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Cosmologia araba

Nell’astronomia islamica la struttura geometrica dell’Universo è quella descritta nell’Almagesto e nel Planisfero di Tolomeo: la Terra al centro dell’Universo ed otto sfere concentriche, una per ogni pianeta conosciuto, che servono a fornire un modello fisico della realtà.

L’Almagesto era noto anche agli arabi, in quanto era stato tradotto più volte fra VIII e IX secolo in siriano e in arabo; tali traduzioni correggevano, completavano ed aggiornavano i contenuti da un punto di vista sia pratico che teorico e diedero vita presso la comunità astronomica araba a commenti critici.

La cosmologia tolemaica si basava su una serie di sfere rigide e concentriche racchiuse una nell’altra, sulle quali i pianeti ruotano di moto uniforme, dove alla massima escursione di un pianeta seguiva immediatamente il punto più vicino della sfera del pianeta immediatamente esterno. Per riprodurre i moti apparenti dei pianeti esterni (il loro moto retrogrado), Tolomeo introdusse i deferenti in posizioni eccentriche rispetto alla Terra ed ipotizzò che i moti dei corpi celesti fossero uniformi rispetto all’equante. Si tratta di un punto immagine decentrato rispetto al centro della sfera celeste dal quale il Sole, ruotando intorno alla Terra, sperimenta un moto circolare uniforme.

Molti astronomi arabi consideravano quest’ultimo concetto inaccettabile per tre motivi: anzitutto l’equante toglieva perfezione al modello dato che era un artifizio per conservare il moto circolare uniforme, in secondo luogo era necessario proiettare il modello, e quindi le sfere, nella loro realtà fisica ed infine non risolveva il problema della variazione della distanza lunare intrinseco al modello Tolemaico. Secondo Tolomeo infatti il sistema di epicicli avrebbero portato ad una variazione massima del diametro lunare in cielo di un fattore due (fra apogeo e perigeo); un valore che non ha mai avuto alcun riscontro pratico con le osservazioni.

Alcuni astronomi si dedicarono allo studio di modelli planetari diversi da quello tolemaico e proposero una soluzione alternativa per ovviare a questi problemi, anche se spesso si trattava solo di disquisizioni filosofiche. Una prima critica avvenne da al-Haytham (965 – 1039) che si spinse a dichiarare sbagliati i modelli planetari; propose un modello dell’Universo basandosi su un proprio calcolo delle distanze planetarie, inserendo una nona sfera.

Averroè (1126 – 1198) avanzò a una critica ancora più estrema, ma propose un modello che però non era conciliante con la realtà dei moti celesti, al contrario sembra che al-Shātir (1304 – 1375) riuscì a eliminare l’equante, ma quale fu la sua soluzione rimase ignota all’Europa.

Doodle di Al-Tusi
Il doodle che Google ha dedicato ad Al-Tūsī. Fonte: www.google.com

Al-Tūsī (1201 – 1274), autore nel XIII secolo di una delle ultime revisioni critiche all’Almagesto e già direttore dell’osservatorio di Maragha, nel suo modello cosmologico mantenne la Terra al centro dell’Universo ma sostituì l’equante di cui era fortemente dubbioso, con un sistema di epicicli molto simili a quelli proposti da Copernico in rotazione uniforme; questa particolare soluzione portò gli arabi alla formulazione di un teorema, noto come coppia di al-Tūsī, che venne citato anche nel Commentariolus di Copernico 300 anni dopo.

Animazione della coppia di al-Tusi
Animazione della coppia di al-Tusi: i due cerchi inscritti sono di diametro uno il doppio dell’altro.

La coppia di al-Tūsī era un dispositivo teorico in cui venne dimostrato come un moto oscillatorio e rettilineo poteva essere prodotto dalla combinazione di due moti circolari; un risultato in contrasto con la distinzione tra i moti circolari uniformi (riservati alle sfere celesti) e i moti rettilinei (propri del mondo sublunare).

Non si sa se Copernico fosse a conoscenza di tale sistema, ma certamente conosceva il lavoro di alcuni astronomi arabi fra cui al-Battānī dato che passò molto tempo in Italia (in particolare a Bologna, Firenze e Ferrara) fra il 1496 ed il 1503; sappiamo inoltre dagli storici che era possibile trovare a Roma all’inizio del Quattrocento le traduzioni dei manoscritti di al-Tūsī e si pensa che Copernico possa aver avuto accesso alla traduzione di questi testi.

