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Tra gli storici Redi non gode di grande fama come microscopista, nonostante la sua insistita apologia del criterio della certezza oculare,quella cioè offerta dagli "occhi propri", come grado supremo della conoscenza scientifica. Si tratta di un giudizio affrettato, che non risponde alla realtà dei fatti. Lo si può spiegare solo in base alla circostanza che, in un periodo come la seconda metà del Seicento costellato dalla presenza di eccezionali virtuosi dell'osservazione microscopica come Huygens, Hooke, Malpighi e Leeuwenhoek, lo sguardo morfologico rediano non fece ricorso in modo altrettanto sistematico al metodo dell'ingrandimento ottico.
Redi aveva perfettamente compreso l'importanza del microscopio e la sua utilità nell'investigazione della struttura profonda del reale. Aveva fatto ricorso a tutti i migliori ritrovati della tecnica del tempo, grazie anche alle facilitazioni che gli offriva il mecenatismo del Granduca di Toscana. Nelle Esperienze intorno alla generazione degl'insetti , ad esempio, riferiva di aver utilizzato sia il microscopio semplice, "di quegli d'un sol vetro", sia uno "squisitissimo microscopio d'Inghilterra" a due lenti, sia un "microscopio di tre vetri" realizzato a Roma da Eustachio Divini. Dalla lettura dei manoscritti risulta invece l'utilizzazione anche dei microscopi di Giuseppe Campani. Ecco infatti un protocollo del Ms. 32, relativo all'anatomia di un pesce gronco, che presenta un grado di approfondimento davvero notevole: "Nota che sperati al lume di candela de' pezzetti de i corpi bianchi fatti a piegoline si vedeva manifestamente coll'occhio che erano tutti pieni di minutissimi, e quasi invisibili globe
tti. Inoltre de' pezzetti de' medesimi corpi bianchi fatti a piegoline, guardati col microscopio del Campani che è appresso il Granduca, in tempo di notte col lume fattovi batter sopra per mezzo della lente di cristallo, mostravano chiaramente che essi corpi erano pieni di minutissimi globetti distinti l'uno dall'altro. Par credibile che questi globetti sieno uova".
Attento e sensibile com'era alle problematiche dell'iconografia e della raffigurazione naturalistica, alla quale dedicò sforzi significativi in tutte le opere di botanica e di zoologia, Redi può giustamente essere considerato un innovatore. Anche se non fu il primo in assoluto, egli mise infatti a punto la tecnica del disegno e della miniatura "a occhi veggenti", che realizzava un'efficace sinergia tra lo scienziato microscopista e il disegnatore naturalista.
Redi si interessò, seppure non in modo organico, delle meraviglie dell'infinitamente piccolo dischiuse alla scienza moderna dalle scoperte di Leeuwenhoek, e spesso anche lui curvò gli occhi sugli strani ed inattesi "animalculi" che popolavano ogni specie di liquido. Solo nel caso degli spermatozoi aveva espresso qualche perplessità sull'affidabilità del microscopio. Pur ribadendo che questi nuovi ritrovati tecnici facevano "vedere di belle cose", gli pareva proprio che "questa volta" avessero "fatto travedere". Ma, in questa specifica occasione, non bisogna sottovalutare il fatto che erano le sue radicate convinzioni oviste - oltre che l'oggettiva difficoltà di 'vedere' gli "animalculi" del seme -, più che una sfiducia nel potere risolutore delle lenti, a spingerlo a non prendere in considerazione l'ipotesi che "la gran faccenda" della generazione fosse "architettata da' vermi".
Al pari di Malpighi e di altri scienziati del tempo, Redi era perfettamente consapevole di muoversi all'interno del contesto epistemologico prodotto dalla scoperta dell'ingrandimento ottico. E non fu certo solo per interesse erudito che si interessò alla storia della scoperta degli occhiali, pubblicando nel 1678 una Lettera intorno all'invenzione degli occhiali . Forte di questa consapevolezza, lo scienziato aretino aveva preso atto senza difficoltà che lo sviluppo del potere di risoluzione del microscopio consentiva di conquistare livelli di realtà progressivamente decrescenti, che giungevano quasi a sfiorare la dimensione degli atomi. Nelle Esperienze intorno alla generazione degl'insetti affermava infatti, con una presa di posizione a favore dell'atomismo di cui non può essere sottovalutata l'arditezza, che esistevano alcuni parassiti delle formiche che erano così "minuti e quasi quasi invisibili" che ci mancava davvero "poco a potergli noverare tra gli atomi". Nonostante le loro dimensioni, però, "
per potergli squisitamente ravvisare", bastava "bene aguzzar gli occhi e armargli bene d'un microscopio squisitissimo".
Come per gli altri microscopisti del Seicento, anche per Redi esisteva una stretta corrispondenza tra realtà e visibilità, per cui via via che si progrediva dall'apparenza fenomenica sempre più verso la struttura profonda delle cose, occorreva potenziare la capacità di risoluzione dell'occhio passando dalla visione oculare normale a quella raffinata. In primo approccio si poteva ricorrere ad alcuni semplici accorgimenti, noti fin dall'antichità, come guardare le cose controluce. Poi però diventava indispensabile varcare la dimensione dell'invisibile attraverso l'ingrandimento prodotto dal microscopio, e proseguire a sondare le dimensioni misteriose del profondo attraverso strumenti sempre più "squisiti". In questo modo le cose potevano apparire anche diverse, via via che la risoluzione si faceva più forte. In un appunto del Ms. 34, in data 22 agosto 1665, Redi riferiva ad esempio che alcune uova, "guardate col microscopio, erano assai lisce", ma "guardate co' microscopi migliori erano più anellate e aspre".
