Il problema della gravitazione, ossia del moto dei pianeti, è stato di fondamentale importanza in quel processo culturale, noto col nome di Rivoluzione Scientifica, che ha avuto luogo tra il XVI ed il XVII secolo ed ha portato alla nascita della Scienza Moderna, così come oggi noi la conosciamo. [br][br]La conoscenza della natura che avevano gli antichi (Greci e Romani), tramandata senza particolari sviluppi durante il Medioevo, aveva alcune caratteristiche particolarmente distintive: [br]• La descrizione/spiegazione dei fenomeni naturali faceva poco affidamento sull’esperienza ed era dominata da teorie preconcette di tipo filosofico-metafisico, a cui i fatti osservati in natura dovevano adeguarsi (e non viceversa);[br]• Si faceva grande affidamento sul cosiddetto principio di autorità, ossia la parola dei filosofi antichi e della Bibbia era garanzia di verità assoluta e indiscutibile.[br][br]In questo quadro ideale si colloca la teoria aristotelico-tolemaica sul moto dei pianeti, che fino a [br]XVI secolo aveva rappresentato la spiegazione ufficiale di tale fenomeno, peraltro legittimata dalla Bibbia e da tutte le osservazioni “immediate” del cielo (ad es. il moto diurno del Sole o il moto notturno della volta celeste).[br][br]Aristotele (IV sec. a.C.) sosteneva l’esistenza di una netta separazione tra il mondo terrestre (o sub lunare) e mondo celeste: il primo era il regno della caducità e della imperfezione, ed era per questo caratterizzato da moti rettilinei (cioè con un inizio ed una fine), mentre il secondo era il regno dell’eternità e della perfezione, ed era caratterizzato da moti di tipo circolare (in quanto il cerchio era la figura geometrica perfetta per definizione). [br]La Terra era al centro dell’Universo, ed il Sole e i pianeti in moto attorno ad essa su orbite circolari (modello geocentrico): nel dettaglio, ogni pianeta (assieme al Sole ed alla Luna), era posto su di un particolare cielo, ossia una sfera fatta di etere cristallino (un materiale trasparente, perfetto ed immutabile) che si muoveva di moto circolare uniforme, e nel loro insieme le varie sfere concentriche erano racchiuse dalla sfera più esterna, quella delle stelle fisse, e formavano un Universo chiuso e finito. [br]

Tuttavia, in questa versione “elementare”, la teoria aristotelica non era in grado di giustificare il [br]cosiddetto moto retrogrado dei pianeti, che a differenza delle stelle – che si muovono sulla volta celeste nel cielo notturno su traiettorie circolari – talvolta invertono il loro moto, formando nelle loro traiettorie figure simili a cappi. Pertanto, per salvare la “perfezione” dei moti, cioè la loro circolarità, il modello aristotelico subì numerosi “rimaneggiamenti”.[br]Nel II sec. d.C., l'astronomo alessandrino Claudio Tolomeo, nella sua opera Trattato Matematico (tradotta dagli arabi col nome di Almagesto), ipotizzò che il moto dei pianeti avvenisse su di [br]una circonferenza (epiciclo) il cui centro ruota intorno alla Terra su di una circonferenza più grande (deferente). In questo modo, a seconda di come si combinano i moti dell'epiciclo e del deferente, il pianeta sembra procedere “più velocemente”, oppure “rallentare” o addrirttura invertire la propria direzione di moto (moto retrogrado). Nemmeno questo modello (modello tolemaico semplificato) [br]era però sufficiente a spiegare tutte le osservazioni, e pertanto Tolomeo introdusse altre complicate correzioni (inclusa una posizione eccentrica della Terra rispetto al centro del deferente) pur di salvare, ancora una volta, la circolarità dei moti dei pianeti. [br]La filosofia cristiana aveva fatto propria questa visione sia in quanto rifletteva una mentalità dominante nel pensiero antico (i.e. il mondo concepito come un universo gerarchico), sia perché ben si coniugava con le dottrine della creazione, dell’incarnazione e della redenzione di Gesù, che presupponevano la terra come sede privilegiata della storia del mondo e l’uomo come fine della [br]creazione (antropocentrismo), e quindi si conciliavano bene con la centralità spaziale riconosciuta alla Terra (geocentrismo). Inoltre, in diversi passi della Bibbia si faceva esplicito riferimento ad una visione geocentrica, propria di quasi tutto il mondo antico (ad es: “Fermati o Sole”, nel libro di Giosuè).

