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di Luigi Mennataccuino matematico

26/12/2023

Keplero e l’armonia dell’Universo

Cercare la conoscenza nel cielo.

La grandezza e le evoluzioni del cielo stellato hanno affascinato certamente ogni occhio umano dall’inizio dei tempi. La disposizione delle stelle ha acceso la fantasia degli uomini che, cercando di dare un ordine al caos, ne hanno codificato i movimenti prima con racconti, poi con leggi matematiche sempre più precise. Ed effettivamente, ci si accorse, la strategia di usare algoritmi per descrivere il cielo funzionava molto bene. Il cielo cioè rispettava le leggi degli uomini e gli uomini erano in grado di decodificare i movimenti del cielo e anticipare le mosse degli astri.

L’ambizione di prevedere il futuro tramite le osservazioni e i propri calcoli presuppone però il convincimento che ci sia una realtà che noi possiamo comprendere. È evidente che il cielo si presta particolarmente bene a rinforzare tale convinzione: il moto degli astri è infatti ordinato e - per quanto complesso - non risente di attriti.

Tuttavia sembra quasi che ci sia una realtà perfetta e una realtà corrotta visto che le leggi matematiche e gli algoritmi si accordano al movimento del cielo ma non funzionano a terra. Tale difficoltà è descritta da Platone nel celebre mito della caverna secondo cui la realtà è essenzialmente ideale. Solo il filosofo - colui che ama il sapere - è in grado di liberarsi dalle catene dell’esperienza soggettiva per accedere al sapere oggettivo. Raffaello infatti raffigura nella “Scuola di Atene” Platone nell’atto di indicare il cielo.  
Tale sapere oggettivo continua poi, nel medioevo, ad avere sede nel cielo. Il cielo però è diventato la sede di Dio e della vita eterna.

La vita che viviamo è una pallida ombra della luce che si potrà apprezzare durante la vita eterna. Ancora una volta è da considerarsi più significativa una vita ultraterrena, eterna, governata da leggi perfette, piuttosto che pochi anni vissuti tra fame e malattie in una terra difficile da decodificare, governata da leggi oscure e incerte. Solo grazie alla teologia e all’esistenza di Dio si riusciva a garantire la coerenza della verità. Continua ad esserci quindi una asimmetria tra oggettivo e soggettivo, tra vero e corrotto, tra il cielo e la terra.

L’armonia dell’Universo

Arriviamo velocemente a Keplero. Difficile inquadrare, usando le categorie contemporanee (scientifico/umanistico), non solo Keplero ma anche tutti gli scienziati del Seicento e del Settecento.
Se pensiamo che Newton si occupava di esoterismo, Galileo scriveva oroscopi (e ci guadagnava pure parecchio) non avremo difficoltà a dedurre che i temi magici, esoterici, alchemici e meravigliosi convivevano benissimo con quelli scientifici (per una bella e approfondita trattazione consiglio “Il tempo dei maghi” di Paolo Rossi).
Il nome di Keplero si trova scritto in ogni testo scolastico di fisica e di scienze del mondo e ogni docente di fisica interroga ogni anno ogni proprio studente sulle tre leggi di Keplero avendo come obiettivo quello di enfatizzare il trionfo della razionalità e del metodo scientifico che finalmente, nel ‘600, si impone nella società quale metodo per interpretare il mondo. E invece la storia e gli obiettivi di Keplero sono molto diversi da quelli che potremmo immaginare oggi.

La terza legge di Keplero dei moti planetari, secondo la quale esiste una proporzione tra il quadrato dei tempi di rivoluzione dei pianeti e il cubo della loro distanza media dal sole, viene presentata nel 1618 nel Harmonices Mundi. A scuola va certamente sottolineata l’importanza di una tal legge che si applica ad ogni pianeta e che si esprime attraverso una forma elegante e compatta. L’obiettivo di Keplero, come quello degli antichi, è ancora quello di costruire un modello coerente dell’Universo. Ricordiamo che, in epoca medievale, la formazione scolastica delle arti liberali avveniva attraverso lo studio del “quadrivio”: aritmetica, geometria, astronomia e musica. Il testo di Keplero contiene tutte e quattro queste discipline. L’Harmonices Mundi è un testo sicuramente molto particolare. Secondo alcuni storici addirittura non riveste un effettivo interesse scientifico. Lo stesso Newton non si accorse della presenza della terza legge presentata per la prima volta in questo libro che infatti era dedicato alla musica.

