Giovanni Alfonso Borelli

Giovanni Alfonso Borelli

Giovanni Alfonso Borelli (Napoli, 28 gennaio 1608 – Roma, 31 dicembre 1679) è stato un matematico, astronomo, fisiologo e filosofo italiano.

Biografia

Monumento funerario di Giovanni Alfonso Borelli.

Alcuni studiosi ritengono che sia nato tra il 1598 e il 1599 da donna santagatina (Motta Sant'Agata di Reggio di Calabria).

La ricostruzione della sua biografia si basa sull'epistolario che Borelli ha tenuto con Vincenzo Viviani, Alessandro Marchetti (suo discepolo all'Università di Pisa), Antonio Magliabechi e Marcello Malpighi. Malpighi introdurrà anche delle informazioni riguardanti Borelli nella sua autobiografia. Grazie a questi riferimenti è possibile affermare che Giovanni Alfonso Borelli nacque il 28 gennaio 1608 e fu battezzato con il nome di Giovanni Francesco Antonio. Il padre di Borelli, Miguel Alonzo, secondo il contributo dei personaggi prima menzionati, era un semplice soldato di fanteria del presidio spagnolo distaccato al Castel Nuovo di Napoli, mentre la madre era una umile popolana.
Circa i suoi natali è inoltre insistita una maldicenza forse priva di fondatezza che ne attribuiva la paternità a Tommaso Campanella, a quel tempo esiliato al Castel Nuovo di Napoli. Anche l'origine napoletana è stata messa in discussione, in particolare è stata ipotizzata la nascita di Borelli a Messina, che potrebbe però essere la città natale del fratello minore.

Nel 1614 il padre di Borelli, Alonzo, fu processato, forse per aver favorito la fuga del Campanella, e fu condannato alla pena capitale, che gli fu poi commutata nell'esilio a Roma. Questo ultimo sarà il luogo dove Borelli effettuerà i suoi studi diventando anche allievo di Benedetto Castelli.

Borelli insegnò matematica prima a Messina nel 1649 e poi a Pisa nel 1656 dove fondò l'Accademia degli Investigandi. Nel 1674 si ritirò a Roma dove visse sotto la protezione di Cristina di Svezia e dove fondò nel 1677 l'Accademia dell'Esperienza conosciuta anche come Accademia di Fisica-Matematica. Sempre a Roma incontra Vitale Giordano di cui diventa amico.

Roma (1614-1635)

Circa la data del trasferimento a Roma di Borelli ci sono dei dubbi. Secondo Francesco Puccinotti Borelli si sarebbe trasferito non nel 1614, ma più tardi, ovvero successivamente al conseguimento della laurea in medicina. Anche su questa laurea sono stati espressi dei dubbi, ma la si deve credere quasi certa se si considera la competenza che Borelli dimostra nelle sue opere mediche; è da considerare anche che nell'ultimo periodo della sua vita divenne medico della regina Cristina di Svezia.
A Roma frequentò le lezioni di idrodinamica della'abate Benedetto Castelli. Castelli godeva di una notevole fama e fu certamente in quell'occasione che Borelli cominciò ad appassionarsi alla fisica e, in particolare, alla meccanica classica.
Chiaramente questo periodo fu decisivo per il suo indirizzo culturale in quanto gli permise di elaborare quella metodologia di pensiero grazie alla quale lascerà impresso il suo nome nella storia. Borelli infatti utilizza l'applicazione della matematica della meccanica e del metodo sperimentale, proprio della scuola galileiana, per risolvere i problemi biologici.

Messina (1635-1656)

Nel 1635 Borelli fu chiamato dal senato accademico dell'Università di Messina, grazie in parte alla raccomandazione del Castelli, al fine di occupare la nuova lettura de matematiche. L'Università di Messina lo tenne in gran conto e gli fornì i mezzi per viaggiare e mettersi in contatto con i professori delle altre università. Grazie al suo lavoro, nel 1646, Borelli pubblicò la risoluzione di alcuni problemi geometrici di Pietro Emanuele
Nel 1647-1648, scoppiò una epidemia in Sicilia che diede l'occasione a Borelli di scrivere la sua prima opera da medico. L'opera intitolata cagioni delle febbri maligne in Sicilia negli anni 1647-1648 venne pubblicata/ripubblicata a Cosenza nel 1649 in omaggio all'amico Tommaso Cornelio. La precisione con la quale Borelli trattò questo problema confermano ulteriormente che egli già in precedenza aveva raggiunto notevoli conoscenze mediche.