La teoria aristotelico-tolemaica rimase una verità indiscussa fino al 1543, quando fu pubblicata postuma l’opera [i]De Revolutionibus Orbium Coelestium[/i], dell'astronomo polacco Niccolò Copernico. Recuperando un’idea di Aristarco di Samo (III sec. a.C.), Copernico propose un modello [i]eliocentrico[/i] (dal greco [i]Elios[/i], “Sole”) in base a cui il sole è immobile al centro dell’universo, mentre i pianeti (Terra inclusa) ruotano su orbite circolari concentriche attorno ad esso (moto di rivoluzione). L’unica eccezione è la Luna, che orbita di moto circolare attorno alla Terra. Il moto retrogrado dei pianeti è spiegabile col fatto che essi vengono osservati in movimento dalla Terra (come mostrato nella figura sottostante), che è a sua volta in rivoluzione attorno al Sole, mentre il moto apparente del sole e delle stelle fisse è giustificabile ipotizzando un moto diurno di rotazione della Terra attorno al proprio asse.[br]Nei fatti, questo era l'unico, grande, elemento di rottura col passato: l'Universo copernicano era infatti sempre un universo finito, racchiuso dal celo delle stelle fisse e popolato da sfere concentriche (per via della perfezione di tale figura) di etere cristallino, centrate non più sul Sole ma sulla Terra.

Pur non riuscendo a spiegare perfettamente tutte le osservazioni astronomiche (anche Copernico dovette infine ricorrere agli epicicli), il modello copernicano aveva come pregio l’estrema semplicità, proprio perché descriveva i moti all’interno di quello che oggi chiamiamo un [i]sistema di riferimento inerziale[/i], e non rispetto ad un sistema di riferimento come quello terrestre, in movimento accelerato rispetto al sole e quindi scomodo da utilizzare per studiare il moto dei pianeti. [br]Allo stesso tempo, però, tale teoria aveva contro di sé sia il senso comune (osservando il cielo, ci appare che siano il Sole e le stelle a ruotare attorno a noi) sia le gerarchie ecclesiastiche, per le quali il geocentrismo era sostenuto dalla Sacra Scrittura stessa. Quindi, per paura di incorrere nell’accusa di eresia, il libro fu pubblicato con una prefazione del teologo luterano A. Osiander che presentò la teoria non come [i]reale spiegazione dei fatti[/i] (come era nelle intenzioni originali di Copernico), bensì come [i]pura ipotesi matematica[/i].[br][br]Ben presto si scatenò, nel mondo culturale dell’epoca, una disputa accanita attorno alle due teorie, che fu alimentata enormemente dalla pubblicazione, nel 1610, del [i]Sidereus Nuncius[/i] ad opera di Galileo Galilei (1564-1642). L’opera raccoglie una serie di osservazioni astronomiche effettuate dallo scienziato pisano con un telescopio da lui costruito, e nel suo insieme sferra un colpo mortale alla cosmologia[br]aristotelica, proprio perché demolisce sperimentalmente alcune dei suoi presupposti fondamentali.[br]Le prove sperimentali raccolte da Galileo contro la "scienza aristotelica", in questa e nelle sue opere successive ( il [i]Saggiatore[/i], 1623, e il [i]Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo[/i], 1632), furono accolte con enorme ostilità da gran parte del mondo culturale e religioso dell’epoca: la Chiesa Cattolica dichiarò formalmente eretica la teoria Copernicana (1616), pur di poter difendere il geocentrismo, ed infine processò e condanno Galileo per eresia (1632).