E’ impresionante l’analogia dei due disegni sopra riportati che riportano la coppia di al-Tūsī così come appare nei manoscritti dei due astronomi.

Nonostante queste innovazioni però, gli astronomi islamici rimasero nei confini del modello geocentrico; c’è da chiedersi quindi quale fu allora la vera influenza degli studiosi arabi su Copernico? Certamente Copernico aveva in mente un modello cosmologico che rispecchiasse la realtà fisica del cielo, fosse più semplice del modello tolemaico, che funzionasse meccanicamente e che spiegasse il moto dei pianeti esterni. L’eliminazione dell’equante, necessaria ad una spiegazione più semplice dei moti celesti, fa sicuramente parte del bagaglio di conoscenze trasmesso dagli arabi all’Europa.

Un secondo merito degli arabi fu di introdurre e perfezionare gli strumenti nell’astronomia (strumenti molto grandi e scale graduate più fini), così come i calcoli nella geometria (l’introduzione del seno in sostituzione del concetto di corda), l’introduzione di nuove innovazioni tecnologiche (perfezionamento dell’astrolabio, libne …) ed infine l’introduzione di metodicità nelle osservazioni.

Dopo il 1500 l’astronomia islamica subì un declino; tutti i problemi erano stati risolti e molte attività innovative erano a un punto morto perché erano necessarie tecniche che erano ancora inventate oppure non vennero ufficializzate; nonostante ciò molti testi continuarono a essere copiati e studiati ma non emergevano nuovi filoni di studio.

In conclusione è indubbiamente certo che il merito più grande che ebbe la cultura araba fu quello di preservare, perfezionare e tramandare all’Europa l’enorme conoscenza della cultura classica che, a parte eccezioni, era stata dimenticata, ignorata e oscurata. Grazie a loro venne hanno gettato il seme per la nascita in Europa dell’Umanesimo e il Rinascimento ed aprire la mente a Copernico.

 

Riferimenti e immagini

 

Nascita dell’astronomia araba

Dopo la caduta dell’Impero Romano (476 d.C.), l’Europa dovette ad affrontare un periodo di cambiamenti socio culturali ed economici molto profondi che la traghettarono in una nuova era: il Medioevo. In questo periodo, impropriamente noto come l'”Età dei Secoli Bui”, la scienza subì una battuta d’arresto per poi rinascere all’alba del XVI secolo con il Rinascimento. Come uscì l’Europa  da questo tunnel? Chi conservò il bagaglio di conoscenze tramandate dalla cultura ellenistica per  cinque secoli?

Per trovare l’anello mancante della nostra catena che va dall’VIII secolo al XVI secolo dobbiamo volgere il nostro sguardo in Medio Oriente, Africa e Spagna; otto secoli di splendore intellettuale  chiamato ”Età dell’Oro” della cultura islamica.

Per capire il contesto che permise lo sviluppo delle conoscenze in campo astronomico è necessario sottolineare che la popolazione islamica era ricca, molto istruita e studiava l’astronomia con particolare rispetto (o riguardo). Lo studio di questa scienza era favorito principalmente da due fattori: la posizione geografica e la religione.

  • Posizione geografica: la vicinanza al mondo della cultura antica (greca) e l’influenza  dei Paesi confinanti (India, Cina e Persia) rappresentarono un ruolo chiave per lo sviluppo dell’astronomia. Nell’813, il Califfo al-Maʾmūn fondò a Baghdad la Città della Sapienza;  un’accademia dove i lavori di Tolomeo e Aristotele vennero tradotti in arabo. Vi lavorarono diversi traduttori, il più attivo fra tutti fu Thābit ibn Qurra’, famoso matematico che tradusse tra tante opere, anche un commento all’Almagesto. Oggi possiamo considerare questa istituzione come un moderno centro di ricerca. La Città della Sapienza portò alla nascita ed al perfezionamento di numerosi strumenti quali il sestante, l’astrolabio e la redazione di tabelle stellari.
  • Religione: diede un forte contributo alla fioritura dell’astronomia; il mondo islamico affrontò una serie di problemi di astronomia, connessi al computo del tempo e del calendario. Le prime comunità, infatti, sapevano che i mesi lunari son lunghi circa 29 giorni, un valore non commensurabile con la lunghezza dell’anno solare. Queste comunità conoscevano già il ciclo di Metone, ma fu il califfo Omar I (634 – 644) che, seguendo i precetti di Maometto, introdusse un calendario lunare rigoroso.

