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Da Filosofia a Scientia

La Fisica, la madre di tutte le scienze.

Ho sempre pensato che studiare la Fisica fosse come studiare Dio, forse un modo diverso (scientifico?) di avvicinarsi ad Esso. Ma tralasciamo questo tipo di disamina.

Sembra facile spiegare cosa sia e/o di cosa si occupi la fisica e volendo lo sarebbe; potremmo dire che essa consta nell’osservazione e comprensione dei fenomeni naturali. Se volessimo rimane sul semplice dovremmo fermarci quì in quanto se provassimo a fare un passo avanti saremmo costretti a dover fare distinzioni, precisazioni, approfondimenti, richiami, che complicherebbero non poco il tutto.

Ma siccome chi si avvicina a questa materia ha una innata inclinazione al complicato, proviamo a esaminare un po’ più da vicino l’oggetto della fisica rimanendo comunque sempre sul “semplice”.

Chiunque sia appassionato a tale materia e abbia provato ad accostarsene, avrà riscontrato che non è  immutabile, nel senso che con il passare degli anni (secoli), con le nuove scoperte, pur occupandosi sempre di ciò che abbiamo definito sopra, ha subito anch’essa una evoluzione, diversificazione del suo concetto e contemporaneamente è cambiata anche la figura degli operatori di settore che oggi chiamiamo scienziati.

La Fisica, dal greco τὰ φυσικά [tà physiká] e da φύσις [physis], “natura”, ovvero “le cose naturali” è nata, verosimilmente, intorno al VI sec. a.C. in Grecia quando scuole del tempo cercavano di dimostrare fenomeni naturali mediante elementi primordiali come terra, acqua, aria, fuoco o ricorrendo a concetti astratti quali i numeri della scuola pitagorica.

Secondo alcuni storici le sue origini possono essere fatte risalire al filosofo, astronomo e matematico greco Talete di Mileto (624 a.C.) il quale iniziò per primo la ricerca del “principio” dal quale si sarebbero generate tutte le cose. Lo stesso Pitagora era identificato in passato come l’autore del termine “filosofia” inteso come “amore della sapienza”, era un matematico, taumaturgo, astronomo, politico; ma ancora si pensi ad Aristotele, filosofo greco del IV sec. a.C., il quale ricercava un principio eterno ed immutabile che spiegasse il modo in cui avvenivano i vari fenomeni naturali.

Si potrebbero citare tanti altri filosofi che dedicarono i loro studi ai fenomeni naturali, camminando lungo il sentiero della storia, ma per brevità rimandiamo alle opportune sedi di studio.

Storicamente, quindi, la Fisica nasce come branca della filosofia, anzi era tutt’uno con essa ed era chiamata “filosofia naturale” intesa cioè come disciplina che si proponeva di spiegare ogni tipo di fenomeno utilizzando come metodo solo l’osservazione del fenomeno naturale e la ricerca di una interpretazione plausibile dello stesso.

Lo studio della fisica tale rimase sino all’avvento della rivoluzione scientifica del XVII secolo con la codifica del metodo scientifico di Galileo Galilei, subendo da lì in poi uno sviluppo tale da farle conquistare piena autonomia e autorevolezza distinguendosi dalla filosofia per ovvie ragioni di metodo di indagine.

Si è passati dal concetto di filosofia naturale a quello di scienza, dal latino scientia e dal greco episteme, ossia conoscenza, individuando contestualmente la figura dello scienziato e non più del filosofo. La fisica rappresenta dunque la prima disciplina scientifica nella storia della scienza da cui nascerà nel XVIII secolo la chimica, nel XIX secolo la biologia, le scienze della Terra ecc., i cui cammina andarono col tempo intrecciandosi con quello della Fisica, portando così a nuove specializzazioni quali la Biofisica, la Geofisica, l’Astrofisica ecc.

Storicamente si suole suddividere la fisica in fisica classica che comprende la meccanica classica, ottica, la termodinamica e l’elettromagnetismo ed ovviamente la gravità newtoniana, teorie nate e sviluppatesi fino alla fine del XIX secolo  e fisica moderna, ossia le teorie nate successivamente a partire dalla teoria della relatività generale (macrocosmo), la meccanica quantistica (microcosmo) e tutte le altre teorie fisiche della seconda metà del Novecento. A riguardo non possiamo non ricordare “la teoria del tutto” del compianto Stephen Hawking.

Questa ramificazione dell’oggetto della fisica ha portato,quindi, alla nascita anche di nuove figure di scienziati sempre più specifiche. Dal punto di vista degli operatori del settore, infatti, in Fisica si distinguono due grandi categorie di fisici: quello teorico e quello sperimentale, distinzione che tra l’altro è fonte di competizione accesa e poco velata tra le due categorie le quali ognuna crede che l’una sia di maggior importanza rispetto l’altra; tuttavia ritengo (come in molti) che siano due facce della stessa medaglia.

