Biografia
Marin Mersenne nacque in una famiglia operaia nella piccola città di Oizé nella provincia del Maine l’8 settembre 1588 e fu battezzato lo stesso giorno. Fin da piccolo mostrò segni di devozione e desiderio di studiare. Così, nonostante la loro situazione finanziaria, i genitori di Marin lo mandarono al Collège du Mans dove prese lezioni di grammatica. Più tardi, all’età di sedici anni, Mersenne chiese di andare alla nuova scuola gesuita di La Flèche che era stata istituita come una scuola modello a beneficio di tutti i bambini indipendentemente dalla situazione finanziaria dei loro genitori. Si scopre che Cartesio, che era otto anni più giovane di Mersenne, era iscritto alla stessa scuola, anche se non si pensa che siano diventati amici fino a molto più tardi.
Il padre di Mersenne voleva che suo figlio avesse una carriera nella Chiesa. Mersenne, tuttavia, era dedicato allo studio, che amava, e, dimostrando che era pronto per le responsabilità del mondo, aveva deciso di approfondire la sua istruzione a Parigi. Partì per Parigi soggiornando durante il tragitto in un convento dei Minimi. Questa esperienza ispirò talmente Mersenne che accettò di entrare nel loro ordine se un giorno avesse deciso di condurre una vita monastica. Dopo aver raggiunto Parigi studiò al Collège Royale du France, continuando lì la sua formazione in filosofia e frequentando anche le lezioni di teologia alla Sorbona dove ottenne anche il grado di Magister Atrium in filosofia. Terminò i suoi studi nel 1611 e, avendo avuto un’educazione privilegiata, si rese conto che era ormai pronto per la vita calma e studiosa di un monastero.
L’Ordine dei Minimi, essendo stato istituito da San Francesco di Paola nel 1436, era fiorente in questo periodo. Essi credevano di essere i minimi di tutte le religioni della terra e si dedicavano alla preghiera, allo studio e all’erudizione. Indossavano un abito fatto di lana nera grossolana con maniche larghe e cinto da un sottile cordone nero (come si vede nei ritratti di Mersenne). Carlo VIII introdusse l’Ordine in Francia e, a causa della loro grande semplicità, i monaci furono chiamati ‘les bons hommes’. Dopo la Rivoluzione francese l’Ordine si ridusse notevolmente di numero e oggi esistono solo pochi conventi in Italia. Mersenne entrò nell’Ordine il 16 luglio 1611, e fu ordinato sacerdote a Parigi nel luglio 1612 dopo un periodo di prova di due mesi e mezzo nei monasteri di Nigeon e Meaux. Il suo primo incarico fu nel 1614 al monastero di Nevers dove insegnò filosofia e teologia ai membri più giovani della comunità. Infatti uno dei suoi studenti, Hilarion de Coste, divenne in seguito suo confidente e biografo. Fu durante questo periodo della sua vita che si pensa abbia scoperto la cicloide – una curva geometrica.
Dopo due anni di insegnamento Mersenne fu eletto superiore del monastero di Place Royale a Parigi dove rimase, tranne per brevi viaggi, fino alla sua morte nel 1648. Si ritiene che la Chiesa lo abbia sostenuto per la maggior parte della sua vita, anche se negli ultimi anni un compagno monaco, Jacques Hallé, lo aiutò con denaro e gli concesse l’accesso alla sua biblioteca. Dall’inizio della sua permanenza a Parigi, i problemi matematici giocarono un ruolo importante nella sua vita. Molto presto ebbe legami con importanti studiosi di Parigi che incontrava spesso, scambiando idee e discutendo progetti. I Minimi capirono che il più grande servizio che poteva rendere era attraverso i suoi libri e non gli chiesero più nulla.