Fin da subito, peraltro, l’ipotesi copernicana era sembrata in aperto contrasto con le Sacre Scritture, tanto che alcuni tra i suoi sostenitori, pur di non incorrere nell’accusa di eresia, avevano ripiegato su di un modello cosmologico alternativo e intermedio tra il geocentrico e l’eliocentrico, sviluppato dall’astronomo danese Tycho Brahe (1546-1601). Tale modello, detto [i]ticonico[/i], prevedeva la Terra al centro dell’universo e il Sole in moto attorno ad essa di moto circolare, mentre i pianeti erano ritenuti in moto circolare (su orbite[br]concentriche) attorno al Sole. Il modello in questione (simile al modello cosmologico del filosofo antico Eraclide Pontico) non ripudiava quindi la tesi geocentrica, ma beneficiava della semplicità dell’eliocentrismo nella spiegazione dei moti planetari. E per la prima volta rimpiazzava le sfere di etere cristallino (gli [i]orbi[/i]) con delle traiettorie matematiche ideali (le [i]orbite[/i]) seguite dai pianeti.[br]Pur non avendo molti seguaci, a Brahe va riconosciuto il merito di aver raccolto un’enorme mole di dati sperimentali, grazie ai quali il suo discepolo Giovanni Keplero (1571-1630), astronomo tedesco contemporaneo di Galileo (con cui tra l’altro Galileo ebbe ampia corrispondenza, e gli spedì persino i suoi cannocchiali per aiutarlo nelle sue osservazioni), riuscì a determinare, dopo numerosi calcoli, la reale forma delle orbite dei pianeti attorno al Sole, senza più dover ricorrere agli epicicli.

Nel [i]Sidereus Nuncius[/i] (1618), come già anticipato, Galileo raccoglie una serie di osservazioni astronomiche effettuate con un telescopio da lui costruito, tutte in aperto contrasto con la cosmologia aristotelica.[br]Tra le osservazioni e le scoperte di Galileo vi sono:[br]- La constatazione che la superficie lunare non è perfettamente sferica ma piena di valli e montagne, esattamente come quella terrestre; un discorso analogo vale per le macchie solari e la loro evoluzione, scoperte sempre da lui, che dimostravano l’esistenza di processi di alterazione e mutamento anche nel mondo celeste.[br]- La scoperta delle fasi di Venere, analoghe a quelle Lunari, che dimostrano come i pianeti non siano sorgenti di luce propria, ma di luce riflessa dal Sole, il che suggeriva un loro moto di rivoluzione attorno al sole come causa di tali fasi.[br]- La scoperta dei Satelliti Medicei di Giove (Io, Ganimede, Europa, Callisto), che ruotano attorno al pianeta così dimostrando che la Terra non è l’unico possibile centro di moti circolari, e che le sfere di etere cristallino non esistono (o i satelliti le “bucherebbero” costantemente nel loro moto attorno a Giove).[br]- La raccolta di numerose prove indirette a favore del Copernicanesimo (moto [i]annuale[/i] di rivoluzione della Terra attorno al Sole e moto [i]diurno[/i] di rotazione della Terra attorno al proprio asse).[br][br]L’insieme di queste prove sperimentali, che causò, a detta di Galileo, «il funerale della scienza aristotelica», fu accolto con enorme ostilità da gran parte del mondo culturale e religioso dell’epoca, che era fortemente legato all’autorità dei filosofi antichi e che, pur di difendere la propria impostazione metafisica, criticò le immagini fornite dal cannocchiale come “false”, “distorcenti”, “diaboliche”, oppure inventò giustificazioni elaborate per salvare le teorie aristoteliche (la luna è una sfera perfetta di etere cristallino trasparente, per cui creste e valli non sono sulla superficie ma [i]all’interno[/i]della luna; le macchie solari non sono realmente fenomeni che avvengono sul Sole, ma sono dovute a corpi che passano davanti al Sole). [br]Il dibattito si accese al punto tale che, in totale assenza di argomentazioni, la Chiesa Cattolica dichiarò formalmente eretica la teoria Copernicana (1616), pur di poter difendere il geocentrismo, ed infine processò e condanno Galileo (1632) a seguito della pubblicazione del [i]Dialogo[/i], per metterlo a tacere.[br][br]

