LE 3 LEGGI RICAVATE DA KEPLERO
di GIORGIO MASIERO fisico
Per tutta la vita Tycho Brahe (1546-1601) osservò le posizioni dei pianeti, del Sole e delle stelle. Da quelle misure di angoli e tempi il suo assistenteGiovanni Keplero ricavò 3 “leggi” che descrivono la geometria delle orbite, le velocità di rivoluzione e le relazioni cinematiche tra i pianeti. Ma perché i corpi celesti seguono proprio quelle leggi? La risposta arrivò nel 1687 da una piccola equazione contenuta nei “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica” di Isaac Newton:
f = Gm1m2/r2,
donde, per sovrappiù, si ricavavano le traiettorie balistiche in Terra e… le maree di Mont Saint-Michel. Se Newton avesse proposto di spiegare le ellissi dei pianeti col caso invece che con un’equazione, e così pure le loro velocità col caso, e la caduta dei gravi col caso, ecc., non sarebbe sepolto all’abbazia di Westminster tra i grandi di Gran Bretagna, ma forse avrebbe un posticino nella storia del teatro comico. Certo il “caso” gioca un ruolo negli affari del mondo, come misura dell’imperfezione conoscitiva dell’umana ragione e come effetto dell’incrociarsi delle libere volontà. Ma quando non rinuncia ad interrogarsi su ciò che accade, la scienza ove necessario sposta in là i propri limiti con il ricorso alla statistica e al calcolo delle probabilità.
La raccolta scrupolosa di dati operata da Brahe (e, prima di lui, da babilonesi e greci) fu un elemento necessario ma non sufficiente alla nascita dell’astronomia: “A Tycho Brahe mancava la fede nelle grandi leggi eterne. Perciò rimase uno fra i tanti meritevoli scienziati, ma fu Keplero a creare l’astronomia moderna” (Max Planck). Senza la “fede nelle grandi leggi eterne”, non si dà scienza. Né basta una descrizione matematica, compatta ed elegante, di osservazioni come quella condensata nelle 3 leggi di Keplero. Solo quando molte descrizioni sono dedotte logicamente da pochi postulati, siamo in presenza dello splendore d’una teoria scientifica. Questa impresa riuscì a Newton con la sua gravitazione universale fondata su quell’equazione. In generale, una teoria scientifica riguardante una classe di fenomeni è un sistema logico-formale, dai cui assiomi indipendenti, coerenti ed in minimo numero (principio di Ockam) s’inferiscono predizioni sperimentalmente controllabili (principio di falsificabilità).
Nella nostra era tecnologica si dà per scontato che esistano leggi e teorie scientifiche, ma questa esistenza si poggia su almeno 2 assunzioni:
1) La successione degli eventi naturali non è del tutto casuale e capricciosa, ma vi agiscono relazioni nascoste, dotate di qualche regolarità, che meritano di essere indagate. Questo postulato riguarda l’oggetto di osservazione e di studio, la Natura, e afferma che la Natura è almeno parzialmente dotata di ordine e leggi. Se così non fosse, nessuna scienza e nessuna tecnologia sarebbero a priori possibili; né alcuno scienziato farebbe il suo lavoro se credesse che il mondo è governato esclusivamente dal caso.
2) Le relazioni tra i fenomeni naturali possono essere percepite almeno in parte dalla mente umana. Questo postulato riguarda l’Io, il soggetto delle osservazioni universali, e afferma chel’ordine presente in Natura è almeno in parte visibile e descrivibile dall’Io. La descrizione che l’Io fa della Natura è una “corrispondenza logica” tra l’ordine oggettivo esterno dell’Universo e l’ordine soggettivo interno dell’Io (della specie terrestre Homo sapiens).
Tutti coloro che dichiarano di credere nelle scienze sperimentali credono in questacorrispondenza logica tra fenomeni naturali e linguaggio umano, anche senza rendersene conto.