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L'uomo nell'Universo

Tempocultura 12-13 [1/4]
by

Andrea Belli

on 20 January 2013

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Transcript of L'uomo nell'Universo

Se guardo il tuo cielo, opera delle tue dita,
la luna e le stelle che tu hai fissate,
che cosa è l’uomo perché te ne ricordi
e il figlio dell’uomo perché te ne curi?
[Sal 8, 4-5] L'uomo nell'Universo: così piccolo,
ma così grande ... Dal mondo antico alla "Rivoluzione scientifica" Il mondo antico e il mondo classico;
il Medioevo;
l'Umanesimo e il Rinascimento;
la "Rivoluzione scientifica". Nel mondo classico l'uomo si sente misura di tutto:
le divinità pagane sono "antropomorfe";
la natura protegge, nutre, combatte, umilia, ... l'uomo;
le arti figurative esaltano la perfezione dell'uomo;
la letteratura celebra e modellizza l'uomo come eroe. Nel mondo medioevale l'uomo diventa quasi irrilevante:
è considerato solo come creatura;
pochi uomini (i "grandi" della storia) hanno piena dignità;
è vittima degli eventi naturali e sociali. La figura dell'uomo subisce una continua evoluzione (semplicisticamente schematizzata) in una sorta di corsi e ricorsi storici. Durante l'Umanesimo e il Rinascimento l'uomo recupera la sua centralità:
nella filosofia;
nell'arte e nella letteratura;
nel rapporto con la natura. Sarebbe molto interessante seguire il percorso da un punto di vista storico, filosofico, artistico, letterario, ...; non è pero questo il contesto: a noi interessano le conseguenze di questa trasformazione a livello scientifico. La "scienza" [scientia = il sapere] di fatto è quella che noi oggi chiamiamo filosofia e due delle sue parti, poi confluite nella fisica, sono fisica e metafisica, con la seconda dominante per importanza sulla prima. Si tratta di un periodo storico a cavallo fra Cinquecento e Seicento;
i personaggi più noti sono Kopernik, Kepler, Galileo, Newton;
la scienza (l'astronomia e la fisica in particolare) diventa autonoma dalla filosofia della natura;
si origina un nuovo rapporto e si cercano nuovi equilibri fra le differenti discipline di indagine dell'uomo;
l'uomo si scopre "piccolo" rispetto alla natura e mette seriamente in discussione la propria identità come creatura. La Rivoluzione Scientifica Si riscopre la scienza come parte della filosofia, ma sotto l'influsso e il condizionamento della teologia (come eredità della Scolastica) e di Aristotele (il famoso "ipse dixit"). La cultura scientifica di fatto si eclissa e scompare dietro alla mitologia, alla religione, alla fantasia, alla superstizione, ... [si pensi ai bestiari come esempi]. Il processo di conoscenza che si instaura è basato sulla misurazione oggettiva dei fenomeni naturali e sulla formulazione di leggi matematiche che li possano descrivere in maniera oggettiva invece che sulle credenze e sulle osservazioni superficiali; nasce così il cosiddetto "metodo scientifico galileiano":
osservazione di un fenomeno;
ipotesi di interpretazione;
modellizzazione matematica;
deduzione delle conseguenze;
verifica sperimentale delle deduzioni.
Questo metodo di conoscenza è ancora oggi alla base del processo conoscitivo tipico della scienza, pur con i necessari adattamenti resisisi necessari per la differenza dei fenomeni osservati e dei metodi di indagine adottati Conoscere è una delle grandi missioni dell'umanità:
conoscere se stessi e il senso della vita è uno dei fondamenti di ogni società, fin dai tempi più antichi;
conoscere l'origine della vita e il suo destino è una delle grandi spinte verso il senso religioso di ogni cultura presente nella storia;
conoscere gli altri è una delle basi per la costruzione della vita relazionale in ogni società;
conoscere la natura e l'ambiente in cui si vive è uno dei fondamenti per migliorare l'esistenza dell'umanità;
conoscere le leggi della natura e interpretarne il principio di funzionamento è un bisogno che rende l'uomo veramente tale. La nuova dimensione dell'uomo nei confronti della natura non porta però ad una reazione di crisi, quanto a stabilire con essa un nuovo rapporto: l'uomo non si sente più al centro dell'Universo, ma si accorge di essere in grado di scoprirne le leggi di funzionamento, fino ad allora in gran parte nascoste. Una delle strade che l'uomo trova per tornare a porsi al centro diventa il conoscere l'Universo stesso, il riuscirne a darne una lettura in termini strettamente scientifici: in questo modo egli ha l'impressione di poter tornare a controllare la natura. Osservare e misurare Il metodo scientifico si basa sull'osservare e, soprattutto, sul misurare: l'obiettivo fondamentale è il dare oggettività e ripetibilità alle proprie osservazioni. Per essere considerato vero, un risultato deve essere riproducibile [controesempio storico: fusione fredda]. Essendo la capacità sensoriale umana limitata e non in grado di ottenere dati oggettivi, diventa indispensabile fare ricorso a opportuni strumenti di misura per ottenere le informazioni necessarie. Ogni strumento di misura ha differenti caratteristiche che ne rendono l'uso adatto o non idoneo per un determinato esperimento:
tempo di reazione;
sensibilità;
ampiezza ("range");
precisione. Pur scoprendosi "piccolo" nelle sue dimensioni e nella sua capacità di influenzare la natura, l'uomo riesce a sentirsi "grande" nel conoscerla!
