Fontana, Francesco

Dizionario storico delle scienze naturali a Napoli dal Rinascimento all’Illuminismo

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Francesco Fontana (Napoli, 1589/90 – Napoli, 1656) è stato un astronomo. Particolarmente versato nella costruzione di strumenti ottici, è il probabile inventore del telescopio a lenti convesse. Fontana ha osservato i crateri principali della Luna, la loro struttura a raggiera e il cambiamento delle loro posizioni a causa dei movimenti della Luna. Ha osservato le fasi di Mercurio e Marte e scoperto le bande di Giove. Dalle osservazioni ha dedotto la rotazione dei pianeti, incompatibile con la visione tolemaico-aristotelica. Fu vicinissimo a rivelare la struttura degli anelli di Saturno chiarita pochi anni dopo da Huygens grazie anche alle sue osservazioni. Fontana ha anche costruito uno dei primi microscopi e contribuito alle prime osservazioni microscopiche. A lui sono dedicati due crateri, uno sulla Luna e uno su Marte.

Cenni biografici

Fontana nasce a Napoli tra il 1580 e il 1590. All’età di 20 anni si laurea in Teologia e Giurisprudenza presso l'Università di Napoli. Tuttavia, non esercita la professione ma studia da autodidatta le scienze matematiche e si dedica alla produzione di lenti ottiche. Crasso (1666) riferisce che Fontana era solito dire di preferire la verità della scienza a quella del Foro. Alla morte di Giovan Battista Della Porta (1535-1615) cerca invano di ottenere i suoi strumenti ottici. I telescopi di Fontana raggiunsero le corti di tutta Europa, interessate agli sviluppi sia scientifici che militari del telescopio. Per pubblicizzare i suoi strumenti, Fontana usava inviare mappe della Luna e notizie di altre scoperte che aveva fatto osservando il cielo dal tetto della sua casa nel centro storico di Napoli. La sua casa si trovava nel Decumano Inferiore, ora noto come Spaccanapoli, vicino alla chiesa di San Gennaro all’Olmo e ai palazzi di Diomede Carafa e Marigliano, e non lontano dal Collegio dei Gesuiti (Gargano 2019).
Il Novae Coelestium, Terrestriumque rerum observationes, et fortasse hactenus non vulgate. A Francisco Fontana, specillis a se inventis, et summam perfectionem perductis pubblicato a Napoli da Gaffaro nel 1646 è l'unica opera nota di Fontana, sebbene Crasso menzioni anche un trattato Sulle fortificazioni, che non è mai stato trovato. Nel 1656 morì di peste insieme a tutta la sua numerosa famiglia.

Contributo alle scienze naturali in Napoli

Francesco Fontana tenne stretti legami con l’ambiente dei Lincei napoletani rappresentato da Camillo Gloriosi (1562-1643) e Fabio Colonna (1567-1640). Camillo Gloriosi nel 1610 succedette a Galileo Galilei sulla cattedra dell'Università di Padova. Fabio Colonna nel 1625 commissionò a Fontana le prime osservazioni microscopiche. Nonostante le sue convinzioni galileiane, Fontana fu vicino agli ambienti dei gesuiti napoletani, in particolare all’astronomo Giovanni Battista Zupus (1589-1667), professore di matematica al Collegio dei Gesuiti a Napoli per 27 anni con cui condivise alcune scoperte astronomiche, nonché ai padri Girolamo Sersale (1584-1654) e Giovanni Giacomo Staserio (1565-1635). Di seguito si esaminano i suoi principali contributi scientifici pubblicati nel Novae Coelestium, Terrestriumque rerum osservazioni, e fortasse hactenus non vulgate a Francisco Fontana specillis a se inventis, e ad summam perfectionem perductis.