La battaglia per l'eliocentrismo, però, non doveva finire con la condanna di Galileo.[br]Infatti, grazie ai numerosi dati astronomici raccolti da Tycho Brahe, il suo discepolo Giovanni Keplero (1571-1630), astronomo tedesco contemporaneo di Galileo (con cui tra l’altro Galileo ebbe ampia[br]corrispondenza osservazioni), riuscì a determinare, dopo numerosi calcoli, la reale forma delle orbite dei pianeti attorno al Sole, senza più dover ricorrere agli epicicli. Keplero formulò infatti su base sperimentale (tra il 1609 e il 1619) tre leggi fondamentali sul moto dei pianeti, la prima delle quali afferma che le orbite dei pianeti attorno al sole sono ellittiche.[br]Anche Keplero, come Copernico, era fortemente influenzato, nei suoi studi, dalle teorie mistico-filosofiche dell’epoca, dicui sono impregnati i suoi trattati (a differenza delle opere di Galileo, in cui la semplicità della prosa e l'aderenza scientifica ai fatti sono rigorose), tuttavia gli va riconosciuto il grande merito di aver[br]abbandonato un pregiudizio filosofico (la circolarità delle orbite) a favore delle osservazioni sperimentali, dimostrando così di possedere già, come Galileo, un nuovo modo di pensare la natura e di rapportarsi con essa.[br][br]Questo percorso di progressiva affermazione della teoria eliocentrica ebbe termine con la pubblicazione dei [i]Principia[/i] di Isaac Newton (1642-1727), che individuò la causa del moto dei pianeti nella forza di gravitazione universale (di cui fornì anche l’espressione e le proprietà) con cui si attraggono due qualsiasi masse dell’universo (non solamente le stelle e i pianeti, ma anche i corpi sulla Terra). Da tale legge Newton riuscì a ricavare matematicamente le tre leggi di Keplero, e a dimostrare che questa forza, proprio in virtù della sua universalità, è la stessa che tiene legata la Luna alla Terra e che fa cadere una mela al suolo dal ramo di un albero. Infine, grazie alla formulazione dei [i]principi della dinamica[/i], che ancora oggi portano il suo nome,[br]Newton riuscì a fornire un quadro generale unico per tutti moti, sia quelli planetari sia quelli che avvenivano sulla superficie terrestre, giungendo così a portare a completamento quel processo di unificazione tra fisica terrestre e fisica celeste iniziato proprio da Galileo. Caduto così (assieme ai cieli incorruttibili di etere cristallino) anche il cielo delle stelle fisse, il nuovo universo che emerge dalla visione newtoniana è un [i]universo (potenzialmente) infinito[/i], in cui il Sole e la Terra, che ruota attorno ad esso, occupano una posizione “periferica” e non più centrale, identica a quella di altri milioni di stelle.[br][br]Per concludere, è importante sottolineare la sostanziale differenza tra le due teorie, eliocentrica e geocentrica: la prima (quella tolemaica) era frutto di un osservazione qualitativa superficiale della natura e di un pregiudizio filosofico, mentre la seconda (quella copernicano-newtoniana) era nata da un osservazione quantitativa e neutrale della natura, cioè priva di pregiudizi filosofici e suffragata da prove sperimentali. Questo dimostra come la [i]rivoluzione astronomica[/i] sia stata anche (e soprattutto) una [i]rivoluzione culturale[/i] nel modo di approcciarsi alla natura ed al suo studio, che ha poi avuto conseguenze radicali e durature sul futuro dell'intera umanità.[br]