16 aprile 2015

Saggio su “Genesi, nascita e sviluppo del pensiero scientifico moderno”

di Umberto Lorenzini

  • Sezione 1: Premessa
  • Sezione 2: Scienza e tecnica nella Grecia e Roma Antiche e Medioevo
  • Sezione 3: La Rivoluzione del ‘600 e la nascita del pensiero scientifico moderno
  • Sezione 4: Scienza Vs Tecnica e Tecnologia: uno straordinario, eccezionale e continuo feedback.

Scienza e tecnica nella Grecia e Roma Antiche e Medioevo

Prima di iniziare questa sezione, riprendo il discorso della precedente Premessa – per il suo completamento. Riprendendo quindi dal sofista Protagora, il quale per primo affermò che su tutte le cose ci sono due ragionamenti l’uno opposto all’altro (peri pantòn tòn Krématon dùo lògous einai antikeiménous allelous). Al posto di ragionamenti si possono usare le accezioni punti di vista, concezioni, teorie o anche ipotesi; anche se il dantesco maestro di color che sanno considera la sofistica una sapienza apparente, che in realtà non è, mostrerò come questa precedente affermazione ha trovato riscontro nello sviluppo della scienza fisica. Già nei presocratici c’è un bell’esempio: Eraclito di Samo (circa 520 ÷ 460 a.C. ) già soprannominato dalla tradizione l’oscuro afferma che tutto cambia (il famoso panta réi), che in sostanza esprime il perpetuo divenire di tutte le cose; mentre Parmenide di Elea ( vissuto fra il 530 e il 440 a.C.) afferma che nulla cambia (qualche storico o filosofo della scienza ci vede una anticipazione dei concetti scientifici moderni di conservazione della materia e dell’energia). Peccato che delle loro opere (Sulla natura – solito titolo! – e Intorno alla natura) ci siano rimasti solo frammenti (140 per Eraclito; un lungo frammento della prima parte e altri scarsi frammenti per Parmenide). Si possono ritenere entrambe vere anche se opposte? Si può rispondere con un si: come ci dice la fisica moderna, rilevano due aspetti, contraddittori – o meglio complementari, come vedremo subito – ma reali, della realtà del mondo fisico. Si pensi alla teoria corpuscolare della luce, da parte di Newton; ed alla teoria ondulatoria della luce, da parte di Christiaan Huygens ( l’Aia, 1629 ÷ 1695). In tempi più recenti quella di Einstein sui quanti di luce o fotoni (ognuno di energia E= hν , dove h è la costante di Planck uguale a 6,6626 • 10 -34 joule secondo e ν la frequenza), e la luce come onda elettromagnetica di James Clerk Maxwell (Edinburgo 1831 – Cambridge – dove nel 1871 divenne primo titolare della cattedra Cavendish di fisica sperimentale e dal 1874 anche direttore del laboratorio Cavendish; 1879).

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La teoria di Einstein spiega bene l’effetto fotoelettrico (emissioni di elettroni da parte di alcuni metalli, se colpiti da luce di una certa frequenza o lunghezza d’onda
λ = c / ν dove c è la velocità della luce, il cui valore moderno è di 299.792 km/s); ma non può spiegare i fenomeni di interferenza e di diffrazione, spiegati invece bene dalla teoria ondulatoria. Tanto che il grande fisico Niels Bohr (uno dei formulatori della meccanica quantistica (Copenaghen 1885 ÷ 1962) dovette concettualizzare il principio di complementarità: gli aspetti ondulatori o corpuscolari della luce – e in accordo con Louis de Broglie, della materia a livello quantistico – sono complementari ma reciprocamente esclusivi; per esempio un esperimento può essere progettato per rilevare o le proprietà ondulatorie della luce o la sua natura corpuscolare, ma non entrambe le cose allo stesso tempo.

Continuando con gli aspetti contraddittori, lo spazio e il tempo assoluti di Newton contro lo spazio-tempo relativo di Einstein. La visione della realtà fisica- anche di quella quantistica – indipendente da osservatore o esperimento, secondo la concezione di Einstein contro l’interpretazione di Copenaghen secondo cui nella meccanica quantistica, non esiste una realtà quantistica al di là di ciò che viene rilevato da un atto di misurazione o di osservazione.