Già nella memoria del 1668 Redi mostrava di avere una perfetta padronanza degli accorgimenti indispensabili per potenziare l'osservazione ad occhio nudo e l'osservazione microscopica. Parlando dei piccoli scorpioni che stavano nel ventre della madre prima del parto, scriveva, ad esempio, che essi si trovavano "tutti attaccati insieme in una lunga filza, vestiti di una sottilissima e quasi invisibile membrana", dentro la quale si potevano vedere "benissimo distinti, e separati per un ristringimento simile ad un sottilissimo filo ch'ella fa tra l'uno scorpione e l'altro". Nel caso dei pidocchi, poi, che erano bianchi e trasparenti, se venivano "mirati col microscopio e da quello ingranditi", si potevano vedere "molto bene il moto delle viscere e l'ondeggiamento de' liquori in esse contenuti" grazie al fatto che il loro movimento risaltava sullo sfondo chiaro.
Redi era anche al corrente della tecnica di osservazione, ampiamente sfruttata da Malpighi nei suoi studi di anatomia microscopica, denominata "microscopio della natura". Parlando dei pidocchi degli uccelli che nascono da uova o lendini visibili attaccati alle penne, Redi affermava che a volte essi erano "così minuti" che ci voleva "buon occhio a scorgerli"; ma "coll'aiuto del microscopio" si poteva "benissimo considerare il lor figuramento, e distinguer quegli che per ancora son pieni e quegli da' quali è uscito l'animale".
Lo stesso effetto di potenziamento della visione si poteva ottenere, anche prescindendo dalla tecnica, grazie all'effetto-microscopio che si raggiungeva osservando ad occhio nudo gli stessi reperti in specie di uccelli nelle quali si presentavano naturalmente più grandi, e trasferendo poi i risultati alle altre specie grazie al postulato dell'uniformità della natura. Nel caso in questione si potevano vedere le uova dei pidocchi che stavano attaccate alle penne di alcuni rapaci, come l'aquila reale e il gheppio, che erano "grosse molto più de' granelli di panico", per cui "l'occhio da per sé medesimo e senz'aiuto" poteva "soddisfarsi e vedervi dentro i pollini bell'e fatti".
A volte bastava a Redi qualche piccolo accorgimento tecnico nella preparazione dei reperti per consentire di vedere anche ad occhio nudo quello che normalmente era visibile solo col microscopio, confermando così non solo l'affidabilità dello strumento ma anche la continuità della scala della visibilità nel suo progressivo addentrarsi dentro i meandri dell'esistente. I fori dei denti di vipera, ad esempio, li avevano visti "col microscopio i moderni scrittori", ma essi si potevano osservare anche "senza microscopio": bastava esaminarli quando erano "secchi, perché, leggiermente schiacciati si fendono per lo lungo dalla radice alla punta in tre o quattro scheggiuole, mostranti all'occhio l'interna cavità".
In altri casi non importava nemmeno ricorrere al microscopio: era sufficiente osservare le cose controluce per vedere, anche ad occhio nudo, quello che normalmente sfuggiva alla vista. Come nel caso di "quei sottilissimi canaletti" della pelle dei "lumaconi ignudi terrestri" descritti nelle Osservazioni intorno agli animali viventi che si trovano negli animali viventi del 1684 , che "chiaramente" si potevano vedere "serpeggiar per la pelle, se ella si speri al sole".
Fedele alla propria epistemologia induttivista, basata sull'apologia del "vedere e toccare con mano", Redi sembrava esprimersi ripetutamente a favore del principio di una perfetta, immediata e diretta adeguazione tra realtà e visibilità. Questa impressione di fiducia 'ingenua' nell'apparenza fenomenica appariva però smentita da un'esperienza esemplare, documentata nelle Esperienze intorno alla generazione degl'insetti. Essa dimostrava, al di là delle affermazioni di principio, che Redi non si "ristring[eva] sempre" a quello che aveva "veduto con gli occhi [suoi] propri", ma era perfettamente disponibile ad ammettere l'esistenza di dimensioni insondabili allo sguardo ed inaccessibili ad ogni indagine sperimentale. Si trattava del caso, ben noto, della ricerca effettuata per verificare se il pungiglione dello scorpione era forato oppure no.
Consapevole dei limiti dei sensi, e convinto dell'esistenza di livelli di realtà inattingibili anche con i microscopi più "squisiti" messi a disposizione dalla tecnica, in ogni tipo di ricerca Redi non si accontentava "del veduto". Nemmeno per uno come lui, che sbandierava ad ogni piè sospinto la decisione di credere solo ai "propri occhi", bastava semplicemente guardare. Le "sensate esperienze" erano anche per Redi una cosa ben diversa da quello che intendevano gli aristotelici come Kircher e Buonanni. Non era affatto sufficiente una percezione immediata delle cose per capire com'era fatta la realtà; occorreva uno sguardo profondo ed un metodo rigoroso ed efficace che consentisse di squarciare il velo opaco che nascondeva la verità.
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