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La rivoluzione scientifica inizia con la pubblicazione del De revolutionibus di Copernico nel 1543.

Copernico sostiene che è la Terra a muoversi intorno al Sole e non viceversa, e su questa tesi costruisce un sistema astronomico alternativo a quello tolemaico, fondato sui capisaldi della fisica aristotelica come la distinzione tra mondo terrestre e mondo celeste e tra moti naturali e moti violenti.

La teoria di Copernico è ben sviluppata tecnicamente e gli astronomi iniziano a utilizzare le sue tavole, ma la sua descrizione del cosmo è in contrasto con la lettura corrente della Bibbia e con l’idea radicata che l’uomo e la Terra sono al centro dell’universo. Nonostante ciò, Copernico non ritira le sue convinzioni e idee e rifiuta i compromessi, come quello suggerito da Osiander che vuole riconciliare scienza e fede dando alla teoria scientifica un valore ipotetico, senza pretese di verità.

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Sistema geocentrico in un'illustrazione della Bibbia di Lutero

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Sistema geocentrico in un'illustrazione della Bibbia di Lutero

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Il sistema geocentrico è un modello astronomico che pone la Terra al centro dell'Universo, circondata da quattro gusci sferici (con gli elementi terra, acqua, aria e fuoco), mentre tutti gli altri corpi celesti ruoterebbero attorno ad essa.

Questo modello fu il sistema cosmologico predominante in molte civiltà antiche come quella greca. Le sue interpretazioni più notevoli si devono ad Aristotele e Tolomeo. Esso ebbe ampia diffusione nell'antichità e nel medioevo perché ritenuto soddisfacente in termini astronomici e coerente con le opinioni filosofiche e religiose allora prevalenti, tanto che fu anche alla base della cosmologia dantesca nella Divina Commedia. Questa convinzione, fra il XVI ed il XVIII secolo, venne scalzata dal sistema eliocentrico, che poneva invece il Sole al centro dell'Universo. La transizione, nota come rivoluzione copernicana, segnò l'affermazione del metodo scientifico introdotto da Galileo Galilei e la nascita della scienza moderna. La teoria geocentrica fu accettata per quasi due millenni, ma alla fine essa fu sostituita da quella eliocentrica perché i presupposti razionali su cui si reggeva la prima (la Fisica e la Metafisica di Aristotele) si rivelarono erronei, mentre i copernicani si dotarono progressivamente della nuova fisica di Galileo e Newton.

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La Chiesa cattolica difese il sistema geocentrico giudicando che la conoscenza della struttura del mondo fisico fosse conseguente dall'interpretazione letterale della Bibbia.
La visione copernicana fu lungamente considerata con sospetto da parte delle autorità ecclesiastiche perché poneva la Terra, e dunque il genere umano che la abita, in posizione decentrata, e quindi non fondamentale, nell'universo creato da Dio. Invece - seguendo vuoi il pensiero di Aristotele (cosmologia fisica) oppure quello di Tolomeo (astronomia matematica) - la Chiesa cattolica sosteneva comunque una teoria geocentrica, con ovvie implicazioni sulla rilevanza della Terra, del genere umano e sulla necessità di un intervento divino diretto alla salvezza spirituale dell'umanità.

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La teoria copernicana è la descrizione matematica del moto dei corpi celesti che Niccolò Copernico introdusse nella prima metà del XVI secolo. Si tratta di un sistema eliocentrico, per cui la Terra risulta soggetta a diversi movimenti tra i quali, analogamente agli altri pianeti, quello di rivoluzione attorno al Sole e di rotazione sul proprio asse. L’unico libro sull'argomento, De revolutionibus orbium coelestium (Delle rivoluzioni dei corpi celesti), fu pubblicato nel 1543, pochi giorni prima della morte dell'autore. La sua divulgazione segnò l'inizio d'un processo di radicali mutamenti della conoscenza, oggi noto come "rivoluzione scientifica". La teoria copernicana contraddiceva il modello geocentrico adottato per tutto il medioevo e ampiamente accettato fino alla fine del XVI secolo, che combinava il sistema cosmologico di Aristotele con quello astronomico di Tolomeo. Il sistema copernicano riprendeva invece l'ipotesi eliocentrica proposta nel III secolo a.C. da Aristarco di Samo. L'idea di Copernico venne, col tempo, recepita come teoria dell'effettiva costituzione del sistema solare, rovesciando sia la visione fisico/astronomica (geocentrica), sia la concezione filosofico/teologica (antropocentrica) della tradizione medievale.

