Da Aristotele a Olbers

Breve storia dei modelli cosmologici di Salvatore Lo Vecchio

Aristotele pensava che la Terra fosse immobile e che il Sole, la Luna, i pianeti e le stelle

si muovessero intorno ad essa seguendo orbite circolari.

Quest' idea venne poi rielaborata da Tolomeo che la sviluppò in un modello

cosmologico completo: la Terra stava immobile al centro dell' universo circondata da otto

sfere contenenti la Luna, il Sole, le stelle e i cinque pianeti fino ad allora conosciuti.

In base a tale modello Tolomeo era in grado di predire con ragionevole accuratezza le

posizioni dei diversi astri sulla volta celeste.

Per poter raggiungere tale traguardo Tolomeo postulò che la Luna avrebbe dovuto seguire

un percorso tale che in alcuni momenti la portasse ad essere due volte più vicina alla

Terra, quindi in tali periodi essa sarebbe dovuta apparire molto più grande (il doppio).

Tolomeo ed altri si accorsero di questa grave lacuna, ciononostante il suo modello

cosmologico venne generalmente accettato.

Esso fu pure accettato dalla Chiesa cristiana, poichè in accordo con quanto riportato

nelle Sacre Scritture, ed in più aveva il grande vantaggio di lasciare un sacco di spazio

oltre la sfera delle stelle fisse, in cui collocare il paradiso e l' inferno.

Questo per quanto riguarda il pensiero cosmologico antico.

Ma nel sedicesimo secolo un astronomo polacco, Niccolò Copernico, presentò, sotto

forma di anonimato in un primo momento, un modello molto più semplice e funzionale.

Egli sosteneva che la Terra e i pianeti ruotassero in orbite circolari intorno al Sole, mentre

quest'ultimo stava immobile al centro dell'universo.

Ma affichè il suo modello fosse preso nella giusta considerazione, si dovette aspettare

l'avvento di Johannes Keplero e Galileo Galilei.

La teoria Aristotelo-Tolemaica era ormai giunta alla fine dei sui giorni.

Keplero, suggerì, che le orbite dei pianeti non erano circolari, ma ellittiche, in tal modo

le previsioni teoriche ben si accordavano con le osservazioni.

In verità l'idea delle orbite ellittiche, fu per Keplero un'ipotesi "ad hoc", anzi era alquanto

ripugnante, dato che le ellissi non erano chiaramente perfette come i cerchi.

Affinchè tutto diventasse più chiaro si dovette aspettare la publicazione della singola

opera più importante sia mai stata scritta nell'ambito delle scienze fisiche: i "Philosophiae

naturalis principia mathematica" di Isaac Newton.

Egli non solo dimostrò di come si muovono i corpi nello spazio e nel tempo, ma sviluppò

anche tutta la matamatica necessaria per analizzare questi movimenti.

Newton postulò anche una legge di gravitazione universale, secondo la quale ogni corpo

era attratto verso ogni altro corpo dell'universo.

Tale legge tuttavia faceva nascere un problema: Newton comprese subito che secondo la

sua teoria di gravità, le stelle dovevano attrarsi a vicenda, ed era logico supporre che

avrebbero finito per collassare tutte in un unico punto.

Newton sostenne che ciò sarebbe stato inevitabile se ci fosse stato un numero finito di

stelle, ma se qest'ultime fossero state in numero infinito e distribuite in modo abbastanza

uniforme nello spazio infinito, il collaso non sarebbe stato possibile poichè non ci sarebbe

stato un punto centrale verso il quale cadere.

Qui spunta il trabocchetto.

In un universo infinito ogni punto può essere considerato come il centro, poichè ogni punto

è circondato da ogni parte di un numero infinito di stelle, il modo corretto di affrontare il

problema è quello di considerare la situazione di una regione finita dello spazio, nella

quale tutte le stelle collassano l'una verso l'altra, se aggiungessimo altre stelle distribuite

uniformemente al di fuori della regione presa in considerazione, secondo la legge di

Newton le nuove stelle non muterebbero la situazione originaria, e quindi le stelle

continuerebbero a cadere le une verso le altra, possiamo aggiungere tutte le stelle che

vogliamo, ma la situazione non muterebbe di una virgola.

In verità oggi sappiamo che è impossibile avere un modello infinito statico dell'unverso nel

quale la forza di gravità agisca escusivamente come una forza attrattiva.

Nessuno prima del ventesimo secolo aveva mai sostenuto l'ipotesi di una espansione o di

una contrazione dell'universo, le tesi maggiormente accettate erano due: o l'universo

esistendo da sempre non aveva mai subito cambiamenti, o era stato creato in un preciso

istante nel passato già con una forma abbastanza simile a quella osservata, in entrambe

le ipotesi l'universo sarebbe rimasto immutato ed eternamente statico.

Coloro che compresero, in base alla legge di Newton, che l'universo non poteva essere

una realtà statica non pensarono che quest'ultimo potesse essere in una fase di espansione,

ma al contrario cercarono di modificare la teoria stessa postulando che ad una certa distanza

la forza gravitazionale agisse come una forza repulsiva, in questo modo le forze attrattive tra

le stelle più vicine sarebbero state bilanciate dalle forze repulsive rispetto a quelle più lontane.

Oggi chiaramente siamo giunti alla conclusione che un simile equilibrio sarebbe comunque

instabile, ma già allora in parecchi sollevarono obiezioni alla staticità dell'universo, tra queste

obiezioni, quella sollevata da un'articolo di Heinrich Olbers ebbe una certa risonanza.

In un universo statico, ogni linea, in qualsiasi direzione venga tracciata, terminerebbe

inevitabilmente sulla superficie di una stella, come conseguenza la volta celeste sarebbe

illuminata a giorno anche di notte (paradosso di Olbers).

Olbers stesso controargomentò che la luce proveniente dalle stelle più lontane ci sarebbe

giunta affievolita dalla materia interposta tra noi ed esse.

Tuttavia, anche se fosse così la materia interposta finirebbe per scaldarsi al punto tale da

splendere come le stelle.

L'unico modo per evitare il paradosso di Olbers sarebbe stato di dire che le stelle non hanno

avuto sempre lo stesso splendore, ma diciamo che si sono accese in un qualche determinato

istante nel passato, in ogni caso la materia interposta potrebbe non aver avuto il tempo di

riscaldarsi, o la luce proveniente dalle stelle più lontane non è giunta ancora fino a noi.

Ma a questo punto si affaccia il problema di stabile che cosa possa aver causato l'accendersi

delle stelle.