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 sistemaDi sistema copernicano parla ad esempio Galileo Galilei fin dal titolo del suo libro Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo tolemaico e copernicano, stampato nel 1632. eliocentrico: «E in mezzo a tutto sta il Sole».Niccolò Copernico, De revolutionibus orbium coelestium, Libro I, Cap. X La Terra risulta soggetta a diversi movimenti tra i quali, analogamente agli altri pianeti, quello di rivoluzioneannuale, nel caso della Terra. attorno al Sole e di rotazionegiornaliera, nel caso della Terra. sul proprio asse. Il suo unico libro a stampa sull'argomento, De revolutionibus orbium coelestium (Sulle 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 d'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. Per questa ragione, a seguito di un accostamento proposto per primo dal filosofo Immanuel Kant, il termine "rivoluzione copernicana" è stato successivamente usato, in senso lato, anche per designare analoghi processi di capovolgimento dei paradigmi fondamentali che si sono verificati, in momenti storici diversi, in altre discipline scientifiche o filosofiche.
Astronomia e cosmologia medievali Rispetto alla cosmologia e all'astronomia precedente a Copernico, il modello da lui introdotto ebbe una rilevante portata rivoluzionaria. Nel medioevo si presentava infatti una dicotomia: da una parte la cosmologia fisica, basata sul sistema geocentrico e antropocentrico derivato dal De Caelo di Aristotele, teoria coerente ma incapace di spiegare alcuni fenomeni osservabili; dall'altra lastronomia matematica che si fondava sull'Almagesto di Claudio Tolomeo, modello privo di organicità ma adatto a far calcoli e previsioni in ragionevole accordo coi fatti.
La cosmologia fisica veniva insegnata dai naturales (filosofi naturali), e costituiva la descrizione cosmologica considerata vera, accettata e condivisa dalla communis opinio dell'epoca. Docenti d'astronomia matematica erano invece i mathematici, interessati soprattutto alla previsione, mediante il calcolo, delle posizioni dei corpi celesti e alla verifica osservativa di tali previsioni. Lo scopo di questi studi, insegnati in corsi distinti da quelli tenuti dai filosofi naturali, era sia teorico sia pratico. Dal punto di vista teorico, si trattava di spiegare matematicamente fenomeni osservabili (moto retrogrado dei pianeti e variazione delle loro dimensioni apparenti) che erano incompatibili con l'omocentrismo del sistema aristotelico ("salvare i fenomeni"). Sul versante pratico, le conoscenze astronomiche erano fondamentali nella navigazione (orientamento mediante le stelle), per la misurazione del tempo (basti pensare - in epoca moderna, nel 1582 - alla complessa transizione dal calendario giuliano a quello gregoriano) e in tutti gli ambiti dell'astrologia: giudiziaria (utilizzata per la predizione del futuro), medica (sia per prognosi, sia per diagnosi) e meteorologica. Si dovevano redigere cataloghi e mappe stellari, calendari, almanacchi e tavole astronomiche (molto note, in successione, quelle alfonsine, pruteniche e rudolfine). Infine, si costruivano strumenti astronomici (quadranti, sestanti, astrolabi, sfere armillari...) e per la misura del tempo (meridiane).
«Due temi erano comuni a entrambi gli insegnamenti e costituivano il terreno d'incontro di ogni dottrina astronomica: il primo era l'affermazione che la Terra è immobile al centro dell'universo limitato dalla sfera delle stelle fisse; il secondo concerneva le caratteristiche del moto attribuito a tutti i corpi celesti, dalla sfera delle stelle fisse ai pianeti (ivi compresi il Sole e la Luna), attorno alla Terra immobile. Già in Platone (Rep., 617 a) si trova asserito che tale moto è circolare e uniforme; e circolarità e uniformità furono tosto considerate caratteristiche imprescindibili d'ogni moto celeste, data la natura perfetta dei corpi cui inerisce, a differenza dei corpi sublunari, il cui moto naturale è quello non uniforme ma accelerato di caduta rettilinea verso il centro della Terra, per quelli pesanti, o di tendenza rettilinea verso il loro luogo naturale. Salvo che su questi punti, tuttavia, le due dottrine astronomiche, coesistenti nell'insegnamento universitario sin dal periodo medievale, divergevano nettamente e non senza contrasti logici e metodologici.»Francesco Barone, Immagini filosofiche della scienza, Laterza, Bari 1983, p.47. «La difficoltà maggiore di carattere metodologico risultava [...] dalla coesistenza dei due sistemi; ed era una difficoltà già sentita sin dai tempi antichi e acuitasi attraverso le polemiche medievali tra naturales e mathematici, tra cosmologi-filosofi e astronomi puri. Nonostante le polemiche, nondimeno, non s'era trovato rimedio alla difficoltà se non attraverso un compromesso. Salva la verità del sistema cosmologico di stampo aristotelico, si accettava tuttavia anche il sistema tolemaico, purché le ipotesi da esso avanzate per «salvare le apparenze» non avessero alcuna pretesa di una corrispondenza nella realtà.»F. Barone, Op. cit., p.49.
Nel sistema geocentrico ed omocentrico della cosmologia fisica le sfere celesti (27 secondo Eudosso di CnidoGiuseppe Valerio, Genesi ed evoluzione della matematica, Youcanprint, 2017, cap.16 § 7 33 in Callippo di Cizico e 55 nel De coelo di Aristotele) sono invisibili in quanto fatte di cristallo e tutte concentriche alla Terra, immobile al centro. Le sfere in cui sono incastonati i corpi celesti (fatti di etere o quintessenza e quindi incorruttibili ed immutabili) sono otto: rispettivamente quelle della Luna, Mercurio, Venere, Sole, Marte, Giove, Saturno e la sfera delle stelle fisse. All'esterno si trova il «primo mobile, che metteva tutte le altre sfere in movimento, e della cui natura peraltro Aristotele ebbe qualche difficoltà a dare una definizione precisa.»