Fontana inventore del telescopio astronomico

Nel titolo, come in diversi passaggi del libro, Fontana afferma che fu l'inventore degli strumenti usati per le osservazioni. Dedicato al cardinale Camillo Pamphili, il libro si apre con due testimonianze a sostegno di questa affermazione. Una è del gesuita Giovanni Battista Zupus, che afferma di aver usato il telescopio di Fontana nel 1614. La seconda è di Girolamo Sersale che afferma che Fontana inventò sia il telescopio che il microscopio. Fontana ritiene che il telescopio fosse stato teorizzato dal Della Porta già nel 1589 e poi realizzato e perfezionato da Galileo, che considera il maggiore scienziato dei suoi tempi. Ciò è degno di nota perché nel 1646 la questione di Galileo era estremamente delicata e dai gesuiti dipendeva il permesso per la pubblicazione del suo libro. Considerando il Della Porta come l'inventore del telescopio, si evince che l'affermazione di Fontana di aver inventato il telescopio nel 1608 si riferisca ad un nuovo strumento realizzato con due lenti convesse, oggi noto come telescopio astronomico o kepleriano. Fontana chiarisce che quando aveva concepito l'idea del telescopio con due lenti convesse non conosceva il Dioptrice di Keplero del 1611. Oggi sappiamo che Keplero si limita a descrivere il problema della formazione di un immagine attraverso due o tre lenti convesse ma non descrive un telescopio, che peraltro non ha mai costruito. Considerato tutto questo è del tutto plausibile che Fontana sia il primo costruttore di un telescopio a due lenti convesse funzionante. Telescopi di questo tipo erano già stati tentati da Girolamo Fracastoro ma con scarsi risultati. Molto dipende infatti dalla qualità ottica delle lenti impiegate. Fontana descrive in dettaglio le difficoltà nella lavorazione delle lenti, incluso il ruolo svolto da bolle e buchi d'aria nel vetro, propone test ottici per verificare la qualità dell’obiettivo e descrive come raddrizzare le immagini usando una terza lente. Fontana descrive anche come costruire telescopi molto lunghi, fino a 50 palmi napoletani (13,18 m), che diverranno popolari nella seconda metà del XII secolo, inventando il menisco ottico.

Osservazioni della Luna

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Fontana presenta numerose osservazioni della Luna. La prima è del 1629, poi due del 1630 e una del 1640 insieme ad altre 24 osservazioni, 13 in luna crescente e 11 in luna calante, fatte nel gennaio 1646. Il numero elevato di illustrazioni, presumibilmente fatte da lui stesso, ha lo scopo di mostrare l’apparente variabilità delle caratteristiche fisiche della luna con la fase. Un atlante lunare così dettagliato non ha precedenti ed è di fatto il primo libro astronomico illustrato. Fontana è il primo a disegnare nei dettagli la vera forma dei mari e dei principali crateri con la loro struttura a raggiera. L’osservazione del 20 giugno 1630 registra una rara occultazione di Saturno da parte della Luna. Fontana scrive che l'occultazione ebbe luogo il 20 giugno 1630, iniziò circa 3 ore dopo il tramonto e durò meno di due ore. Oggi sappiamo che l'occultazione ebbe luogo il 19 giugno, alle 22:10 e durò 49 minuti. Queste differenze sono state spesso considerate come prove dell'inesattezza complessiva di Fontana. Tuttavia, queste possono essere spiegate considerando che Fontana prende il tramonto come l'inizio della giornata e usa ore romane (Molaro 2017). Il tramonto del 20 giugno corrisponde quindi alla sera del 19 giugno. Considerato che siamo vicini al solstizio d’estate le ore notturne sono di circa 28 minuti e quindi anche l’ora di inizio e la durata dell’occultazione sono riportate correttamente. Nell'osservazione del 24 giugno 1630 e nel 9 giugno 1640 Fontana nota che il cratere Tycho, che lui giocando con il proprio nome e la struttura a raggiera del cratere chiama Fons Major, cioè Fontana Maggiore, è più vicino al centro della Luna. Inoltre anche la struttura oggi nota come Oceanus Procellarum è spostata verso il bordo. Questi spostamenti evidenziano dei movimenti della Luna sia in direzione N-S che in direzione E-O. Si noti che Galileo descrive questi movimenti in una lettera del 7 novembre 1637 ma che verrà pubblicata solo nel 1656, nell'edizione bolognese delle opere di Galileo. È interessante notare che Fontana sostiene che la rotazione e i movimenti lunari implicano che la Luna non possa essere un corpo fisso su una sfera celeste come sostenuto dagli aristotelici. Lo stesso argomento, come vedremo, verrà usato per tutti gli altri pianeti di cui Fontana ha scoperto la rotazione. Fontana sbaglia riguardo all’origine della luce secondaria che lui attribuisce alla Luna diversamente da Galileo che correttamente l’attribuisce alla luce riflessa dalla Terra.