Nel 1623 pubblicò i suoi primi due scritti consistenti in studi contro l’ateismo e lo scetticismo in Francia; L’usage de la raison Ⓣ e L’analyse de la vie spirituelle Ⓣ. Continuando la sua scrittura teologica aveva poi voluto confutare la magia, tuttavia un compagno monaco fece notare che non era appropriato, portando alla sua pubblicazione delle Quaestiones celeberrime in genesim Ⓣ che include la disapprovazione dei maghi nelle Scritture. Questo libro contiene 1900 colonne di testo della Bibbia nei suoi primi sei capitoli. Fu a causa di questa pubblicazione che, nel settembre del 1624, al suo ritorno a Parigi, incontrò Gassendi, al quale era stato chiesto di commentare i risultati di Mersenne, e che divenne in seguito il suo più caro amico.
In questo periodo la Francia stava attraversando un periodo di anti-stregoneria, espellendo qualsiasi stregone. L’impiété des deistes Ⓣ, in francese, si rivolgeva al pubblico francese perché leggesse e capisse cosa stava succedendo. Fu in questo periodo che Mersenne iniziò a riflettere sulla critica teologica rivolta a Cartesio e Galileo. Infatti l’atteggiamento di Mersenne verso Galileo cambiò nel corso di un certo numero di anni, come sottolinea Garber in :-
Marin Mersenne fu centrale per il nuovo approccio matematico alla natura a Parigi negli anni 1630 e 1640. Intellettualmente, fu uno dei praticanti più entusiasti di quel programma, e pubblicò una serie di libri influenti in quei decenni importanti. Ma Mersenne iniziò la sua carriera in un modo piuttosto diverso. All’inizio degli anni 1620, Mersenne era conosciuto a Parigi principalmente come scrittore di argomenti religiosi, e un convinto difensore di Aristotele contro gli attacchi di coloro che lo avrebbero sostituito con una nuova filosofia. … Nei primi anni 1620, Mersenne elencava Galileo tra gli innovatori della filosofia naturale le cui opinioni dovevano essere respinte. Tuttavia, all’inizio degli anni 1630, meno di un decennio dopo, Mersenne era diventato uno dei più accaniti sostenitori di Galileo.
Mersenne cominciava a rendersi conto che accanto alla religione era la scienza a interessarlo veramente. La matematica era il campo che studiava più a fondo, credendo che senza di essa nessuna scienza fosse possibile. Ha sempre avuto un approccio filosofico alla matematica e credeva che la causa delle scienze fosse la causa di Dio, vedi . Così, in La vérité des sciences Ⓣ dimostrò, attraverso molte grandi scoperte, il valore della mente umana. Fu in questo periodo che Mersenne iniziò a diventare un coordinatore per tutti gli studiosi europei. A partire dal 1623 cominciò a fare un’attenta selezione dei sapienti che si incontravano nel suo convento di Parigi o che corrispondevano con lui da tutta Europa e persino da Costantinopoli e dalla Transilvania (l’attuale Ungheria). Tra i suoi visitatori regolari, o corrispondenti, c’erano Peiresc, Gassendi, Descartes, Roberval, Beeckman, J. B. van Helmont, Fermat, Hobbes, Étienne Pascal e suo figlio Blaise Pascal. Organizzò riunioni di studiosi di tutta Europa durante le quali essi leggevano e rivedevano documenti scientifici, sia nazionali che internazionali, scambiavano contatti con altri studiosi e progettavano e discutevano esperimenti e altri lavori. Questo divenne noto come l’Académie Parisiensis e talvolta tra gli amici come l’Académie Mersenne. Era in particolare uno dei centri di ricerca più intraprendenti a quel tempo, che si riuniva settimanalmente nelle case dei membri e più tardi nella cella di Mersenne a causa della sua salute indebolita. La lista dei corrispondenti di Mersenne continuava a crescere e Mersenne stesso non esitava a viaggiare per incontri con studiosi in tutta Europa.
