Il metodo scientifico – episodio 4

Ed ecco che, dopo tre articoli che hanno fornito, spero, un buon background per capire quello che succederà da qui in avanti, arriviamo alla figura di Galileo Galilei.
Galileo è famoso per tante cose, ma alcune sovrastano su altre.

Indubbiamente tutti conoscono a grandi linee la sua storia e le sue vicissitudini con la chiesa. Galileo si macchiò infatti di un grave peccato: prese uno strumento che fino ad allora veniva usato per avvistare le navi in lontananza e lo puntò al cielo. Così facendo iniziò l'osservazione degli astri celesti, in primis la Luna. Quello che scoprì fu che gli astri non erano, come prevedeva il modello Aristotelico-Tolemaico, delle entità ultraterrene e perfette, bensì fatti delle stesse sostanze della Terra. Come la Terra, anch'essi avevano delle imperfezioni, valli e monti. Persino il Sole non era più perfetto, ma aveva delle "macchie".
Inoltre appoggiò e contribuì, anche grazie alla sua vicinanza a Keplero e Copernico, allo sviluppo del sistema eliocentrico.
Queste e altre cose gli valsero un bel processo da parte dell'inquisizione che culminò alla fine con l'abiura dei suoi studi.

Ma quello che di più importante ha fatto Galileo, spesso viene oscurato dalla più avvincente storia di persecuzione delle sue idee da parte degli ambienti cattolici.
Galileo, infatti, è il primo vero e proprio Scienziato. É il primo ad aver formulato la possibilità e la necessità di poter descrivere in termini matematici le leggi di natura.
La modellizzazione matematica non è però qualcosa che esiste in natura, ma il fenomeno naturale va, invece, osservato, analizzato e, in base alle osservazioni, è possibile poi ricavarne una legge matematica in grado di descriverla.
Questo processo è ben esemplificato da uno dei suoi esperimenti: quello sulla caduta e il moto dei gravi. Era risaputo che una piuma e una palla di ferro non cadono verso il suolo con la stessa velocità, ma quello che si chiede Galileo, è se esista una legge matematica che possa descrivere la velocità, il tempo e l'accelerazione, o in altre parole, il moto, degli oggetti in caduta.

Per rispondere a queste domande mette a punto l'esperimento del piano inclinato, ovvero uno strumento su cui far rotolare delle sfere di peso conosciuto e di cui potesse regolare l'inclinazione. In questo modo poteva conoscere tutte le grandezze fisiche del processo: la massa dell'oggetto in moto, la distanza percorsa, il tempo impiegato e, dunque, anche la velocità (ricordo a chi dormiva durante le lezioni di fisica che la velocità è il rapporto fra la distanza percorsa e il tempo impiegato a percorrerla). Conoscendo quindi tutte le grandezze in gioco, fu per lui possibile astrarre una regola matematica che descrivesse il moto di questi oggetti.
Per indagare la natura dunque, non basta più la semplice osservazione, ma occorrono sensate esperienze, ovvero esperimenti disegnati a hoc, e necessarie dimostrazioni, ovvero la possibilità di poter descrivere i risultati in termini matematici.
Galileo è il padre del metodo scientifico basato sulla matematica. Ma non solo.
Il metodo introdotto da Galileo prende il nome di metodo induttivo, ed è stato il primo metodo a essere utilizzato in scienza.
Questo metodo si basa su un procedimento abbastanza lineare che in realtà usiamo quotidianamente per la risoluzione di ogni tipo di problema e, spiegato in termini molto semplici, funziona così:

• Si parte dall'osservazione di un fenomeno;
• Si formula un'ipotesi per spiegare il fenomeno;
• Si progettano degli esperimenti per verificare l'ipotesi;
• A questo punto, se i risultati ottenuti dagli esperimenti verificano positivamente l'ipotesi, quest'ultima viene accolta, altrimenti si torna indietro e...
• ...Si formula una nuova ipotesi per spiegare il fenomeno, e così via.
  

É abbastanza facile vedere che questo modo di ragionare viene utilizzato più o meno spesso nella vita di tutti i giorni e, per la maggior parte dei casi, risulta più che efficace.
Ma non sempre, soprattutto nella scienza. La prossima volta vedremo perché!
 