Possiamo distinguere l’astronomia islamica su due piani di studio ed approfondimento:

  • Astronomia popolare: Inizialmente l’astronomia islamica raccoglieva tutte le conoscenze provenienti dalle culture indo-persiane, priva di teoria e basata solo su ciò che poteva essere visualizzato in cielo;  era incoraggiata dalle autorità religiose che richiedevano la conoscenza di base dell’argomento per motivi pratici.
  • Astronomia matematica: essa era portata avanti con osservazioni sistematiche fatte di calcoli e formulazioni di effemeridi. Era promossa dagli studiosi ai quali si affiancava una strumentazione molto accurata e di notevoli dimensioni.
Illustrazioni delle stelle contenute in una delle mansioni lunari rivenuta in un trattato egiziano di astronomia popolare.
Illustrazioni delle stelle contenute in una delle mansioni lunari rivenuta in un trattato egiziano di astronomia popolare. Fonte: L’astronomia prima del telescopio

Si ritiene che l’astronomia islamica sia ufficiosamente nata in seguito ad un’ambasciata indiana nel 744 presso Baghdad durante il regno di al-Mansur, al quale vennero consegnati delle tavole astronomiche indiane (zīj).

zii islamico. Equazione solare (a dx) e moto medio della luna (sx). Fonte: L'astronomia prima del telescopio
zii islamico. Equazione solare (a dx) e moto medio della luna (sx). Fonte: L’astronomia prima del telescopio

Gli zīj sono i più antichi testi astronomici in lingua araba; sembra abbiano provenienza afghana. Il termine “zīj” deriva dal persiano corda e si tratta di tavole tradotte dal pahlavi e sanscrito in arabo. Di particolare importanza sono gli zīj compilati sotto il periodo del califfato al-Mansur grazie all’impegno di autori quali al-Fazārī, al-Nayrizi, Yaqub ibn Tariq ed al-Khwārizmī.

Solitamente erano costituiti da 100/150 pagine che trattavano di diversi argomenti: trigonometria, astronomia, moti del Sole, parallasse, eclissi, visibilità della Luna/pianeti, geografia ed astrologia (anche se l’islam la proibisce).

Contenevano:

  • Tavole matematiche/trigonometriche: contenevano le spiegazione sull’utilizzo del sistema sessagesimale e tabelle moltiplicative. Soluzioni a problemi di astronomia sferica riconducendoli a problemi di geometria piana come il calcolo del tempo nota dall’altezza del Sole. Inoltre introducevano per la prima volta all’uso del seno e tangente. Vengono riportati calcoli dell’obliquità terrestre pari a 23° 30’ 17’’, molto vicini a quelli attuali valore medio (23,3° +- 1,3°).
  • Effemeridi: tavole con la posizione dei pianeti. Ibn Yunus in particolare fu fra i primi a calcolare e pubblicare il valore della precessione degli equinozi con elevata precisione: 1° ogni 70 ¼ anni (il valore odierno più riportato è 1° ogni 72 anni). Contenevano anche tabelle con equazioni per il calcolo della visibilità della Luna per una serie d’intervalli di tempo; al-Khwārizmī per esempio ne compilò alcune con la latitudine di Baghdad. I musulmani ricevettero in eredità il concetto di apogeo solare fisso rispetto alle stelle fisse, ma fecero delle osservazioni e scoprirono che quest’ultimo era spostato di 15° dai tempi di Ipparco. Fu al-Bīrūnī a separare il moto di apogeo solare dal moto di precessione.
  • Coordinate stellari: tavole con le coordinate di numerose stelle in cielo corredate anche da illustrazioni delle costellazioni derivate da tradizioni ellenistiche.

Le scuole di astronomia si distinguevano in tre categorie e rispecchiavano il tipo di astronomia che vi si studiava. Erano geograficamente ben separate; la prime si trovava a Maragha (Iran) e fu fondata nel XIII secolo sotto la guida di al-Shātir,  la seconda si trovava a Damasco ed era attiva nel corso del XIV secolo; entrambe si fondavano su modelli ed osservazioni celesti.

La terza, istituita verso la fine del XII secolo, si trovava in Andalusia; quest’ultima non fu competente, in quanto retta su fedeli principi aristotelici e non ebbe alcuno sviluppo matematico. Non fu supportata neanche da basi osservative; era una scuola semplice ed, astronomicamente parlando, di secondo livello.

Dopo il X secolo si svilupparono anche molte altre scuole regionali (Yemen, Siria, …) gestite autonomamente da altri astronomi.

Riferimenti

  • L’astronomia prima del telescopio. Edizioni Dedalo