Mersenne aveva un forte interesse per la musica e passava molto tempo a studiare l’acustica e la velocità del suono. Nel 1627 pubblicò una delle sue opere più famose, L’harmonie universelle Ⓣ. In quest’opera fu il primo a pubblicare le leggi relative alla corda vibrante: la sua frequenza è proporzionale alla radice quadrata della tensione, e inversamente proporzionale alla lunghezza, al diametro e alla radice quadrata del peso specifico della corda, purché tutte le altre condizioni rimangano le stesse quando una di queste quantità viene modificata. Mersenne aveva già iniziato a incoraggiare i talenti degli altri e li aiutava a condividere le loro idee e i loro risultati con altri studiosi. Quando Roberval arrivò a Parigi, dopo essersi unito al circolo di studiosi di Mersenne, il suo talento fu presto riconosciuto da Mersenne che lo incoraggiò a lavorare sulla cicloide.
Il periodo tra il 1627 e il 1634 fu un periodo di transizione nella vita di Mersenne. Durante questo periodo si recò in Olanda per diversi mesi tra il 1629 e il 1630. Il suo motivo principale era quello di cercare una cura per una malattia con l’aiuto dell’acqua termale, ma sfruttò l’occasione per visitare gli studiosi nelle zone circostanti. La maggiore maturità nella sua scrittura nei sette anni dalla sua ultima pubblicazione divenne evidente quando Questions inouyes Ⓣ e Questions harmoniques Ⓣ furono stampate nel 1634. Nell’ottobre del 1644 Mersenne si reca in Provenza e in Italia dove apprende da Torricelli l’esperimento del barometro. Al suo ritorno a Parigi, riportò questa notizia per incoraggiare gli studiosi francesi a fare anch’essi gli esperimenti.
Nel corso della sua vita Mersenne aiutò molti potenziali scienziati guidandoli nella giusta direzione e consigliando alcuni sul prossimo passo da fare. Divenne un modello per Huygens che Mersenne prese sotto la sua ala e attraverso le sue lettere incoraggianti ispirò la Teoria della musica di Huygens. Huygens aveva intenzione di trasferirsi a Parigi nel 1646 per essere vicino a Mersenne in modo da permettere loro di contattarsi più facilmente, tuttavia Huygens non si trasferì fino a diversi anni dopo la morte di Mersenne, così non si incontrarono mai.
Galileo deve anche essere grato a Mersenne per aver fatto conoscere il suo lavoro fuori dall’Italia. Mersenne insistette per pubblicare il lavoro di Galileo e senza questo le idee di Galileo non sarebbero mai diventate così conosciute. Continuando i suoi viaggi fino alla vecchiaia, nel 1646 Mersenne partì per un viaggio a Bordeaux. Lì incontrò Pierre Trichet che aiutò a lasciare il segno. Il successo della vita scientifica a Bordeaux e Guyenne, che più tardi formò l’Académie Royale des Sciences, fu in gran parte dovuto ai consigli e all’esperienza che Mersenne fu in grado di offrire. Tornò a Parigi nel 1647.
Mersenne si ammalò dopo la sua visita a Descartes nel luglio 1648 e, purtroppo, la sua salute non migliorò mai. Gli fu consigliato di mescolare del vino alla sua acqua per aiutarlo a stare meglio, ma i Minimi non bevono vino. Aveva un ascesso al polmone ma il chirurgo non riuscì a trovarlo. Mersenne stesso fece notare che l’incisione, da lui richiesta, era stata tentata troppo in basso. Gassendi assistette Mersenne durante tutta la sua malattia e rimase con lui fino alla sua morte, avvenuta il 1° settembre 1648 a Parigi, a soli 8 giorni dal suo 60° compleanno. Non rinunciò mai al suo desiderio di far progredire la scienza, che durava da tutta la vita. Chiese persino, nel suo testamento, che il suo corpo fosse usato per la ricerca biologica.
