LA FISICA

Nella scienza medievale, come per i Greci, la fisica comprendeva lo studio di «tutte le cose che mutano» o, per usare la terminologia aristotelica, di tutte le cose del mondo della generazione e della corruzione. Nel mondo islamico lo studio della fisica (Tabī‘īyāt), più di quello di qualsiasi altra scienza, seguì nelle sue linee fondamentali gli insegnamenti di Aristotele. La maggior parte dei problemi posti dai filosofi e scienziati musulmani in questo campo fu impostata all’interno della cornice delle dottrine di forma e materia, di potenza e atto, delle quattro cause e della teleologia. Aristotele non fu, ovviamente, seguito in ogni dettaglio, specialmente sulla questione del moto. Molti autori musulmani, seguendo l’esempio di Giovanni Filopono, furono severamente critici nei confronti di Aristotele e formularono vari concetti nuovi, come quello di impetus, che ebbe un ruolo importante nei mutamenti che si sarebbero verificati più tardi nell’intera struttura della fisica in Occidente.
Ci furono anche filosofi antiaristotelici, come Rhazes, il cui approccio allo studio della natura differì sostanzialmente da quello dello Stagirita. Poiché tali critici, a ogni modo, adottarono di solito la prospettiva ermetica e alchemica, non possiamo classificare le loro dottrine come fisica nel senso in cui il termine è inteso nella scienza peripatetica o in quella moderna. Ci furono anche gli illuminazionisti, i quali come Plotino costruirono una fisica fondata sul simbolismo della luce; neppure essi, strettamente parlando, hanno molto in comune con i fisici, quanto piuttosto con i “teosofi” e con gli gnostici, di cui generalmente condivisero le prospettive.
Molte delle “nuove” idee riguardanti il tempo, lo spazio, la natura della materia, la luce, e altri elementi fondamentali della fisica medievale provennero non dai filosofi, che erano soprattutto legati alle idee dei loro predecessori greci, quanto piuttosto dai teologi, che di solito si opponevano ai peripatetici. Negli scritti di teologi come Abū’l-Barakāt al-Baghdādī, di Fakhr al-Dīn al-Rāzī e di MuHammad al-Bāqillānī, che può essere considerato il “filosofo della Natura” della scuola asharita dominante della teologia sunnita, si trovavano dottrine di notevole interesse. I teologi si allontanarono dalla via dei peripatetici e divennero i fondatori di una visione del mondo distinta. Pur essendo legati, come teologi, a quei problemi connessi con la fede, non erano però limitati alle premesse della filosofia peripatetica e furono perciò fra i critici più severi della fisica aristotelica, gran parte della quale rifiutarono in favore di una diversa concezione del tempo, dello spazio e della causalità.
Lo studio della fisica sia fra i filosofi sia fra i teologi era fondato sul ragionamento, e non dipendeva generalmente dall’osservazione diretta. A differenza dei secoli posteriori, quindi, nel periodo medievale non furono i razionalisti, ma gli gnostici e gli alchimisti, ad appellarsi all’osservazione diretta della Natura. Eppure, per l’ultimo gruppo, gli aspetti esteriori e fisici delle cose non servivano come dati per l’analisi razionale, ma piuttosto come l’occasione per l’intellezione e la “reminiscenza”; i fenomeni della Natura erano per loro simboli, non semplicemente fatti.
C’era anche un terzo gruppo che osservava ed eseguiva esperimenti, e in tal modo cercava di analizzare il significato degli aspetti sensibili della Natura. In questo gruppo c’erano vari importanti studiosi di ottica, come Qutb al-Dīn al-Shīrāzī, e il più famoso fra tutti i fisici musulmani, Alhazen, e inoltre al-Bīrūnī, che determinò il peso specifico di alcuni minerali, e Abū‘l-Fatá ‘Abd al-Raámān al-Khāzīnī, che si occupò anche della misurazione di densità e gravità. Questa sorta di fisica, che assomiglia alle opere di Archimede – almeno nell’approccio, se non sempre nelle tecniche e nei risultati -, è molto interessante dal punto di vista della scienza moderna, il cui approccio unilaterale alla Natura si basa su una prospettiva in qualche modo simile. Ma dal punto di vista della civiltà islamica tali studi, così come quelli che hanno come argomento automi e vari tipi di macchine, occupano una posizione secondaria e periferica nello schema totale della conoscenza. Essi dovrebbero sempre essere considerati in tal modo, quindi, se la civiltà islamica medievale dev’essere vista nella sua propria prospettiva. Trasformare la periferia in centro e il centro in periferia equivarrebbe a distruggere le relazioni fondamentali su cui si fondava l’armonia delle scienze del mondo medievale. Studi come l’Ottica di Alhazen, che dal punto di vista moderno dello «sviluppo progressivo della scienza» possono apparire della massima importanza, non sono mai stati al centro della vita intellettuale islamica, la quale ha focalizzato il suo interesse sugli aspetti immutabili più che su quelli mutevoli della manifestazione cosmica. Questi studi sono, certamente, molto interessanti per la scienza islamica, ma non dovrebbero mai essere considerati sinonimi di essa.