Osservazioni di Mercurio: scoperta delle fasi

Due sono le osservazioni di Mercurio, una del 23 Maggio 1639 e una del gennaio 1646. Il pianeta è descritto come "curvo come un arco“. Mercurio quindi mostra le fasi che rivelano in modo inequivocabile la sua orbita intorno al Sole. Fontana precisa che queste osservazioni non erano sue ma di Zupus ed eseguite con uno dei suoi telescopi. Riccioli osserverà solo successivamente le fasi di Mercurio negli anni 1643-1644 e 1647. L’osservazione delle fasi è molto difficile a causa delle piccole dimensioni di Mercurio. Queste osservazioni mostrano sia la qualità del telescopio sia la rettitudine morale di Fontana.

Osservazioni di Venere: l’enigma delle lune

Le sei osservazioni di Venere sono comprese tra il 22 gennaio 1643 e il marzo 1646, e illustrano le fasi di Venere, già scoperte da Galileo nel 1610. Fontana nota anche come il lato concavo mostri un bordo irregolare con la luce che appare più fioca vicino al bordo, un fenomeno noto oggi come ombreggiatura del terminatore. Fontana pensa che Venere abbia una forma ovale e dal cambiamento del suo aspetto ne deduce la rotazione. Le quattro osservazioni ottenute tra l'11 novembre 1645 e il 22 gennaio 164 riportano anche la apparente presenza di due lune. Questa affermazione ha originato una discussione durata più di cento anni con interventi dei maggiori astronomi del tempo e risoltasi in senso negativo solo con transito di Venere del 1761. È molto probabile che il telescopio di Fontana fosse affetto da riflessi di luce che diventavano importanti nell’osservazione di un oggetto luminoso come Venere.

Osservazioni di Marte: scoperta delle fasi parziali e della rotazione

Fontana osserva Marte nel 1636 e nel 1638 ed evidenzia un cono nero, come una cavità, nella parte centrale del pianeta. Si tratta probabilmente del Syrtis Major, una struttura enorme confermata alcuni anni dopo da Christian Huygens (1629-1695) e Robert Hooke (1635-1703). La macchia scura inoltre cambia forma nelle diverse osservazioni da cui Fontana deduce che Marte ruota attorno al proprio asse. Una lettera di Cozzopani dell'11 settembre 1638 descrive bene le osservazioni di Fontana: “al centro di Marte c'è un rilievo come un velluto nero che termina a forma di cono e lì intorno sono due cerchi o due bande … e tutto è mobile, dal momento che non si guarda nello stesso posto". Le osservazioni di Marte del 24 agosto 1638 mostrano il pianeta gibboso con una illuminazione di circa l’80%. Anche Marte quindi esibisce delle fasi parziali come previsto da Galileo.

Osservazioni di Giove: scoperta delle bande

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Fontana presenta otto osservazioni di Giove che vanno dal 1630 al 1646. Già in quella del 1630 Fontana nota alcune bande che persistevano in diverse osservazioni e con diversi telescopi. Le bande sono “non più di tre, non meno di due” e qualche volta appaiono come curve convesse, a volte come curve concave e anche come linee rette. Fontana nota come le bande implichino un difetto nella perfezione dei cieli aristotelici. Inoltre dal cambiamento della loro forma deduce la rotazione del pianeta. Quando nel 1639 Fontana contatta il Granduca di Toscana Ferdinando II dè Medici proponendogli un telescopio di 22 palmi napoletani, 5,8 m, gli manda un acquerello con la scoperta delle bande su Giove a dimostrazione della qualità del suo telescopio.