P.s. per chi volesse approfondire in maniera un po’ diversa la storia di Galileo, consiglio questo stupendo monologo teatrale di Marco Paolini:

​Immagini tratte da:
- http://ichef-1.bbci.co.uk/news/560/media/images/66945000/jpg/_66945195_galileo_getty624.jpg
- http://www.italiani.net/images/image/Cultura/Galileo_before_the_Holy_Office-670.jpg
- Discesa, da Wikimedia, Di Sailko - Opera propria, CC BY-SA 3.0, File:Discesa brachistocrona di francesco spighi (firenze 1650-1700) e piano inclinato (firenze XIX sec.).JPG
- Metodo scientifico, da Wikimedia, Di Corneliae - it:Immagine:Metodo scientifico.jpg, CC BY-SA 3.0, File:Metodo scientifico.svg

Quale è il dinosauro che più ha terrorizzato l’infanzia dei bambini? Probabilmente chi ha risposto “il T-Rex” ha dato la risposta giusta. Oltre a essere uno dei terrori del Cretaceo, questa specie è una delle forme di vita più affascinanti da studiare. Il Tyrannosaurus rex dà il nome a una branca, detta Tirannosauroide, che comprende molti dinosauri carnivori davvero letali ma certamente più piccoli del sopracitato rex, tra i quali spiccano l’Eotyrannus lengi (considerato il ghepardo del Cretaceo) e i più grandi Gorgosaurus, Albertosaurus, Tarbosaurus e Daspletosaurus. Prima dell’avvento del rex nell’Asia centrale, nell’Asia orientale e nell’America settentrionale, questo gruppo era costituito da esemplari di dimensioni moderate che dovevano interfacciarsi con i grandi allosauri, ceratosauri e spinosauri, in tal senso considerabili come predatori secondari.

Le formazioni geologiche dell’America settentrionale e dell’Asia, datate al Campaniano e al Maastrictiano, si presentano con abbondanti resti di tirannosauridi di grandi dimensioni, correlati all’assoluta assenza di altri grandi predatori; i tirannosauridi risultano essere i migliori carnivori dei restanti 20 milioni di anni di Cretaceo. L’assenza di tracce e fossili di Allosauro, abbondantissimi fino al Campaniano, non è ancora stata spiegata; contrapposta all’assenza di altri carnivori, le potenziali prede sono numerosissime: ceratopsidi, pachicefalosauri, hadrosauri, ankylosauri, nodosauridi, titanosauridi, therizinosauridi, ornithomimosauridi, dromaeosauridi, oviraptorosauri e troodontidi. Alcune ipotesi spiegano la mancanza di altri carnivori con il riempimento delle varie nicchie predatorie durante la crescita degli esemplari di grandi dimensioni, una vera e propria specializzazione legata all’età. Le dimensioni dei rex hanno sempre destato grossi dubbi riguardo le alimentazioni di questo grande carnivoro. Poteva il rex procurarsi l’enorme quantitativo di cibo di cui aveva bisogno per vivere? La maggior parte delle possibili prede sopracitate possedevano armi di difesa molto efficaci contro i predatori, tra le quali corna appuntite, pugnali e mazze in fondo alla coda, artigli affilati, un’enorme stazza o, semplicemente, la vita in branchi affiatati.

Ogni attacco poteva quindi risultare fatale al T. Rex, motivo per cui molti scienziati proposero per il “terrore” del Cretaceo una vita da spazzino, specializzato cioè, nella pulizia del suo habitat da carcasse di animali morti naturalmente o malati. In tal senso il rex sarebbe stato un vero e proprio guardiano del proprio territorio, permettendo una rigogliosa e tranquilla prosperità della fauna erbivora. Questa proposta è funzionale e al tempo stesso un po’ romantica, lo ammetto, ma potrebbe spiegare l’utilità nel rex di uno dei morsi più forti della storia del pianeta, utile quindi sia per uccidere sia per fracassare e ingurgitare muscoli, ossa, corna e quant’altro. Un’altra osservazione che potrebbe avvalorare tale ipotesi è l’incapacità degli esemplari adulti di Tyrannosaurus rex di lanciarsi in veloci inseguimenti; tale limitazione è dovuta alla mancanza di una muscolatura adatta alla corsa e di metodi utili per il bilanciamento dell’enorme massa. Alcuni studi hanno ipotizzato che una caduta in fase di corsa di un esemplare adulto avrebbe potuto essere fatale. Tale osservazione limita le possibili prede del grande carnivoro agli erbivori più lenti ma sfortunatamente anche più corazzati. Forse leggendo queste righe sarà più semplice tranquillizzare i bambini più paurosi: potremo dire loro che il temibile T. Rex non era il cattivo dell’era dei dinosauri, quanto invece, il guardiano di un ambiente rigoglioso.

Immagini tratte da: 
1. Wikipedia Italia, Di Marcin Polak from Warszawa / Warsaw, Polska / Poland - Tyranozaur RexUploaded by FunkMonk, CC BY 2.0, voce "Tyrannosaurus Rex"
2. Wikipedia Italia, Di Jakub Hałun - File:Allosaurus in Bałtow.jpg, GFDL, voce "Allosaurus"
3. https-//i.ytimg.com/vi/HWBLS0u1L0g/maxresdefault.jpg