Nel corso del medioevo venne aggiunto, ancora più esternamente, l'Empireo: «il più alto dei cieli, luogo della presenza fisica di Dio, dove risiedono gli angeli e le anime accolte in Paradiso.» È questa, ad esempio, la descrizione dell'universo fornita da Dante Alighieri nella Divina Commedia.Sotto la superficie della Terra si apriva una «cavità conica in cui nove ordini di diavoli disposti sulle pendici in cerchi sempre più stretti erano il corrispettivo delle nove sfere celesti; Lucifero, incastrato nella punta del cono nel centro esatto della Terra, costituiva la triste estremità della catena. Quindi l'universo del Medioevo, nell'espressione di Lovejoy, non è veramente geocentrico, quanto piuttosto «diavolocentrico». Il centro, un tempo focolare di Zeus, è ora occupato dall'Inferno. [...] La Terra, paragonata ai cieli incorruttibili, rimane relegata al posto descritto da Montaigne: «in mezzo al fango e allo sterco del mondo, attaccata e inchiodata alla peggiore, alla più morta e putrida parte dell'universo, all'ultimo piano della casa.» (Saggi, II, 12)» (Arthur Koestler, I sonnambuli. Storia delle concezioni dell'universo, Jaca Book, Milano 1982¹ 1991², pp.96-97.)
Si è adottata la definizione di cosmologia fisica perché, nel sistema aristotelico, vi è una forte dipendenza tra le due discipline. Il centro della Terra, che è anche centro dell'universo, costituisce il polo verso il quale sono naturalmente attratti tutti i gravi. I corpi materiali sono costituiti da quattro elementi: terra, acqua, fuoco e aria, che hanno una loro sede naturale verso la quale, se allontanativi, tendono spontaneamente a ritornare. I gravi risultano composti dai primi due elementi, terra ed acqua, e si muovono, per loro natura, verso il basso. Analogamente il fuoco tende verso l'alto, mentre l'aria si sposta orizzontalmente. «Si trattava di uno schema semplice, plausibile, di una rassicurante regolarità.»A. Koestler, Op. cit, p.218.
«Di fronte a questo sistema cosmologico si ergeva quello astronomico-calcolatorio fondamentalmente ispirato allAlmagesto di Claudio Tolomeo, anche se ritoccato in oltre un millennio di studi astronomici: cioè il «sistema degli eccentrici e degli epicicli». Ferme restando immobilità e centralità della Terra, i moti planetari venivano in esso spiegati con una maggior fedeltà alle osservazioni, facendo in genereSi tratta, è ovvio, di un'indicazione schematica dei moti planetari. Nel caso del Sole, ad esempio, bastava un eccentrico, o un epiciclo moventesi su un deferente concentrico con la Terra; in altri casi occorreva un epiciclo su un eccentrico (per la Luna) o un'inclinazione variabile del piano dell'epiciclo rispetto a quello del deferente (per Mercurio e Venere), ecc. Per i moti complessi ci si valeva anche di epicicli su epicicli. (Nota in F. Barone, Op. cit., pp.47-48.) ruotare il corpo celeste sulla circonferenza di un cerchio (l'epiciclo) il cui centro ruotava a sua volta lungo la circonferenza di un altro cerchio (l'eccentrico), il centro del quale non coincideva con il centro della Terra. In base al principio dell'uniformità dei moti celesti, tanto la rotazione del pianeta portato dall'epiciclo quanto quella del centro dell'epiciclo sull'eccentrico dovevano avere una velocità (angolare) costante: ma nel calcolo effettivo dei moti planetari, già a partire da Tolomeo, si era stati costretti ad ammettere che l'uniformità del moto sull'eccentrico non era tale rispetto al centro dell'eccentrico stesso, bensì rispetto a un altro punto, detto centro dell'equante, cioè del cerchio che serviva a rendere in qualche modo uniforme un moto che pareva sottrarsi al principio dell'uniformità.»F. Barone, Op. cit., pp.47-48. Il modello tolemaico risultava privo di coerenza interna e a volte, per spiegare proprietà diverse dello stesso corpo celeste (ad esempio, la Luna) non si esitava a ricorrere a combinazioni di epicicli ed eccentrici diversi per dimensioni, velocità o verso del moto. Si trattava, sostanzialmente, di ipotesi ad hoc, modificabili di volta in volta per giustificare matematicamente i dati osservativi, ovvero per "salvare i fenomeni".
Il sistema copernicano La teoria copernicana
La teoria copernicana prende nome da Niccolò Copernico che nel 1543, anno della sua morte, pubblicò il libro De revolutionibus orbium coelestium (Sulle rivoluzioni dei corpi celesti). In esso si postula che il Sole si trovi immobile vicino al centro del sistema solare e dell'universo.«la distinzione fra sistema solare ed universo non è stata chiara fino a tempi recenti, ma estremamente importante nelle controversie cosmologiche e religiose» 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 (che risulta inclinato di circa 23° rispetto alla perpendicolare al piano orbitale terrestre). Copernico introdusse ad hoc anche un terzo moto (fittizio), detto di declinazione, per rendere conto del lentissimo moto circolare dell'asse terrestre rispetto al cielo delle stelle fisse. L'effetto risultante (reale) è un moto di precessione dell'asse terrestre, che compie un giro completo ogni 25.800 anni circa (precessione degli equinozi).