Pisa (1656-1667)

Nella primavera del 1656 Borelli lasciò Messina al fine di occupare la cattedra di matematica all'Università di Pisa, conferitagli dal Granduca Ferdinando II. Il 19 marzo dello stesso anno tenne la sua prima lezione pisana ma con scarso successo. Non passò molto tempo però che quegli stessi allievi dovettero ricredersi sulle qualità del maestro. Tra i suoi più illustri discepoli, merita di essere citato Alessandro Marchetti. Il soggiorno pisano si rivelò di grandissima importanza al fine di plasmare l'orientamento scientifico di Borelli, che già alla scuola del Castelli si era andato rafforzando.
Per sottolineare l'importanza del soggiorno pisano è giusto considerare che il territorio di Pisa ha visto passare i più illustri medici del tempo: Andrea Vesalio nel 1543, Realdo Colombo nel 1546, Andrea Cesalpino nel 1581, Galileo Galilei infine che era stato a Pisa per conseguire il titolo di dottorato, ma poi finì per insegnare matematica. Sebbene tra i medici appena nominati Galileo possa sembrare estraneo al loro campo non bisogna escluderlo del tutto. La tradizione galileiana infatti traeva nuove risorse grazie alla fondazione dell'Accademia del Cimento che ha costituito un evento di notevole importanza per l'evoluzione del progresso scientifico. Della suddetta accademia fecero parte: Vincenzo Viviani, Carlo Roberto Dati, Alessandro Segni, Francesco Redi, Evangelista Torricelli, Antonio Oliva (di Reggio Calabria), Giovanni Alfonso Borelli. Il motto di questa accademia era: provando e riprovando, ancora conosciuto ai giorni nostri.
Con l'accademia del Cimento viene dato credito al metodo sperimentale galileiano in contrapposizione al principio di autorità del metodo aristotelico. Borelli diede un contributo notevole a ogni importante esperienza dell'accademia. Giovanni Targioni Tozzetti si riferisce a lui come uno dei maggiori luminari dell'accademia.

Nel 1658 Borelli pubblicò l'opera l'Euclides restitutus, di notevole importanza matematica, successivamente si dedicò alla traduzione del Dei conici di Apollonio, voluta da principe Leopoldo. Nel 1661 Pisa si presentò come il teatro di una epidemia di febbri. Borelli studiò questo nuovo morbo e ne fece una descrizione in alcune lettere che inviò a Marcello Malpighi.
Nel 1664 pubblicò il De rerum usu, completando le osservazioni anatomiche del Bellini L. con delle osservazioni fisiologiche. Sempre nel 1664 si occupò anche di astronomia, in particolare della cometa che era apparsa a dicembre di quell'anno. Nel 1666 nel Theoricae medieorum planetarum ex causis phisicis deductaem si interessò del movimento dei satelliti di Giove.
Borelli, parallelamente alle esperienze di matematica e fisica, si occupò di anatomia e soprattutto di fisiologia. Queste ultime esperienze gli saranno di estremo aiuto per la successiva elaborazione del De Motu Animalium.
Sia l'anatomia che la fisiologia compiono in questi momenti dei progressi significativi, soprattutto grazie all'applicazione del metodo sperimentale alla fisiologia (William Harvey con la dimostrazione della circolazione del sangue). In questo periodo storico l'intento principale è quello di abbandonare il cieco empirismo al fine di porre le basi di quella che sarà la medicina moderna. Sotto questi auspici nasceva, grazie anche a Borelli, un nuovo movimento, la scuola iatromeccanica che agli inizi veniva anche chiamata scuola iatromatematica. Tuttavia, già nel 1665 sorgevano i primi dissidi e le prime inimicizie tra gli accademici del Cimento; Borelli era in dissidio soprattutto con Vincenzo Viviani, per cui cominciava a maturare il convincimento di ritornare a Messina.
Il 18 marzo 1667, Borelli scrive al Principe Leopoldo e manifesta l'intenzione di lasciare Pisa adducendo il pretesto della salute. La partenza di Borelli dispiacque al Principe Leopoldo, il quale tuttavia non lo privò della sua stima. Secondo Francesco Redi, Borelli si pentì di aver lasciato Pisa.
Con il ritorno a Messina si chiudeva la fase più feconda di risultati nella vita di Borelli.