Alhazen è indubbiamente il più grande studioso di ottica fra Tolomeo e Witelo. Egli fu un eminente matematico e astronomo e anche un filosofo, oltre a essere un fisico i cui risultati hanno indotto taluni autori moderni a considerarlo il più grande tra gli studiosi medievali di fisica.
Alhazen dette contributi significativi allo studio del moto, nel cui ambito scoprì il principio d’inerzia, alla fisica celeste e alla scienza della statica, ma soprattutto trasformò lo studio dell’ottica facendone una nuova scienza. Prima di lui gli scienziati musulmani conoscevano l’Ottica di Euclide, col commento di Teone, le opere di Erone e di Archimede, gli studi sugli specchi curvi di Antenio e i notevoli studi sulla rifrazione di Tolomeo. L’Ottica di Euclide, di fatto, fu conosciuta in Occidente attraverso il commento di al-Kindī nel De Aspectibus. Anche medici musulmani come Hunain ibn Ishāq e al-Rāzī studiarono l’occhio in maniera indipendente, ma in generale furono più o meno seguite le fonti greche.
Ovviamente anche Alhazen dipese da tali fonti, da Euclide e da Tolomeo, dalla Meteorologia di Aristotele e dalle Coniche di Apollonio, ma trasformò la base dello studio dell’ottica e ne fece una disciplina ben ordinata e definita. Egli combinò un elaborato trattamento matematico con modelli fisici ben concepiti e con una accurata sperimentazione. Come Archimede, fu un fisico sia teorico che sperimentale. Fece esperimenti per determinare il moto rettilineo della luce, le proprietà delle ombre, l’uso delle lenti, la camera obscura, che studiò matematicamente per la prima volta, e molti altri fenomeni ottici essenziali. Possedette anche un tornio, con cui costruì lenti e specchi curvi per i suoi esperimenti.
Nella catottrica, in cui i Greci avevano già compiuto importanti scoperte, il contributo notevole di Alhazen fu nello studio di specchi sferici e parabolici. Egli studiò l’aberrazione sferica e si rese conto che in uno specchio parabolico tutti i raggi vengono concentrati in un punto, cosicché esso è il tipo migliore di specchio ustorio. Il problema di Alhazen nell’Ottica è di fatto connesso alla riflessione su una superficie sferica: da due punti sul piano di un cerchio tracciare linee che s’intersechino in un punto sulla circonferenza e che formino angoli eguali con la normale a quel punto. Ciò conduce a un’equazione di quarto grado, che egli risolse con l’intersezione di un’iperbole e di un cerchio.
Nel campo della rifrazione i suoi contributi sono più eminenti. Egli applicò il rettangolo delle velocità alla superficie di rifrazione vari secoli prima di Newton, e credette nel principio del «tempo minimo». Fece esperimenti accurati immergendo un cilindro graduato in acqua per misurare l’angolo di rifrazione. Pur avendo familiarità con la funzione del seno, Alhazen preferì lavorare con corde; in caso contrario avrebbe scoperto con ogni probabilità la legge di Snell, che scoprì per piccoli angoli, dove l’angolo stesso può essere sostituito approssimativamente al seno. Studiò anche la rifrazione attraverso cilindri e sfere di vetro, e cercò di determinare l’effetto d’ingrandimento delle lenti piano-convesse.