Dopo la morte di Mersenne, nella sua cella furono trovate lettere di 78 diversi corrispondenti tra cui Fermat, Huygens, Pell, Galileo e Torricelli. Anche diversi strumenti di fisica furono trovati nella sua cella e fu recuperata molta della biblioteca di Mersenne da cui fu pubblicato L’optique et la catoptrique Ⓣ nel 1651. In questa pubblicazione fu inserito uno dei testi di Roberval. Più tardi tutte le lettere che inviò e ricevette da altri studiosi furono accumulate e pubblicate in diversi volumi. Queste lettere si leggono come una rassegna internazionale della meccanica all’inizio del XVII secolo. Mersenne era a conoscenza di tutta la scienza in corso, di ciò che tutti gli scienziati stavano facendo, e voleva solo che tutti lavorassero insieme per far progredire la scienza.
Mersenne studiò la cicloide per diversi anni citando le sue ricerche in Quaestiones in Genesim Ⓣ (1623), Synopsis mathematica Ⓣ (1626) e Questions inouyes Ⓣ (1634). Ha dato la definizione di una cicloide come il luogo di un punto a distanza h dal centro di un cerchio di raggio aaa, che rotola lungo una linea retta. Dichiarò le ovvie proprietà tra cui la lunghezza della linea di base è uguale alla circonferenza del cerchio che rotola. Notiamo che Mersenne si riferiva alla cicloide come “roulette”, ma il termine cicloide fu adottato più tardi. Tentò di trovare l’area sotto la curva per integrazione, ma avendo fallito, pose la questione a Roberval. Nel 1638 annunciò che Roberval aveva effettivamente trovato l’area sotto la cicloide.
Il nome di Mersenne è oggi ricordato soprattutto per i numeri primi di Mersenne. Cercò di trovare una formula che rappresentasse tutti i numeri primi ma, anche se non ci riuscì, il suo lavoro sui numeri della forma
è stato di continuo interesse nell’indagine dei grandi numeri primi. È facile dimostrare che se il numero n=2p-1n = 2^{p} – 1n=2p-1 è primo allora ppp deve essere un primo. Nel 1644 Mersenne sostenne che nnn è primo se ppp = 2, 3, 5, 7, 13, 17, 19, 31, 67, 127 e 257 ma composito per gli altri 44 primi ppp minori di 257.
Nel corso degli anni si è scoperto che Mersenne si sbagliava su 5 dei primi della forma 2p-12^{p} – 12p-1 in cui ppp è minore o uguale a 257 (ne ha rivendicati due che non portavano a un primo (67 e 257) e ne ha mancati 3 che lo facevano: 61, 89, 107). Drake ha cercato sia di capire la fonte del lavoro di Mersenne su questi primi, sia di provare a determinare la regola che veniva usata. Egli suggerisce che Frenicle de Bessy potrebbe essere la fonte e suggerisce anche che gli errori potrebbero essere errori di stampa dello stampatore. Drake ricostruisce la regola di Mersenne per gli esponenti come se essi dovessero differire di non più di uno da un valore di 2n2^{n}2n o di non più di tre da un valore di 2 alla potenza 2n2^{n}2n.
Mersenne intraprese degli esperimenti per testare la legge del moto dei corpi in caduta di Galileo. Nel 1634 presentò i risultati che aveva ottenuto misurando l’accelerazione dei corpi in caduta da altezze di 147, 108 e 48 piedi. Questi confermarono la legge del tempo al quadrato che Galileo aveva pubblicato nel suo Dialogo sui due sistemi principali del mondo del 1632, ma sollevarono anche domande sui dati numerici. Un problema che cercò di risolvere era se l’accelerazione fosse continua come sosteneva Galileo o discontinua come credeva Cartesio. Mersenne pensava che l’assunzione di Galileo che un corpo in caduta passa attraverso infiniti gradi di velocità fosse incompatibile con una spiegazione genuinamente meccanicistica dell’accelerazione. Queste idee sono discusse in dettaglio in e .