Messina (1667-1674)

Il ritorno di Borelli a Messina fu molto gradito dai cittadini di questa città, grazie sia al ricordo che avevano conservato e sia per la fama che Borelli aveva conquistato in Toscana. Nella città sicula, Borelli riprese l'attività di docente impegnandosi sullo studio dei fenomeni riguardanti l'astronomia e la fisiologia; nel 1669 pubblicò le Osservazioni intorno alle virtù ineguali degli occhi. Sempre nel 1669, fu incaricato dalla Royal Society di Londra per studiare l'eruzione dell'Etna. Alla descrizione dell'eruzione del vulcano fatta da Borelli si interessò anche il Principe Leopoldo.

Durante il soggiorno messinese, Borelli frequentò la casa del Visconte Ruffo, luogo nel quale, a quanto sembra, si cospirava contro il regime spagnolo. Questa attività cospiratrice culminò nella congiura del 1674 la quale, oltre a non provocare nessuna alterazione nella situazione politica, ebbe conseguenze disastrose per la cultura dell'isola. Borelli, per le sue idee e per il suo operare in nome della libertà e dell'indipendenza, fu accusato di ribellione e dovette espiare la sua colpa a Roma, un territorio non dominato dalla corona spagnola.

Roma (1674-1679)

Borelli, esule e povero, raggiunse Roma nel 1674. Il poco avere che era riuscito a portare con sé gli fu derubato da un servo infedele. Malgrado queste tristi condizioni, egli non abbandonò l'attività intellettuale, anzi riprese lo studio al fine di portare a termine la sua più grande opera, il De Motu Animalium. Fortunatamente il Borelli incontrò a Roma la regina Cristina di Svezia, la quale avrebbe poi patrocinato la pubblicazione della sua opera capitale. A causa delle condizioni economiche in cui versava, Borelli dovette accettare l'ospitalità offertagli da B. Carlo Giovanni di Gesù nella sua casa di San Pantaleo. Il De Motu Animalium rappresenta il suo ultimo grande contributo per la conoscenza scientifica infatti, mentre lavorava su questa opera, fu colpito dalla malattia, probabilmente polmonite, che lo avrebbe condotto alla morte il 31 dicembre 1679.
Prima di morire, Borelli, raccomandò la pubblicazione del De Motu Animalium a B. Carlo Giovanni di Gesù. L'edizione completa del De Motu Animalium porta la data: Romae idibus Augusti 1680.

Il De Motu Animalium

Frontespizio del De Motu Animalium

Il De Motu Animalium è un'opera inserita all'interno di un movimento finalizzato alla ricerca fisiologica chiamato iatromeccanica. Questo movimento postula l'applicazione delle leggi fisiche per l'interpretazione di particolari fenomeni. Il Borelli, grazie al De Motu Animalium, viene considerato il fondatore della fisiologia muscolare su basi meccanicistiche. Infatti, il P. Franceschini precisa:

«lo studio miologico trova in Niccolò Stenone e soprattutto in Borelli una impostazione fisiologica che può essere definita attuale.»

(P. Franceschini)

. Herman Boerhaave sosteneva che qualsiasi medico che non conoscesse il De Motu Animalium sarebbe stato destinato a brancolare tra le tenebre. Pietro Chirac, archiatra di Luigi XV di Francia e professore all'Università di Montpellier, ebbe in tal pregio l'opera del Borelli al punto da lasciare nel suo testamento dei fondi affinché in quella Università venisse istituita una cattedra per la lettura pubblica del De Motu Animalium. Il Del Gaizo, nella sua ricerca diretta in particolare sull'epistolario di Borelli, scrive:

«dopo il piccolo ma monumentale libro di William Harvey De Motu Cordis, il secolo XVII doveva dare un libro, che non solo seguisse il circolo del sangue, ma quello della vita, e lo diè, auspice il genio del Borelli, nell'opera De Motu Animalium.»