Osservazioni di Saturno: intuisce la struttura degli anelli

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Fontana presenta una serie di sette osservazioni di Saturno. La prima osservazione del 20 giugno 1630 raffigura Saturno fatto da tre stelle perfettamente sferiche con quella centrale circa due volte più grande di quelle esterne. La seconda osservazione, senza data, mostra il corpo centrale ovale con le due stelle che sembrano "abbracciare il pianeta stesso su entrambi i lati". Anche nelle successive osservazioni del 1636 queste sono viste sotto forma di "falce di luna e toccando il suo globo". Nella quinta osservazione, senza data, le due stelle satelliti appaiono più distanti dal corpo centrale e "hanno su entrambi i lati qualcosa della natura di maniglie che formano una forma triangolare che sembra attaccata al centro di un corpo sferico perfetto". Nell'osservazione del 3 dicembre la forma triangolare delle maniglie diventa più ovale e curva, e in quella del 12 dicembre le stelle satellite diventano più piccole e più distanti. Anche intorno a Saturno Fontana sembra aver visto ulteriori lune. Come suggerito da Fay e Beaumont (2001), è possibile che Fontana abbia visto Titano e Iapeto che nelle date delle osservazioni erano relativamente luminosi e nelle possibilità del suo telescopio.

Invenzione del microscopio e prime osservazioni

Fontana nella parte finale del suo libro descrive uno strumento "con il quale le cose più piccole e praticamente invisibili sono così ingrandite da poter essere chiaramente e distintamente esaminate" e realizzato nel 1618. A supporto riporta una testimonianza del gesuita Gerolamo Sersale che dichiara di aver usato il microscopio di Fontana nel 1625. Sappiamo anche che Fabio Colonna informa Federico Cesi della nuova invenzione di Fontana il 17 luglio 1626. Fontana nel suo libro ci offre dieci bellissime descrizioni di altrettante osservazioni al microscopio: un acaro del formaggio, una pulce, una formica, una mosca, diversi animali sconosciuti, un ragno, sabbia, capelli umani, materiale alla base della finestra e altre cose. Purtroppo non allega figure che sarebbero state certamente molto interessanti. A titolo di esempio riportiamo la prima descrizione di un acaro del formaggio:
La polvere prodotta dal formaggio. Questa polvere quando posta al microscopio non presenta l'aspetto di polvere ma di una straordinaria creatura vivente. Ha le sopracciglia, leggermente disegnate come se fossero dipinte con un pennello, allo stesso modo enormi globi di occhi un po 'neri, che emanano una luce vivace. È armato di piccoli chiodi e artigli e sembra essere dotato di occhi. Anche l'intero aspetto del suo corpo, di colore straordinariamente squisito, nobilita la minuscola forma dell'animale, mai vista prima. Anche vederlo, cosa che non si può fare senza meravigliarsi, equivale a questo: striscia, si nutre e sicuramente mastica e si muove; sembra di dimensioni uguali a un'unghia, la sua schiena è tutta ruvida e coperta di squame, impreziosita da varie caratteristiche simili a una stella, protetta da setole spesse e irsute, con tale mirabile abilità che avresti potuto dire che la Natura, creatrice di un'opera del genere, nata insieme ad essa, cresciuta con essa, respirando con essa, respira essa stessa.