Il terzo campo dell’ottica in cui Alhazen fece scoperte significative fu quello dei fenomeni atmosferici. Qui egli determinò l’entità della rifrazione atmosferica misurando la distanza di una stella fissa dal polo al tempo del suo sorgere e allo zenit con l’aiuto di un’armilla. Suscitarono in lui un grande interesse anche i fenomeni dell’alba e del crepuscolo e l’apparente mutamento di dimensioni del Sole e della Luna all’orizzonte, e li spiegò dopo aver fatto un’ analisi molto approfondita. Egli stabilì che il crepuscolo finisce quando il Sole si trova 19° al di sotto dell’orizzonte. Egli dimostrò molto interesse anche per gli arcobaleni e, pur non applicando a essi la rifrazione, spiegò l’arcobaleno sulla base del principio della riflessione in modo più completo di Tolomeo.
Infine, fra i suoi contributi si deve menzionare lo studio della fisiologia dell’occhio e del problema della visione. Come i suoi contemporanei Avicenna e al-Bīrūnī, Alhazen credeva che nel processo della visione la luce vada dall’oggetto all’occhio. Egli analizzò inoltre la funzione dell’occhio come lente e cercò di svelare il mistero della visione combinando le sue conoscenze di fisica e di medicina. Il suo studio della fisiologia e delle malattie dell’occhio appartiene tanto alla storia della medicina islamica quanto a quella dell’ottica stessa.
Dopo Alhazen nel mondo musulmano ci fu un declino nello studio dell’ottica, tanto che nel VI/XII secolo anche un grande scienziato come Nasīr al-Dīn al-Tūsī non conosceva i suoi contributi. Soltanto nel VII/XIII secolo, quasi certamente in seguito all’influenza della filosofia dell’Illuminazione di Suhrawardī, lo studio dell’ottica ridivenne popolare e di fatto sorse in Persia una nuova branca della scienza chiamata scienza dell’arcobaleno. Qutb al-Dīn al-Shīrāzī, che fu anche un commentatore di Suhrawardī, dette la prima spiegazione qualitativa corretta dell’arcobaleno, affermando che esso è causato sia dalla riflessione sia dalla rifrazione. Il suo discepolo Kamāl al-Dīn al-Fārsī scrisse un commento al capolavoro di Alhazen in ottica, l’Ottica (Kitāb al-manāüir), e portò lo studio dell’ottica al suo ultimo brillante periodo nel mondo musulmano. Nel frattempo gli scritti di Alhazen stavano diventando ben noti in Occidente, e particolarmente la sua Ottica ebbe un profondo effetto su ogni studioso di tale disciplina. Il suo magnum opus, Opticae Thesaurus, in latino, fu stampato nel X/XVI secolo e la sua influenza è visibile negli studi di ottica di Keplero.
Contemporaneo di Alhazen, ma originario della parte orientale del mondo islamico, nella Persia orientale, al-Bīrūnī fu forse il più grande compilatore e studioso in questo fecondo periodo della storia islamica, ed ebbe una conoscenza della geografia, della cronologia e delle religioni comparate che rimase insuperata nel mondo islamico.
Fu anche l’astronomo e matematico più eminente del suo tempo: i suoi Elementi di astrologia rimasero per secoli un libro di testo nell’ insegnamento del Quadrivium, mentre la sua opera astronomica principale, il Qānūn al-Mas‘ūdī, è senza dubbio il testo più ampio dell’astronomia islamica. Talune altre sue opere astronomiche contengono parametri dell’astronomia babilonese che non compaiono in alcune opera greca ancora esistente.
Al-Bīrūnī fece anche uno studio approfondito della filosofia e della fisica. Benché la maggior parte delle sue opere filosofiche sia andata perduta, vi sono pochi dubbi sul fatto che egli si sia opposto su molti punti alla scuola peripatetica. Nelle sue lettere ad Avicenna, che sono fortunatamente sopravvissute, al-Bīrūnī discute e critica, con la sua solita lucidità, alcuni fra i principi fondamentali della fisica peripatetica che erano dominanti nell’insegnamento della maggior parte delle scuole dell’epoca. Egli dimostra un’autonomia considerevole rispetto alla filosofia aristotelica, ed è severamente critico nei confronti di vari punti della fisica peripatetica, come la questione del tempo e dello spazio, che egli attacca non solo appellandosi alla ragione ma anche attraverso l’uso dell’osservazione.