(Del Gaizo)

. L'accostamento che il Del Gaizo fa tra William Harvey e Borelli ha senz'altro un fondamento, infatti la dimostrazione della meccanica e della neurofisiologia muscolare di Borelli è compatibile, per validità di impostazione, alla teoria harveyana, in quanto entrambe con rigore metodologico sperimentale, giungono alla risoluzione di problemi fisiologici che per secoli avevano travagliato il pensiero medico. Il G. Barbensi, nel suo studio monografico, traccia un preciso profilo biografico di Borelli e in particolare precisa l'impostazione del De Motu Animalium scrivendo:

«lunga fu la preparazione di questa opera, poiché il Borelli aveva concepito il pensiero che i fenomeni della vita si sintetizzano nel movimento e d'altra parte i movimenti non possono sottrarsi alle leggi della meccanica, la sua preparazione doveva svolgersi secondo due direzioni con lo sviluppo della meccanica e con lo sviluppo dell'osservazione biologica.»

(G. Barbensi)

. Adalberto Pazzini ha scritto:

«il De Motu Animalium esamina attentamente con ragionameto e dimostrazione matematica il fenomeno del movimento. Portato il ragionamento su tale base, l'organismo viene di conseguenza interpretato come una macchina, agente in virtù di leggi ben definite.»

(A. Pazzini)

I muscoli

Il De Motu Animalium si divide in due parti. Nella prima parte Borelli si sofferma sulla macroscopia dei muscoli e sullo studio meccanico del loro funzionamento, il motus externis. Successivamente nella seconda parte dell'opera egli afferma che è l'anima la causa effettiva dei movimenti animali. I muscoli sono gli organi del movimento, cioè le macchine per mezzo delle quali la facoltà motrice dell'anima mette in movimento le articolazioni e le varie parti dell'animale.
Borelli afferma che i muscoli sono formati da tendini, carne, vene, arterie e nervi. Dentro una membrana sono contenuti più fasci dalla forma di prismi triangolari, quadrangolari, esagonali. Ogni fascio a sua volta è costituito da fibrille, le quali sono tenute insieme da una specie di sostanza gelatinosa (da notare la precisione con la quale è stata eseguita l'osservazione e quindi la descrizione). Borelli studia sulla base di concetti meccanici, i movimenti delle articolazioni e poi cerca di quantificare la forza e la resistenza dei muscoli. A tal fine considera l'importanza del punto di inserzione del muscolo e calcola la potenza motrice che può esercitare. Questi concetti borelliani vengono accettati integralmente anche dal matematico Johann Bernoulli. Occupandosi della posizione statica, Borelli, come riferisce Giovanni Battista Morgagni nel suo Opuscola Miscellanea, ebbe il merito di aver individuato, in corrispondenza dell'Osso iliaco, il centro di massa dell'uomo. Sempre occupandosi della posizione statica, Borelli asserisce che le ossa dell'uomo funzionano come leve, le quali, per il fatto di essere collegate le une alle altre, formano delle colonne che sono in grado di mantenere in equilibrio il peso del corpo, senza l'intervento dei muscoli, fino a quando però il centro di massa cade dentro la base d'appoggio. Infine conclude questa prima parte occupandosi della deambulazione dell'uomo, dell'incedere del quadrupede, della tecnica del salto e particolarmente del volo degli uccelli e del nuoto dei pesci.
Nella seconda parte dell'opera il Borelli prende in considerazione problemi di maggior interesse fisiologico, tra cui:

• La causa effettiva del movimento muscolare;
• La circolazione del sangue;
• La meccanica cardiaca;

Il movimento muscolare

Sia Del Gaizo che Barbensi non si erano soffermati molto su questo aspetto; solo Franceschini nota esplicitamente:

«il grande merito del Borelli è stato di aver dimostrato che la contrazione muscolare è sotto l'influenza del sistema nervoso e anche di aver prospettato le modalità della trasmissione dell'eccitamento nervoso con approssimazione estrema alla dottrina attuale dei mediatori.»

(P. Franceschini)

.

