Inerzia 3: un salto di due millenni

di Antonio Sparzani

Sesto Empirico
Vi raccontavo, nell’iniziare questi discorsi sull’inerzia, che un modo per caratterizzare la rivoluzione, detta comunemente Copernicana, che si verificò nella conoscenza del mondo occidentale nei primi secoli dell’era moderna, è quello di dire che il cambiamento più drastico fu un sostanziale allargamento, nella nascente scienza del moto, dell’idea di inerzia.

Per spiegare questa affermazione dobbiamo riferirci allo studio dei fenomeni naturali, riguardanti oggetti inanimati, e ricordare che per la filosofia antica ciò che va spiegato da una scienza naturale del moto è il moto stesso, di qualsiasi tipo esso sia: qualsiasi moto va spiegato, cioè deve possedere una causa: solo la quiete non richiede spiegazione; quiete e moto sono due estremi, due opposti, essi si escludono a vicenda, come il bianco e il nero, o il bene e il male (paragone da brivido, chissà mai . . .).
Inoltre, sempre per la scienza antica, tra i vari tipi di moto ve n’è uno più “naturale” degli altri, perché più perfetto, ed è il moto circolare, l’unico che, una volta instaurato, tipicamente nei cieli, si mantiene “naturalmente”.
Qui, per brevità, parlando della scienza antica mi riferirò soprattutto ad Aristotele, che è certamente stato un enciclopedico esploratore della conoscenza della natura, ma non dobbiamo pensare che tutta la scienza di quell’epoca si riducesse al suo pur vastissimo sapere. Chissà quanto non sappiamo ancora, e non sapremo mai, della scienza antica, ma ne sappiamo abbastanza per avere un panorama assai variegato, che qui naturalmente non apparirà.

Aristotele distingue tra moti naturali e moti forzati, o violenti, ma entrambi i tipi necessitano di una spiegazione.
1. Se un grave cade verso il basso esso si muove di moto naturale, perché tende al suo luogo naturale, che è la Terra, il suolo terrestre.
2. Se lanciamo un corpo in aria, esso, almeno in una prima fase, si muove di moto forzato, perché un agente esterno – il nostro braccio – lo costringe ad andare contro la propria tendenza naturale a muoversi verso il basso.
Come si vede, in entrambi i casi, occorre dare una spiegazione del moto. Un corpo che sta fermo non ha bisogno di spiegazioni, se non, ovviamente, l’assenza di cause di moto, ma questa, senza sofismi, non è una causa di qualcosa.
L’inerzia dunque, in questa concezione consiste nella tendenza a star fermi.

In tutto questo argomentare essere in moto o star fermi sono locuzioni dotate di senso perché è inteso che sempre ci si riferisce alla Terra, alla Terra-suolo, direbbe Husserl, Neanche occorre sottolinearlo: per uno scienziato come Aristotele quale altro riferimento sarebbe mai stato possibile? Rispetto a cos’altro mai avrebbe avuto senso giudicare del moto di alcunché?
Un esame delle riflessioni sulla possibilità di vari osservatori porterebbe a considerare certo anche autori dell’antichità, ma occorrerà osservare che tutti gli autori che propongono diversi punti di vista per osservare il moto, distinguono poi bene, esplicitamente o implicitamente, tra ciò che veramente è e ciò che appare. Così, ad esempio, il sottile Sesto Empirico (II° – III° sec. d.C.):

Se, infatti, mentre una nave incede col vento in poppa, si suppone che una persona trasporti dalla prora alla poppa una verga eretta e che si muova con velocità pari a quella della nave, di guisa che nel tempo in cui questa copre in avanti la distanza di un cubito, in un tempo uguale anche colui che si muove nella nave percorra all’indietro la distanza di un cubito, allora, ad ogni modo, secondo questa supposizione, si riscontrerà, sì, un moto di transizione, ma l’oggetto mosso non uscirà né interamente né parzialmente fuori dal luogo in cui si trova: difatti, colui che si muove nella nave rimane sulla stessa perpendicolare di aria e di acqua, per il fatto che per quanto spazio egli sembra procedere all’indietro, per altrettanto viene trascinato in avanti. [Adv. Phys. II, 55-57]

Dico senza ironia alcuna: magnifico e illuminante ragionamento! Il corpo trasportato sulla nave “non uscirà né interamente né parzialmente fuori dal luogo in cui si trova”, cioè veramente non si muoverà, perché c’è – qui sta un punto cruciale – un luogo in cui si trova. Un luogo, sembra di poter dire, assolutamente fissato nello spazio; uno spazio del tutto aristotelico, sostanziale, nel quale le cose occupano una loro opportuna nicchia; nessuna vertiginosa relatività.