Al-Bīrūnī s’interessò molto anche alla questione del possibile moto della Terra attorno al Sole, e scrisse su di essa anche un libro, che è andato perduto. Come astronomo si rese conto che questa questione era un problema non di astronomia ma di fisica. Egli quindi diresse l’attenzione degli studiosi di fisica sul problema, ed egli stesso studiò le implicazioni fisiche del sistema eliocentrico. Alla fine della sua vita, dopo molti anni di neutralità su questa questione, si decise finalmente a favore del sistema geocentrico, non per ragioni astronomiche, ma perché la fisica dell’eliocentrismo gli parve impossibile.
Una serie di fisici notevoli seguirono ad Alhazen e ad al-Bīrūnī e ne continuarono gli studi specialmente nella meccanica, nell’idrostatica e in branche affini della fisica. Proseguì anche la critica alla teoria del moto dei proietti di Aristotele lungo linee fissate da Avicenna, le quali condussero agli importanti studi di Avempace e di altri filosofi e scienziati musulmani posteriori, che esercitarono una grande influenza sulla meccanica medievale latina. In questo campo gli scienziati musulmani svilupparono la teoria dell’«inclina¬zione», e gettarono le basi della teoria dell’impetus e del concetto di momento, che furono ulteriormente elaborati da posteriori scienziati medievali in Occidente. Inoltre il tentativo di Avempace di quantificare il moto dei proietti considerando la velocità proporzionale alla differenza fra la forza e la resistenza più che al loro rapporto è molto importante alla luce del posteriore tentativo di Bradwardine e della scuola mertoniana di descrivere quantitativamente il moto.
Fra i posteriori fisici musulmani, uno dei più importanti è Abū ’l-Faøf ‘Abd al-Rahmān al-Khāzinī, originariamente uno schiavo greco che fiorì a Merv all’inizio del VI/XII secolo, e che continuò lo studio della meccanica e dell’idrostatica nella tradizione di al-Bīrūnī e degli scienziati anteriori. Scrisse anche varie opere di astronomia e di fisica, fra cui il Libro della bilancia della saggezza, che è forse l’opera musulmana più importante sulla meccanica e l’idrostatica, e specialmente sullo studio dei baricentri. Gli scienziati musulmani ebbero sin dall’inizio familiarità con lo scritto di Erone Sull’ascesa di cose pesanti, il quale esso stesso riflette una qualche influenza di Archimede. E benché non esista a tutt’oggi alcuna prova di una traduzione in arabo dei Mechanica pseudoaristotelici o dell’ Equilibrio dei piani di Archimede, fra i fisici musulmani si rileva l’influenza sulle opere di statica di entrambe le opere e di entrambe le scuole. Già assai presto il Liber Karatonis di Thābit ibn Qurrah dimostra la presenza dell’influenza di queste scuole greche, ed è molto interessante il fatto che in quest’opera Thābit ibn Qurrah cerchi di derivare la legge della leva da regole di dinamica seguendo la tradizione pseudoaristotelica, con un’enfasi sulla dinamica e sui baricentri che era in contrasto con l’impostazione di Archimede.
L’interesse per la meccanica e specialmente per le leggi delle macchine semplici si riscontra anche negli scritti dei Banū Mūsā e in alcuni dei trattati apocrifi attribuiti ad Avicenna, mentre lo studio dell’idrostatica fu coltivato con grande successo da al-Bīrūnī e anche da ‘Umar Khayyām. Al-Khāzinī segna un ulteriore sviluppo in questa scuola. Egli combinò l’interesse per l’idrostatica con quello per la meccanica e si concentrò particolarmente sul concetto di centro di gravità nella sua applicazione alla bilancia. Fu seguito nei suoi sforzi un secolo dopo da Abū’l-‘Izz al-Jazarī, il cui Libro della conoscenza di dispositivi geometrici ingegnosi è l’opera definitiva di meccanica nel mondo islamico. Egli fu seguito a sua volta da Qayöar al-Hanafī, che fu particolarmente esperto sulla meccanica della ruota ad acqua. Fu lui a costruire il famoso globo celeste conservato oggi al Museo Nazionale di Napoli.