Secondo Borelli la causa primitiva del movimento degli animali è l'anima. Morto l'animale, l'anima non è più operante e l'organismo resta inerte e immobile. In generale le idee di Borelli erano incentrate nel pensare la vita relazionale come subordinata a quella psichica e nello stesso tempo è indicato un processo specifico che trasforma l'atto mentale in volontà, e successivamente in movimento. Per chiarire il meccanismo di questo processo specifico, Borelli richiama Aristotele. Prende in considerazione questo ultimo al fine di mettere in evidenza l'anima in similitudine con ciò che Aristotele chiamava spirito. Quindi i muscoli, secondo la visione filosofica di Borelli, sono macchine che per muoversi hanno bisogno di un mezzo; questo mezzo parte dalla facoltà locomotrice dell'anima che raggiunge il muscolo, attraverso i nervi, comandando la capacità di contrazione e di rilassamento. Il tutto viene dimostrato con semplici esperimenti: tagliando trasversalmente un muscolo, questo perde la facoltà di contrarsi, mentre l'articolazione rimane mobile; ciò vuol dire che per Borelli il muscolo agisce come un braccio di leva applicato sull'articolazione e che il movimento non è legato all'articolazione stessa. Successivamente Borelli, dopo aver espresso la sua teoria sulla contrazione dei muscoli, si impegna a confutare ogni ipotesi sul movimento muscolare, dimostrando con argomentazioni sperimentali la loro insostenibilità.
Le teorie che Borelli ha confutato sono:

1. Il movimento muscolare è dato da una naturale facoltà incorporea;
2. Il movimento dipende da umori o del sangue che penetra nelle porosità dei muscoli;
3. La contrazione avviene per la violenza del sangue spinto nel cuore.

La circolazione del sangue

Chiarito il movimento dei muscoli, Borelli si occupa del movimento del sangue. Egli osserva che il cuore non agisce con continuità, tuttavia è convinto che il sangue circoli continuamente nel corpo dell'animale senza pause tra una pulsazione e l'altra. Per Borelli il sangue non può passare direttamente dalle arterie nelle venule sia perché non ci sono anastomosi, sia perché l'impulso cardiaco a quel livello è molto debole.
La spiegazione che escogita è meccanica, affermando infatti che il sangue passa dalle arterie nelle vene allo stesso modo con cui le spugne, i filtri e le corde si imbevono quando sono immersi in acqua. Per quanto riguarda il ritorno venoso al cuore è possibile, secondo Borelli, grazie all'azione delle fibre circolari delle vene, all'azione di comprensione dei muscoli e alla presenza di valvole venose che impediscono il reflusso.

La meccanica del cuore

Al fine di spiegare come il cuore potesse espellere il sangue durante la sistole, Borelli afferma che le fibre cardiache esplicano la loro azione, non accorciandosi ma resistendo alla dilatazione. Esattamente come già aveva fatto con altri muscoli, Borelli calcola la forza che il cuore esercita durante la contrazione. Ricorrendo a degli artifici conclude che questa forza è equivalente a 3000 libbre. Anche se questo valore potrebbe non corrispondere alla realtà, quello che è importante sottolineare è il metodo con il quale esamina il problema. Per il fatto di aver considerato nell'impostazione del lavoro sia la velocità che la massa di sangue in movimento, Borelli ha ragione di essere considerato come il padre della fisiologia moderna.

Per quanto riguarda la causa della contrazione cardiaca Borelli afferma che il cuore, anche se non è soggetto all'azione della volontà, si contrae come tutti gli altri muscoli per la fermentatio e la ebullitio che si determina al momento del contatto tra il succo nervoso e il sangue.
Non conoscendo l'innervazione da parte del sistema nervoso all'interno del cuore, Borelli da una spiegazione dell'automatismo cardiaco affermando che all'inizio gli stimoli vengono promossi dalla volontà, successivamente diventano automatici, esattamente come accade per altri movimenti, come quello delle palpebre ad esempio.

Principali risultati

L'opera più conosciuta del Borelli è tuttavia il trattato De Motu Animalium (1680), uscito postumo, con il quale cercò di spiegare il movimento del corpo animale basandosi su principi meccanici, tentando di estendere all'ambito biologico il metodo di analisi geometrico-matematica elaborato da Galileo in ambito meccanico e per il quale si guadagnò il titolo di padre della iatromeccanica.

Giovanni Alfonso Borelli, continuando i tentativi di Galileo sulla misurazione della velocità della luce, eseguì un geniale esperimento utilizzando un sistema di specchi riflettenti sulla distanza tra Firenze e Pistoia, circa 35 km. Questo metodo fu poi ripreso dal francese Armand Hippolyte Fizeau che, nel 1849, riuscì a valutare una velocità di 283.000 km/s, molto vicino alla misura esatta.