Bisogna sapere che sin dall’antichità (pensiamo, per esempio, a Pitagora) si era convinti che i moti dei corpi celesti fossero regolati da precise proporzioni numeriche, le stesse proporzioni che regolano, d'altra parte, anche la teoria musicale. Dunque, era facile convincersi che i pianeti, percorrendo le loro traiettorie periodiche, producano frequenze sonore, suoni, che, tutti insieme, generano un'armonia musicale. La convinzione, ripeto, era radicata già molto prima di Keplero, tanto che Shakespeare ne fa cenno nel Mercante di Venezia in forma poetica trattandola come assodata.

Come s’adagia soffice la luna
col suo riflesso sopra questo poggio.
Noi ci sediamo qui,
e lasciamo che l’armonia dei suoni
s’insinui dolce dentro i nostri orecchi.
La notte con la sua morbida quiete
S’addice ad una dolce melodia.
Vieni, Gessica, siedi, guarda l’immensa
Distesa del cielo
Come scintilla di patène d’oro:
non c’è una stella, per quanto
minuscola,
che non canti con una voce d’angelo
nel suo moto orbitale, e non s’unisca
sempre cantando in coro ai cherubini
dagli occhi giovani.
E questa musica
Sta pur nella nostra anima
Immortale,
anche se noi non possiamo sentirla,
finché resta racchiusa in questo
involucro nostro d’argilla, rozzo e
corruttibile.
(atto V)

Persino Cicerone ne parla nel Somnium Scipionis, libro VI del De re publica, cap. 18.
«Movimenti così grandiosi non potrebbero svolgersi in silenzio, e la natura richiede che le due estremità risuonino, di toni gravi l'una, acuti l'altra. Ecco perché l'orbita stellare suprema, la cui rotazione è la più rapida, si muove con suono più acuto e concitato, mentre questa sfera lunare, la più bassa, emette un suono estremamente grave; la Terra infatti, nona, poiché resta immobile, rimane sempre fissa in un'unica sede, racchiudendo in sé il centro dell'universo. Le otto orbite, poi, all'interno delle quali due hanno la stessa velocità, producono sette suoni distinti da intervalli, il cui numero è, possiamo dire, il nodo di tutte le cose; imitandolo, gli uomini esperti di strumenti a corde e di canto si sono aperti la via per ritornare qui, come gli altri che grazie all'eccellenza dei loro ingegni, durante la loro esistenza terrena, hanno coltivato gli studi divini. 
Le orecchie degli uomini, riempite di questo suono, diventarono sorde, né infatti vi è in voi un altro senso più debole.
»

La forma con cui oggi presentiamo agli studenti la terza legge è la seguente:

Il fatto che gli esponenti fossero 3 e 2 era per Keplero una ulteriore conferma in quanto in accordo con il sistema pitagorico che si basava sulla proporzione sesquialtera (il rapporto 3/2). Keplero fece di questa convinzione una sua ossessione. La ricerca di una proporzione esatta e precisa gli permise - dopo 22 anni di studi - di identificare per ogni pianeta una propria “musica”. Keplero riuscì a determinare, grazie a questa legge, l'anello di congiunzione tra l'armonia del mondo e la musica del cielo. Scrisse, nell'introduzione al quinto libro: "Posso ben aspettare 100 anni un lettore che comprenda ciò che ho scoperto, se Dio ha aspettato 6000 anni qualcuno che sapesse meditare la sua creazione!"

 

Risorse consigliate

Dalla terra alle lune di Piergiorgio Odifreddi, 2017, Rizzoli

Il tempo dei maghi di Paolo Rossi, 2006, Raffaello Cortina Editore

La matematica degli dei e gli algoritmi degli uomini di Paolo Zellini, 2016, Adelphi

Armonia cosmiche e musica delle sfere: scienze, filosofia e religione

Kepler and the Music of the Spheres (video creato dal una classe del Liceo Carducci, Bolzano)

 

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Questo spazio è dedicato alla matematica che si incontra a scuola e che comunica con il mondo anche fuori dalla scuola. Uno spazio in cui si parla di matematica anche a chi matematico non è.
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L'autore


Ha conseguito un Dottorato in Didattica della Matematica all’Università di Palermo. Insegna Matematica e Fisica in un Liceo musicale. 
Organizza e tiene incontri di formazione con gli insegnanti di ogni ordine e grado per discutere di insegnamento/apprendimento della matematica.
Ha approfondito i temi relativi ai rapporti tra matematica e strumenti, in particolare quelli digitali.