Si tratta del mistero dell'intelligenza che si svela! Come
la scienza
conosce? Un po'
di storia Le radici
della
scienza Cosa significano a livello scientifico
i termini "piccolo" e "grande"? Per rispondere alla domanda è indispensabile capire il reale significato di "misurare": confrontare una determinata proprietà oggettiva di un sistema fisico sotto osservazione con un riferimento assoluto compatibile precedentemente scelto. minimo scarto fra due misure durata della misurazione massimo valore misurabile livello di taratura e buon funzionamento Sembrerebbe allora naturale pensare che quella fra la Terra ed il Sole sia una distanza "grande" perché lo strumento a nostra disposizione è troppo corto, ed invece si pensa che il raggio di un atomo sia una distanza "piccola" perché l'oggetto a nostra disposizione è troppo lungo. Solo il tavolo sembra avere la lunghezza "giusta" per poter procedere alla misurazione con il metro da sarta. Facciamo allora riferimento ad un esempio esplicito per meglio comprendere la situazione. Non si può misurare con un metro da sarta la distanza Terra-Sole oppure il raggio di un atomo, ma possiamo misurare la lunghezza di un tavolo! Strumenti di misura Se la scala di riferimento privilegiata per compiere misure è quella tipica dell'uomo, possiamo suddividere gli strumenti di misura in tre principali categorie:
quelli per ciò che riteniamo "grande" rispetto alla scala umana;
quelli che operano sulle scale tipiche dell'uomo e della sua esperienza quotidiana;
quelli che consentono di indagare ciò che è "piccolo" rispetto alla natura umana. Strumenti
di misura Ma allora la chiave per comprendere il senso di piccolo e grande non è da attribuire al sistema fisico osservato, bensì al riferimento che viene utilizzato per misurarli: è il metro da sarta a far sembrare "grande" la distanza Terra-Sole e "piccolo" il raggio dell'atomo. Se cambio il riferimento, ovvero lo strumento di misura, cambia tutto. Il riferimento che l'uomo adotta è se stesso. Nel rapporto fra uomo e natura chi controlla allora cosa è piccolo e cosa è grande?
Come si può discriminare fra i due estremi?
Quale è il riferimento che si adotta? Ma la scelta dell'uomo di fare riferimento a se stesso non è comunque una scelta definitiva che fissa in modo univoco il "grande" e il "piccolo" poichè:
in termini oggettivi vengono fissate dimensioni e scale di lunghezza che non lasciano dubbi [noi procederemo solo lungo questa strada];
in termini relazionali rimane però indeterminato il rapporto che si può stabilire con gli altri, con la società e con il resto di ciò che esiste;
rimane al di fuori di questa scelta il rapporto dell'uomo con il trascendente. Risulta facile pensare alle scale di misura facendo riferimento alle lunghezze, ma lo stesso tipo di analisi può riguardare tutte le grandezze fisiche: velocità, energia, temperatura, ... Degli strumenti di misura per osservare il grande rispetto all'uomo ce ne siamo occupati lo scorso anno parlando dell'osservazione del cielo sulle diverse scale (sistema solare, galassia, universo); fra essi ricordiamo:
telescopi e radiotelescopi al suolo;
telescopi e radiotelescopi orbitanti;
satelliti e sonde spaziali. Strumenti per eseguire misurazione sulla scala dell'uomo ce ne sono troppi per essere elencati anche solo in maniera parziale basta fare riferimento a tutto ciò che usiamo quotidianamente. Maggiore attenzione la vogliamo porre sugli strumenti di misura che riguardano il "piccolo" rispetto alle scale dell'uomo.
Come discuteremo in futuro, quando si scende su scale microscopiche (dalle scale atomiche in poi) dovremo mettere in discussione il concetto stesso di misura e tutte le informazioni che possono essere estratte su un sistema fisico sono sempre ottenute in modo indiretto, principalmente attraverso misure di energia. Come si sceglie, caso per caso, lo strumento di misura più adatto per osservare un determinato fenomeno? Il primo criterio consiste nell'utilizzare uno strumento che direttamente fornisca informazioni sulla grandezza fisica da misurare o, in seconda battuta, che le fornisca indirettamente
Il secondo criterio consiste nello scegliere uno strumento di misura rispetto al quale il fenomeno osservato non risulti cadere nel "troppo grande" o nel "troppo piccolo", altrimenti è impossibile ottenere tramite esso informazioni significative.
Il terzo criterio riguarda la scelta di uno strumento che sia il più possibile sensibile e preciso, compatibilmente con le condizioni sperimentali scelte.
Altri elementi da tenere in considerazione sono poi il tempo di reazione e, ovviamente il costo.
Come si vede, sono le caratteristiche fondamentali di uno strumento che ne giustificano l'uso o il non utilizzo in un determinato esperimento! Senza alcuna pretesa di essere esaustivi, potremmo elencare alcune delle principali categorie di strumenti di misura utilizzati per indagare il mondo del "piccolo" e, soprattutto, di quello che nel seguito potremo definire "infinitamente piccolo":
microscopi analogici ed elettronici;
cronometri analogici, digitali ed atomici;
calorimetri;
spettrometri per materia e radiazione;
acceleratori di particelle. (misure di spazio) (misure di tempo) (misure di energia
o di altre grandezze)
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