Borelli merita di essere ricordato come un uomo dal grandissimo ingegno, come del resto molti scienziati dell'epoca, aperto alle più svariate esperienze. Egli può essere considerato come il promulgatore delle dottrine galileiane, tenace sostenitore del nuovo metodo, infaticabile socio dell'Accademia del Cimento, fu maestro del M. Malpighi e del L. Bellini, infine ebbe soprattutto il merito di applicare il metodo matematico ai problemi di carattere biologico.

Opere

Frontespizio di Euclides restitutus di Giovanni Alfonso Borelli (Pisa, 1658)

Tra le altre opere da ricordare:

• Cagioni delle febbri maligne in Sicilia negli anni 1647-1648.
• Della cagioni delle febbri maligni. (Pisa 1658)
• Euclides restitutus, sive prisca geometriae elementa, brevius, & facilius contexta. (Pisa 1658)
• De Renum usu Judicium. (Strasburgo 1664)
• Lettera del movimento della cometa apparsa il mese di dicembre del 1664 a Pisa. (1665)
• Theoricae mediceorum planetarum ex causis phisicis deductae. (Pisa 1666)
• De Vi Percussionis, et Motionibus Naturalibus a Gravitate Pendentibus. (Bologna 1667) (Leida 1686)
• Osservazioni intorno alle virtù ineguali degli occhi. (Messina 1669)
• Meteorologia Aetnea, seu historia et methereologia incendi Aetnei anni 1669. (Reggio Calabria 1670)
• De motionibus naturalibus a gravitate pendentibus. (Bologna 1670)
• De Motu Animalium.
  • 1^a parte (Roma 1680) ; 2^a parte (Roma, 1681)

Bibliografia

• Bernoulli J. - Opera Omnia. Lausanae, (1742).
• Barbensi G. - Borelli. Collana di vita di medici e naturalisti celebri.(1947), Trieste.
• Barbensi G. - Di una diversa soluzione di un problema di meccanica muscolare da parte di due medici matematici. Rivista Storica, Medica, Scientifica. (1938), Siena.
• Baldoni N. - Introduzione a Giovanni Borelli Vico.(1961), Milano.
• Capparoni P. - Sulla patria di Giovanni Alfonso Borelli. Rivista storica, scientifica, medica (1931).
• Caprariis E. - Considerazioni sulle vedute neurofisiologiche di Hermann Boerhaave.
• Caprariis E. - Spunti di neurofisiologia nel De Motu Animalium di Giovanni Alfonso Borelli (1608-1679). (1969-1970).
• Derenzini T. - Giovanni Alfonso Borelli, fisico: Celebrazione dell'Accademia del Cimento nel tricentenario della fondazione (19 giugno 1957).(1958), Pisa.
• Derenzini T. - Alcune lettere di Borelli ad Alessandro Marchetti. (1959).
• Franceschini P. - L'apparato motore nello studio di Borelli e di Stenone. Rivista storica, medica, scientifica, (1951).
• Gaizo M. Del - L'opera scientifica di Giovanni Alfonso Borelli e la Scuola di Roma nel secolo XVII. Memoria della pontificia Accademia Romana dei Nuovi Lincei, (1909).
• Gaizo M. Del - Alcune lettere di Giovanni Alfonso Borelli, dirette una a Marcello Malpighi, le altre ad Antonio Magliabechi.(1886), Napoli.
• Alexandre Koyré - La mécanique céleste de Giovanni Alfonso Borelli. Rivista Storica, Scientifica, (1952).
• Alexandre Koyré, La rivoluzione astronomica. Copernico, Keplero, Borelli.Feltrinelli.(1966), Milano.
• Pazzini A. - La medicina nella storia, nell'arte, nel costume. (1970).

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Collegamenti esterni

• (EN) John J. O’Connor e Edmund F. Robertson, Giovanni Alfonso Borelli, su MacTutor, mathshistory.st-andrews.ac.uk, School of Mathematics and Statistics University of St Andrews, Scotland.
• Borèlli, Giovanni Alfonso, in Treccani.it – Enciclopedie on line, Roma, Istituto dell'Enciclopedia Italiana. URL consultato il 4 agosto 2014.