I musulmani, come fecero dello studio dell’arcobaleno una scienza separata, così crearono una scienza separata della bilancia, nella quale al-Khāzinī fu il maestro incontestato. Il suo Libro della bilancia della saggezza è l’opera principale in questa scienza, nella quale egli discute le opinioni di studiosi anteriori, fra cui al-Rāzī, Khayyām e al-Bīrūnī. È particolarmente interessante il fatto che al-Khāzinī descrive uno strumento che, secondo lui, al-Bīrūnī avrebbe utilizzato nelle sue famose determinazioni dei pesi specifici di varie sostanze, poiché lo stesso al-Bīrūnī non rivelò mai il metodo attraverso cui pervenne ai suoi risultati.
Al-Khāzanī fornisce un’esposizione particolareggiata della teoria della bilancia, dei centri di gravità e del modo generale di applicare la bilancia, al fine di determinare il peso specifico di corpi composti da una o due sostanze. La scelta che presentiamo qui sotto dal Libro della bilancia della saggezza – il cui titolo stesso è una reminiscenza della bilancia cosmica dell’alchimia jābiriana, ma è applicato qui specificatamente a problemi fisici – dimostra la sofisticazione che l’uso della bilancia raggiunse tra i fisici musulmani.
Il lettore moderno potrebbe chiedersi, a proposito di uomini come Alhazen, al-Bīrūnī o al-Khāzinī, quali sarebbero le loro reazioni nei confronti della scienza moderna. Considererebbero questo tipo di scienze la continuazione e il perfezionamento di ciò che essi hanno iniziato ovvero – come si esprimono solitamente gli storici moderni – un esempio del «progresso delle idee»? La difficoltà nel rispondere alla domanda in termini moderni consiste nel fatto che oggi il tempo storico ha assunto un significato quantitativo, mentre la natura qualitativa della storia stessa è stata quasi dimenticata. Di fatto anche un fisico come Alhazen visse in un ambiente spirituale e psicologico completamente diverso da quello del moderno esperto di ottica. Nel mondo in cui egli visse, i fenomeni della Natura non erano ancora completamente separati dai loro archetipi: la luce ricordava ancora all’uomo l’Intelletto divino, anche se egli compiva con essa esperimenti quantitativi. Ci si può chiedere anche se Alhazen, qualora fosse vissuto nel nostro secolo, sarebbe diventato un fisico moderno. La risposta è che, poiché nel tempo c’è qualcosa di “definito” e di “assoluto” – ossia il V/XI secolo è qualitativamente diverso dal nostro -, il tempo storico non è il tempo reversibile della fisica classica, e l’Alhazen del V/XI secolo non potrebbe essere meta-fisicamente lo stesso essere, con gli stessi poteri e facoltà, se fosse collocato improvvisamente nel XX secolo.
Se, nondimeno, l’idea di portare Alhazen o al-Bīrūnī nel XX secolo potesse essere realizzata, la reazione più probabile di questi uomini di fronte alla scienza moderna sarebbe una reazione di sorpresa riguardo alla posizione che la scienza quantitativa è giunta a occupare oggi. Alhazen e al-Bīrūnī furono in grado di praticare un tipo di scienza che potrebbe essere definita “progressiva”, pur continuando a restare all’interno di una visione del mondo “non progressiva”, perché per loro tutta la scientia era subordinata alla sapientia. La loro scienza quantitativa era soltanto una interpretazione di un segmento di Natura, non l’interpretazione della sua totalità. La matrice della loro visione del mondo restava immutabile, anche quando perseguivano il loro studio del mondo del divenire e del mutamento. La sorpresa che gli scienziati della natura musulmani medievali proverebbero, se venissero posti di fronte alla scienza moderna, non scaturirebbe dal riconoscimento del “progresso” delle idee che loro avevano iniziato, bensì dal vedere il completo ribaltamento dei rapporti. Essi vedrebbero che il centro della loro prospettiva è stato reso periferico e che la periferia è diventata centrale; sarebbero stupiti nell’apprendere che la scienza “progressiva”, che nel mondo islamico è sempre rimasta secondaria, è ora divenuta in Occidente quasi tutto, mentre la scienza o saggezza immutabile e “non progressiva” che era allora primaria si è ridotta oggi a quasi nulla.

[Brani tratti da: Seyyed Hossein Nasr, Scienza e civiltà nell’Islam, Irfan Edizioni – per gentile concessione dell’editore]
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