Impatto nel contesto europeo ed eredità intellettuale

L’ opera di Fontana ebbe una risonanza europea testimoniata dai numerosi apprezzamenti di contemporanei illustri. Tra questi Benedetto Castelli, Giovanni Cassini e Cristiaan Huygens. Ricevette anche talvolta un'opposizione aperta di studiosi, quali l’Evangelista Torricelli e il gesuita Giovanni Battista Riccioli. Probabilmente a causa della sua origine modesta e la sua non appartenenza ai circoli accademici le sue scoperte sono state spesso misconosciute e oggetto di plagio. Le sue incisioni della luna sono circolate in tutta Europa molto prima di essere pubblicate e riprodotte da numerosi autori, spesso senza darne il dovuto credito. Per esempio Fontana suggerisce, e probabilmente a ragione, che le sue incisioni siano state la fonte della mappa di Langrenus, il Cartografo Reale di Filippo IV di Spagna che, nel 1645, aveva fornito una prima nomenclatura delle caratteristiche della Luna, alcune delle quali sono ancora in uso oggi.
Benedetto Castelli scrive a Galileo il 17 luglio 1638 informandolo di aver visto un Marte gibboso con un telescopio di Fontana. Tre giorni dopo Galileo risponde compiaciuto per questa bella osservazione e Il 15 gennaio 1639 scrive come questa osservazione confermasse quanto da lui previsto: “Quanto al pianeta Marte si è osservato che essendo al quadrato col Sole, ei non si vede perfettamente rotondo, ma alquanto sguanciato, simile alla Luna, quando ha 12 o 13 giorni, che dalla parte opposta a quella, che è tocca da i raggi solari, resta non illuminata, e per conseguenza non veduta: cosa che io dicevo dover aparire quando Marte fosse veduto superiore al Sole… “
La descrizione del pianeta Saturno nelle ultime tre osservazioni mostra quanto Fontana fosse vicino a rivelare la vera natura del pianeta. I pensieri di Fontana riguardo al cambiamento della forma di Saturno possono essere dedotti da una lettera di Gloriosi del 21 settembre 1638, dove la causa della variabilità viene attribuita al cambiamento della posizione di Saturno rispetto al Sole. Anche Saturno quindi si muove liberamente nel cielo, e non su una sfera celeste aristotelica. Dalla stesa lettera sappiamo anche che le regioni all'interno delle "maniglie" sono viste da Fontana come un cielo vuoto. Come è noto Il problema di Saturno fu risolto da Cristiaan Huygens nel 1659 che ammise esplicitamente di essere stato guidato dalle osservazioni di Fontana.
I suoi detrattori in generale sottolineavano la superficialità, se non l'erroneità, delle sue osservazioni e la mancanza di una teoria ottica per il funzionamento del telescopio. La sua affermazione di aver costruito un telescopio con due lenti convesse già nel 1608 viene generalmente considerata inaffidabile. In realtà, la lettura della sua opera dimostra la sostanziale correttezza del suo lavoro e rivela una straordinaria figura di ottico e di astronomo. Fontana fece scoperte che consolidarono la visione copernicana del mondo e dimostrarono la superiorità del telescopio astronomico su quello galileiano. Anche se non formalmente riconosciuto il telescopio da lui inventato diventerà lo strumento astronomico principale nei due secoli successivi lasciando quindi un eredità enorme alla scienza europea.
La paternità dell’invenzione del microscopio non è stata ancora chiarita e Fontana comunque non pretende di essere il primo inventore del microscopio poiché "il microscopio avrebbe potuto essere inventato prima altrove da qualcun altro”. La parola microscopio fu coniata da Giovanni Faber nel 1625. Galileo fa esplicito riferimento al suo microscopio nel Saggiatore (1624) e il 23 settembre 1624 invia un microscopio, che chiamò occhialino, a Federico Cesi. Nello stesso anno, i fratelli Kuffler mandano a Cesi un microscopio realizzato da Drebbel. Come il telescopio, anche il microscopio può avere due configurazioni ottiche ed è del tutto possibile che Fontana sia stata il primo a concepire un microscopio realizzato solo con lenti convesse. Federico Cesi e Francesco Stelluti nell’ Apiarium del 1625 fecero una prima descrizione dell'anatomia delle api eseguita con osservazioni microscopiche. Il lavoro era un dono per Papa Urbano VIII e conteneva un'incisione di Matthias Greuter, la Melissographia, riproducente tre api viste al microscopio e disposte come nello stemma dei Barberini, la famiglia del papa. Le prime illustrazioni microscopiche furono pubblicate da Francesco Stelluti nel suo libro Persio registrato in verso sciolto e dichiarato del 1630. Stelluti inserisce una riproduzione delle tre api che ricordano da vicino la Melissographia di Greuter e scrive che sia le osservazioni che il disegno sono di Francesco Fontana: “il tutto ancora esquisitamente osservato e disegnato il Signor Francesco Fontana: onde feci qui in Roma intagliare in rame tre Api rappresentati l’Arme di Nostro Signore Papa Urbano VIII”. Rimane così confermato il ruolo importante di Fontana nelle prime osservazioni microscopiche.

