato la materia e attraverso PRINCIPI ATTIVI le ha fornito, come ha fatto per tutto il mondo, un ordine e una struttura. Il mondo è quindi effetto di una scelta e non del caso o della necessità. Tutto ciò non può che essere la conseguenza della sapienza e dell’ abilità di un essere potente ed eterno che essendo in ogni luogo è in grado con la sua volontà di muovere i corpi nel suo infinito.
Tuttavia non dobbiamo considerare il mondo come corpo di Dio, nè le parti di esso come parti di Dio, Dio è un essere "uniforme" privo di organi, di membra e di parti. Egli non ha bisogno di organi di senso essendo ovunque e in ogni luogo.
Ma com’è Dio per Newton?
Non è teologico ma scientifico, è il Signore-Dio creatore delle cose, capace di sostenerle tutte perché è anima del mondo. E’ un Dio eterno, onnisciente, infinito e onnipotente. Dura dall’eternità in eterno e dall’ infinito è presente nell’ infinito; il Dio newtoniano non è al di sopra del tempo e dello spazio: la sua eternità è semplice durata e la sua infinità infinita estensione (non è infinità o eternità, ma infinito e eterno).
E’ manifesto che Dio deve necessariamente esistere e per la stessa necessità è sempre e ovunque. In tal modo noi in lui viviamo e ci muoviamo. Siamo in Dio, nel suo spazio e nel suo tempo. Egli è in grado di sostenere il proprio dominio su di esso ed è proprio questo dominio che ci rivela la sua essenza, altrimenti incomprensibile e inconoscibile.
Con lui si afferma il Deismo come religione: esclude ogni religione positiva ed esalta la tolleranza. Esso avrà larga diffusione nel 1700 con l’ avvento dell’ Illuminismo.
Per concludere Dio non è RIVELATO ma è l’artefice dell’ universo.