Nella teoria si postula che il Sole si trovi immobile vicino al centro del sistema solare e dell'universo. Invece la Terra, decentrata analogamente agli altri pianeti del sistema solare, ha un moto di rivoluzione annuale attorno al centro della propria orbita, e un moto di rotazione giornaliera attorno al proprio asse.
Per quanto rivoluzionaria, la teoria copernicana mantenne alcuni principi comuni sia al sistema aristotelico, sia al modello tolemaico:

Le orbite circolari dei pianeti e della Luna.

L'immutabilità della volta celeste, caratterizzata da stelle costanti per luminosità, numerosità e dislocazione (fisse).

Le dimensioni finite dell'universo, delimitato della sfera delle stelle fisse.

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“Le orbite descritte dai pianeti attorno al Sole sono ellissi di cui il sole occupa uno dei fuochi”

“il raggio vettore che unisce il sole al pianeta orbitante descrive aree uguali in tempi uguali”

“il rapporto tra il cubo del semiasse maggiore dell’orbita e il quadrato del periodo di rivoluzione è lo stesso per tutti i pianeti”

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Come i pianeti si muovano nel cielo è una questione che affascina l’uomo sin dall’antichità. Molti modelli ne sono stati presentati nel corso della storia. Secondo Aristotele (e Tolomeo), il moto dei pianeti e degli altri satelliti (come la la Luna) avveniva in traiettoria circolare attorno alla Terra, posta al centro dell’universo: i corpi celesti, infatti, erano ritenuti perfetti, ed era quindi conseguenza che le loro orbite fossero descritte da cerchi concentrici, forme perfette, infinite, prive di inizio e fine, immutabili; il moto di ciò che avveniva sulla terra, caduco e corruttibile, obbediva invece a leggi differenti. Lo scienziato polacco Copernico propose un modello dell’universo in cui al centro era situato il Sole, e attorno ad esso ruotassero, sempre in orbite circolari concentriche, gli altri pianeti, compresa la terra: questo rendeva conto di alcuni fenomeni che si riscontrano sul nostro pianeta, e di molte osservazioni fatte dallo stesso Copernico; tuttavia, anche il modello copernicano non riusciva a render conto di molti altri dati raccolti dalle osservazioni astronomiche.

Poco più di mezzo secolo dopo la morte di Copernico (tra il 1603 e il 1618), l'astronomo tedesco  Johannes von Kepler (latinizzato in Giovanni Keplero) (1571-1630), basandosi sul modello copernicano e sullo studio accurato dei dati di osservazione raccolti dal suo maestro, il danese Tycho Brahe (1546-1601), formulò tre leggi, note come le tre leggi di Keplero, che descrivono matematicamente il moto dei pianeti attorno al Sole secondo orbite ellittiche.
Le leggi di Keplero, pur descrivendo perfettamente tutti i fenomeni celesti che si possono osservare nel nostro sistema solare, non spiegano le cause di questi stessi fenomeni: come accennato in principio, esse sono infatti leggi sperimentali, le quali prevedono esattamente, con calcoli matematici, i risultati delle osservazioni scientifiche. Il motivo per il quale il sistema solare, e in generale un sistema di corpi orbitanti attorno ad uno molto più massivo, aderisca per filo e per segno alle leggi di Keplero venne illustrato da Isaac Newton con la teoria della gravitazione universale: mediante lo sviluppo di nuove discipline matematiche, egli riuscì a mostrare la validità delle leggi di Keplero, assumendo come punto di partenza le leggi della dinamica e la legge di gravitazione universale.
Keplero, in altre parole, intuì che il Sole esercitava sui pianeti un'azione che li vincolava alle loro orbite, ma non si chiese di che natura fosse tale forza. In ogni caso, le tre leggi di Keplero rappresentano un risultato fondamentale per la storia della meccanica celeste e furono la base degli studi successivi di Newton (che pervenne invece alla descrizione delle cause che determinano il moto dei pianeti e riconobbe nella gravitazione universale la legge che regola il moto di tutti i corpi nell'Universo).

1. La prima legge di Keplero: FORMA delle orbite.
Afferma che i pianeti ruotano attorno al Sole seguendo orbite ellittiche, di cui il Sole occupa uno dei fuochi. Ricordiamo che un ellisse è una figura piana, definita come il luogo dei punti del piano la cui somma delle distanze da due punti fissi, detti fuochi, è costante.
Le orbite ellittiche dei pianeti sono ellissi poco schiacciate, vicine alla circonferenza.
Per la prima legge di Keplero, il Sole occupa la posizione di uno dei due fuochi, mentre l’altro fuoco è lasciato libero; il punto in cui un pianeta orbitante attorno al Sole gli è più vicino si chiama perielio, mentre il punto dell’orbita in cui il pianeta è più distante è detto afelio(sono entrambe parole che derivano dal greco antico: infatti, helios vuol dire “sole”, perì significa “accanto”, e apò significa “lontano”).