Bibliografia

Opere di Francesco Fontana

  • Francesco Fontana, Novae coelestium, terrestriumq[ue] rerum observationes, et fortasse hactenus non vulgatae. A Francisco Fontana, specillis a se inventis, et summam perfectionem perductis, 1646 editae Neapolis, Gaffarum. ETH-Bibliothek Zürich, Rar 4215:1 http://www.e-rara.ch/doi/10.3931/e-rara-450 / Public Domain Mark.

Studi

  • Sally Beaumont, Peter Fay, Translation of the Novae coelestium, terrestriumq[ue] rerum observationes, et fortasse hactenus non vulgatae by Francesco Fontana. 2001 Pubblicazione privata.
  • Lorenzo Crasso, Elogii d’hvomini letterati, 1966 Venice, Combi & La Nou, Tomo II, pp. 296-300.
  • Paolo Del Santo, On an unpublished letter of Francesco Fontana to the Grand-Duke of Tuscany Ferdinand II De Medici, in «Galilaeana», 6, 2009 pp 235,251.
  • Antonio Favaro, Galileo e il telescopio di Francesco Fontana, in «Atti e mem. Dell’Acc. Di scienze lett. E arti di Padova», n.s. XIX ,1903, pp 61-71.
  • Mauro Gargano, Della Porta, Colonna, and Fontana: the role of Neapolitan scientist at the beginning of the telescope era, in «Journal of Astronomical History and Heritage», 22 (1), 2019 pp. 45-59.
  • Paolo Molaro, Francesco Fontana and the birth of the astronomical telescope, in «Journal of Astronomical History and Heritage», 20 (3), 2017 pp. 271-288.
  • Francesco Stelluti, Persio tradotto in verso sciolto e dichiarato, Roma Giacomo Mascardi editore, 1630 p.47.
  • Albert Van Helden, The astronomical Telescope 1611-1650, in «Annali dell’Istituto e Museo di Storia della Scienza di Firenze», 1, no. 2, 1976 p. 13-36.

Didascalie

  • Figura 1. Autoritratto di Fontana stampato nelle Novas Observationes. La cornice riporta l'iscrizione: “Franciscus Fontana Neapol. novi optici tubi astronomici inventore A. Dom. M.DC.VIII Aet. suae 61” dove Fontana si identifica come l'inventore del telcopio. Riproduzioni dal volume della Perkins Library, Duke University.
  • Figura. 2. Osservazione della Luna del 31 ottobre 1629 fatta tre ore dopo il tramonto, probabilmente dal tetto della casa di Fontana a Napoli.
  • Figura 3. A sinistra: dettaglio della xilografia di Fontana con osservazioni di Giove del 1630. A destra l'acquerello di Giove raffigurante tre fasce inserito nella lettera di Fontana del 1639 al Granduca Ferdinando II dé Medici (Courtesy Archivio di Stato di Firenze, fondo MM, busta 514, fas.1, c 64v).
  • Figura 4. Osservazione di Fontana del 12 dicembre 1645 con il pianeta visto da Napoli nella stessa data. L'asse della simulazione è stato leggermente ruotato di 10 gradi per adattarsi al disegno. Il rapporto disco/corpo e l'inclinazione degli anelli sono piuttosto ben riprodotti nel disegno di Fontana (Molaro, 2017).

ARTICLE WRITTEN BY PAOLO MOLARO | STORIADELLACAMPANIA.IT © 2020

Hinc felix illa Campania est, ab hoc sinu incipiunt vitiferi colles et temulentia nobilis suco per omnis terras incluto, atque (ut vetere dixere) summum Liberi Patris cum Cerere certamen. Hinc Setini et Caecubi protenduntur agri. His iunguntur Falerni, Caleni. Dein consurgunt Massici, Gaurani, Surrentinique montes. Ibi Leburini campi sternuntur et in delicias alicae politur messis. Haec litora fontibus calidis rigantur, praeterque cetera in toto mari conchylio et pisce nobili adnotantur. Nusquam generosior oleae liquor est, hoc quoque certamen humanae voluptatis. Tenuere Osci, Graeci, Umbri, Tusci, Campani.
[Plinius Sen., "Nat. Hist." III, 60]

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