Come vedete, detto tra parentesi, le storie dell’inerzia e le storie della relatività vanno a braccetto e non si lasciano separare per l’ottimo motivo che l’inerzia aristotelica si regge su una netta distinzione tra quiete e moto, ed è questa distinzione che la relatività fa traballare.

Saltando poco meno di due millenni, troviamo un personaggio anch’esso di grande interesse, e un po’ più smaliziato: Nicole d’Oresme (1323-1382), protetto da Carlo V il Saggio, re di Francia (da non confondersi con il più famoso Carlo V d’Absburgo, regnante nel ‘500), e con adeguata carriera ecclesiastica che conclude come vescovo di Lisieux. Oresme argomenta efficacemente, nella sua opera maggiore, Le livre du ciel e du monde, formalmente un commento al De Coelo di Aristotele, contro coloro che portavano motivazioni contro l’ipotesi della rotazione della Terra su se stessa. E per spiegare meglio tali argomentazioni, Oresme ricorre ad un esempio:

Suppongo inoltre che il moto locale non possa essere percepito dai sensi se non nello stesso modo in cui si percepisce una diversa disposizione di un corpo rispetto a un altro corpo. Per esempio se un uomo si trova su una nave chiamata a, la quale sia mossa di moto regolare, velocemente o lentamente, e se quest’uomo non vede altro che un’altra nave chiamata b, la quale si muova con moto esattamente uguale a quello di a, nella quale egli si trova, dico che sembrerà a quest’uomo che nessuna delle due navi si muova.

Il linguaggio usato tuttavia, l’uso del verbo sembrare (sambler nel francese dell’epoca) e l’uso del verbo muovere, riferito sempre a un osservatore esterno che sa cosa ‘si muove’ e cosa no, e il fatto poi che Oresme stesso, a conclusione delle sue argomentazioni, non tragga finalmente la conseguenza cruciale che allora è la Terra che ruota su se stessa e non tutto il firmamento che le ruota attorno – o, ancor meglio, la conclusione davvero relativistica e liberatoria che non ha senso dire quale dei due si muove, ma che ha senso dire solo che uno dei due si muove rispetto all’altro – ma si ritragga nella visione tradizionale, denunciano che ancora non era venuto il momento di una concezione realmente relativistica del moto. Concezione che in realtà stentò molto a venire accettata, ma che, a partire da Newton, ebbe almeno un sostegno chiaro e distinto nella sua formulazione della meccanica.

Ecco che è apparso il sacro nome d’Isacco, di Isaac Newton, e i due millenni sono belli passati. Newton ci interessa perché è lui che rispolvera il termine inerzia, assente nelle opere di Galileo, ripreso pari pari dal latino (in questa lingua sono scritti originariamente i Principia) e costretto un po’ alla volta nelle maglie del nuovo scientifico linguaggio. È nei Principia (Philosophiae naturalis principia mathematica, 1687) che Newton rifonda tutta la nuova meccanica che è venuta gradatamente emergendo dalle riflessioni e dal lavoro di vari predecessori, e suo soprattutto, ed è nei Principia che per la prima volta con precisione viene formulata la legge del moto sulla quale tutta la meccanica è poi costruita. Dice Newton:

Definizione III: La vis insita, o forza innata della materia è quel potere di resistenza col quale ogni corpo, per quanto sta in esso, continua nel suo stato presente, sia che si tratti della quiete o di moto uniforme e rettilineo.
Questa forza è sempre proporzionale al corpo cui si riferisce, e non differisce in nulla dall’inattività della massa, se non per il nostro modo di concepirla. Un corpo, per la natura inerte della materia, non è senza difficoltà tratto fuori dal suo stato di quiete o di moto. Considerando ciò, questa vis insita può venir indicata, con un nome più significativo, inerzia (vis inertiæ) o forza di inattività.

Queste frasi, che compongono la definizione III dei Principia sono molto significative, contengono alcune notevoli novità rispetto a tutta la fisica precedente e non mancano di qualche stranezza.
Ad esempio, dire che “Questa forza … non differisce in nulla dall’inattività della massa” è ben stupefacente: come può una forza coincidere con una inattività?

2 pensieri su “Inerzia 3: un salto di due millenni

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