2. La seconda legge di Keplero: VELOCITÀ ORBITALE.
Afferma che il raggio vettore che congiunge un pianeta al Sole spazza aree uguali in tempi uguali. I pianeti non si muovono sulla loro orbita con velocità costante; un pianeta è più veloce quanto più è vicino al Sole (al perielio) e più lento quanto più è lontano dal Sole (all'afelio).

3. La terza legge di Keplero: PERIODO ORBITALE.
In base alla prima e alla seconda legge di Keplero, il moto dei pianeti nel sistema solare è un moto periodico: essendo l’orbita ellittica (che è una curva chiusa), il pianeta tornerà sicuramente su posizioni occupate precedentemente; inoltre, data la seconda legge di Keplero, la velocità orbitale posseduta da un pianeta sarà determinata dalla sua posizione nell’orbita, e quindi, passando per lo stesso punto, anche la velocità sarà la medesima. Ne concludiamo che il moto dei pianeti nel sistema solare è periodico.

Per un’orbita chiusa, il periodo è semplicemente la durata di “un giro completo”

Essa afferma che il quadrato del periodo di rivoluzione di un pianeta attorno al Sole è proporzionale al cubo della sua distanza media dal Sole. I pianeti più vicini al Sole hanno periodi di rivoluzione più brevi dei pianeti più esterni. L'"anno" di Giove per esempio, che è più distante della Terra dal Sole, dura 11,862 anni, mentre quello di Venere, più vicina di noi al Sole, è di 0,615 anni.

La terza legge di Keplero (formulata nel 1618, 15 anni dopo le precedenti) si può così esprimere matematicamente (T è il periodo di rivoluzione e R è la distanza tra il pianeta e il Sole):
dove K è una costante, uguale per tutti i pianeti del sistema solare.

Nella tabella 6.1 sono riassunti i periodi di rivoluzione e le distanze medie dal Sole dei pianeti del sistema solare. La distanza media dal Sole dei pianeti è espressa in Unità Astronomiche (UA), dove 1 UA = 1496.10¹¹ m, che è la distanza media della Terra dal Sole.

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Lorenzo Baglioni - Le Leggi di Keplero feat. I Supplenti Italiani

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https://www.youtube.com/watch?v=NQXZP6GWyjw

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https://www.youtube.com/watch?v=6nvUIaUfNq0

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Kant riprese il concetto di rivoluzione copernicana per designare quel ribaltamento della prospettiva filosofica da lui stesso operato.  Kant si propose di dimostrare che il nostro intelletto gioca un ruolo fortemente attivo nel metodo conoscitivo; le proposizioni scientifiche in grado di ampliare il nostro sapere sul mondo, cioè, non si limitano a recepire passivamente dei dati, ma sono di natura critica e deduttiva. Sono i nostri schemi mentali che determinano il modo in cui un oggetto viene percepito.

| «Quando Galilei fece rotolare le sue sfere su di un piano inclinato con un peso scelto da lui stesso, e Torricelli fece sopportare all’aria un peso che egli stesso sapeva già uguale a quello di una colonna d’acqua conosciuta […] fu una rivelazione luminosa per tutti gli investigatori della natura. Essi compresero che la ragione vede solo ciò che lei stessa produce secondo il proprio disegno, e che […] essa deve costringere la natura a rispondere alle sue domande; e non lasciarsi guidare da lei, per dir così, colle redini; perché altrimenti le nostre osservazioni, fatte a caso e senza un disegno prestabilito, non metterebbero capo a una legge necessaria.»
| (Kant, Prefazione alla Critica della ragion pura [1787], Laterza, Roma-Bari 2000)

Come Copernico aveva messo il Sole, e non la Terra, al centro dell'universo, così Kant intendeva ora collocare il soggetto umano al centro del processo conoscitivo. Prima della rivoluzione era l'uomo (soggetto) a doversi adattare alla natura (oggetto), adesso col ribaltamento dei ruoli sarà la natura a doversi adattare all'uomo. Questa nuova concezione fu tra l'altro determinante per la nascita della corrente idealista tedesca che da Kant prese le mosse.

La “rivoluzione copernicana”, che pone l'uomo al centro del processo conoscitivo, soddisfa l'esigenza di avere conoscenze a priori degli oggetti. Le conoscenze a priori, infatti, sono le uniche che hanno le caratteristiche della necessità e della universalità, e quindi della scienza.
Kant, come Copernico “sposta” il sole al centro, sposta l’attenzione dall’oggetto della conoscenza ( le idee) al soggetto ( la mente).

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IMMANUEL KANT - (ragion pura) - Video 04 - RIVOLUZIONE COPERNICANA