In alcune delle sue opere non matematiche Mersenne si occupa di permutazioni e combinazioni. Dichiara regole pratiche per calcolare il numero di combinazioni o permutazioni, risolve il problema di trovare il numero di permutazioni con o senza ripetizioni e dà un esempio della fabbricazione di anagrammi. Il suo motivo principale per studiare l’analisi combinatoria era, tuttavia, quello di ottimizzare la composizione musicale, come spiega in Il libro sull’arte di cantare bene che è il sesto libro dell’Harmonie universelle Ⓣ (1636). In un manoscritto inedito conservato nella Bibliothèque Nationale di Parigi ha dato le 40320 permutazioni di 8 note.
Negli ultimi quattro anni della sua vita, Mersenne passò molto tempo a studiare il barometro. Pascal aveva già dimostrato che l’aria non era priva di peso e fu Mersenne che trovò che la densità dell’aria era approssimativamente 119° di quella dell’acqua. Fu informato dell’esperimento del barometro, che consisteva in un tubo di vetro lungo circa 3 piedi, sigillato ad un’estremità e riempito di mercurio puro, attraverso diverse lettere di De Verdus, ma fu solo nell’ottobre 1644, quando visitò Torricelli in Italia, che vide l’esperimento realizzato. Torricelli usò la pressione dell’aria per spiegare perché il mercurio si muoveva su per il tubo di vetro. Mersenne dubitava che la pressione dell’aria sostenesse effettivamente il mercurio e al suo ritorno tentò di rifare l’esperimento ma non aveva l’attrezzatura necessaria. Mersenne spiegò il problema a Étienne Pascal, suo figlio Blaise Pascal, Petit, Roberval e altri a Parigi. C’è un po’ di confusione su chi, nel 1647, suggerì inizialmente gli esperimenti con il tubo torricelliano e la montagna, poi chiamati esperimenti Puy de Dome. Certamente Mersenne aveva informato sia Huygens che Le Tenneur, ma fu solo tre settimane dopo la morte di Mersenne nel 1648 che questi esperimenti furono eseguiti. Consistevano nel raccogliere risultati sia ai piedi del Puy de Dome che sulla cima. Si verificò se il livello di mercurio nella colonna era più basso in cima alla montagna che in basso. Se questo si fosse dimostrato vero, si resero conto che ciò sarebbe stato dovuto alla sola pressione dell’aria. Perier, che alla fine condusse gli esperimenti, trovò effettivamente che c’era una differenza significativa nel livello del mercurio e quindi trasse la conclusione corretta che la pressione dell’aria lo stava sostenendo.
Una domanda interessante è come Mersenne riuscì a perseguire liberamente le sue idee scientifiche in un momento in cui la Chiesa (di cui era un membro devoto) si muoveva per impedire tale discussione. Questo argomento è considerato in dettaglio in cui Hine scrive:-
Durante la prima metà del XVII secolo, il dibattito sull’ipotesi copernicana si era diffuso oltre i ranghi degli astronomi e aveva suscitato così tante controversie che la Chiesa decise di intervenire. Nel 1616 un organismo teologico d’esame concluse che l’idea del moto della terra era filosoficamente falsa e in conflitto con le Scritture, e sospese il libro di Copernico fino alla sua correzione. Gli storici hanno generalmente supposto che questa decisione e la successiva condanna di Galileo ebbero un effetto devastante, tanto che il progresso scientifico nei paesi cattolici fu fortemente ritardato. Tuttavia, l’atteggiamento di Mersenne, che era sia un membro fedele di un ordine religioso che una figura centrale nello sviluppo della scienza francese, non supporta tale conclusione. Un esame della reazione di Mersenne al copernicanesimo indica che, per quanto inquietante fosse la decisione della Chiesa, era ancora possibile, almeno in Francia, studiare le idee copernicane e trovarle utili, nonostante alcune riserve. Mersenne fu colpito da tali decisioni della Chiesa, ma meno di quanto si potrebbe supporre.