Istruttivo a tale scopo l’esperimento mentale (il così detto gatto di Schrodinger) escogitato dal fisico, anch’egli fra coloro che parteciparono attivamente agli sviluppi della fisica atomica e quantistica (Vienna 1887÷1961): secondo le leggi della meccanica quantistica, un gatto, finché non viene osservato, esiste in una sovrapposizione di stati di gatto vivo e gatto morto!

Solo l’osservatore può decidere : o vivo, o morto!

Questo esperimento è in risposta ad analogo escogitato da parte del realista Einstein, contro l’interpretazione di Copenaghen a proposito della meccanica quantistica (corrispondenza di Einstein-Schrödinger dell’agosto 1935). Per Schrödinger la situazione che il gatto si trovi in uno stato paradossale – né vivo né morto, al contempo vivo e morto – è impossibile. Che sia possibile per la fisica quantistica prova se non la sua falsità, l’incoerenza con la realtà fisica ( per cui il gatto non può essere allo stesso tempo vivo e morto): ne consegue che l’interpretazione di Copenaghen è errata. Questo assillerà i fisici quantistici per molto tempo: le equazioni della quantistica implicano una presenza universale di stati sovrapposti; mentre queste sovrapposizioni non si vedono a livello macroscopico. La questione è stata risolta nel 1990 con la così detta teoria della decoerenza. Tale teoria spiega come, per via della loro interazione con l’ambiente, gli oggetti macroscopici ci sembrino avere un comportamento conforme alle leggi della fisica classica; mentre i loro costituenti microfisici, atomi e altre particelle, avrebbero un comportamento quantistico! La teoria risolve il paradosso: il gatto è un sistema di taglia macroscopica! Per Schrödinger una particella è il risultato di un pacchetto d’onde e non esistono salti quantici, ma solo transizioni continue; vale inoltre il principio di casualità e il determinismo.

Davo per scontata la conoscenza dell’esperimento mentale, ma penso sia più corretto esporre il marchingegno mentale. Il gatto è chiuso in una scatola ed è presente un dispositivo in grado di individuare l’emissione di una particella che un atomo radioattivo emette quando si disgrega. Insieme al gatto, all’interno della scatola chiusa c’è l’altro dispositivo progettato in modo che, se si produce l’emissione della particella proveniente dalla disgregazione, un martello rompe una fiala che contiene un gas mortale, e immediatamente il gatto muore. Il vettore di stato del sistema completo [scatola + gatto + martello + fiala] è la sovrapposizione dello stato atomo disgregato – martello abbassato – fiala rotta – gatto morto e dello stato atomo non disintegrato – martello alzato – fiala intatta – gatto vivo. Il gatto si troverebbe dunque in uno stato incerto, paradossale: né vivo né morto, al contempo vivo e morto! (da Etienne Klein sette volte la rivoluzione – sottotitolo I grandi della fisica contemporanea)

Vorrei terminare con un altro esempio, esulante però complementare dal campo della scienza; rientrando invece in quello della filosofia e teologia e della letteratura (E quindi non può obbedire al principio di complementarità: le due enunciazioni non sono entrambe vere; solo una può esserlo – chiedo venia al lettore, ma una cosa che riguarda la concezione del mondo – quella che i tedeschi chiamano weltanshauunng – può essere citata.

Mettendo a confronto San Paolo (decapitato a Roma probabilmente nel 64 sotto l’imperatore Nerone) e il poeta latino Catullo (vissuto, secondo San Gerolamo, dall’87 al 58 a.C.). Tralasciando la traslitterazione dal greco: Se infatti crediamo che Gesù è morto e resuscitato, allo stesso modo Iddio adunerà presso di sé coloro che si sono addormentati in Gesù.

Soles occidere et redire possunt; nobis, cum semel occidit brevius lux, nox est perpetua una dormienda. A proposito di San Paolo, alcuni storici e filosofi alla page, rovesciando con noncuranza i termini, sostengono che senza San Paolo non ci sarebbe stato Cristianesimo!

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Questo articolo è stato pubblicato in Giornale dell'Ordine. Indirizzo del permalink.

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