La storia ci insegna che il tutto è partito dall’osservazione e dallo sperimentare per poi trarre le conclusioni ovvero le leggi che regolano i vai fenomeni naturali; Galileo, infatti, come già accennato, introdusse il metodo sperimentale o scientifico affermando che bisognava associare le “sensate esperienze” (raccolta di dati empirici) alle “dimostrazioni necessarie” (analisi matematica).

Come già richiamato la Fisica Sperimentale è fondamentale per fornire le prove necessarie per validare teorie e leggi fisiche o anche per falsificarle. In breve il metodo sperimentale si basa sull’esperimento. Per un fisico non è sufficiente osservare sic et sempliciter un fenomeno, ad esempio che lasciando cadere un sasso da una altezza esso cade rapidamente; necessita, invece, di osservare e analizzare più aspetti per poter comprendere il fenomeno così come accade in natura, verificare le variabili (ad esempio presenza o meno di vento) e in generale studia dapprima il fenomeno nella sua espressione più semplice per “aggiungere” man mano delle complicazioni fino a riprodurre il fenomeno di partenza osservato.

In fisica gli esperimenti possono essere di due tipologie: 1) esperimenti controllati, quelli effettuati nei laboratori dove è possibile ricreare ambienti per effettuare esperimenti ed incidere sulle variabili; 2) esperimenti naturali: sono quelli che rientrano nel campo dell’astrofisica dove si osservano oggetti celesti ed è difficile influenzare le variabili (nel momento storico attuale, aggiungo io).

La ricerca della spiegazione dei fenomeni naturali può avvenire tramite il c.d. metodo induttivo: dall’osservazione del fenomeno, si effettuano previsioni, ipotesi (eventualmente suggerite da somiglianza con fenomeni simili), si elabora una teoria, si effettuano esperienze sul fenomeno e se i risultati sono in accordo con le conseguenze delle ipotesi, l’ipotesi viene confermata. Schematicamente potremmo sintetizzarlo così:

fenomeni naturali > previsioni > teoria > principi fondamentali.

Nella teoria, intesa ovviamente come teoria fisica, sono riunite le leggi che regolano un certo gruppo di fenomeni; ad esempio la teoria dell’elettromagnetismo è costituita da leggi generali che spiegano fenomeni elettrici e magnetici. Da una teoria, mediante l’immancabile strumento matematico, è possibile ricavare nuove leggi e quindi scoprire nuovi fenomeni. Questo non è altro che il metodo deduttivo che a differenza di quello induttivo segue il seguente percorso (inverso):

principi fondamentali > teoria > previsioni > fenomeni naturali.

In genere un fisico o è teorico o è sperimentale in ogni caso teorico e sperimentale lavorano e collaborano insieme dal momento che le teorie non avrebbero alcun valore di verità (vero o falso che sia) così come i fisici sperimentali non avrebbero nulla da avvalorare senza una teoria da dover verificare. Come dice il genio per antonomasia, Albert Einstein: «Nessuna quantità di esperimenti potrà dimostrare che ho ragione; un unico esperimento potrà dimostrare che ho sbagliato.» (Albert Einstein, lettera a Max Born del 4 dicembre 1926)

Per concludere, vi lascio con alcune citazioni sperando che possano essere fonte di ispirazione a chi per lavoro o passione voglia avvicinarsi a questo mondo che per quanto complicato aiuta a capire chi siamo, da dove veniamo e dove siamo diretti, almeno quello è lo scopo anche se ci vorrà tempo per raggiungerlo.

– “Ognuno è un genio. Ma se si giudica un pesce dalla sua abilità di arrampicarsi sugli alberi lui passerà tutta la sua vita a credersi stupido.”  (Albert Einstein)

– “La fisica è come il sesso. Certo, può avere qualche conseguenza concreta, ma non è per quello che la facciamo) (Richard Feynman)

– “Solo due cose sono infinite: l’universo e la stupidità umana, riguardo l’universo ho ancora dei dubbi.” (Albert Einstein)

– “Non riuscivo a fare tutto quello che volevo, perché mia madre insisteva nel mandarmi fuori a giocare”. (Richard Feynman)

– “O Dio onnipotente, che hai creato l’uomo a tua propria immagine, e ne hai fatto un’anima vivente perché egli potesse cercarti e avere potere sulle tue creature, insegnaci a studiare l’opera delle tue mani.” (James Clerk Maxwel)

– “Soprattutto quando lasciata libera di spaziare senza vincoli nel regno delle speculazioni. […] Le idee rivoluzionarie raramente si manifestano quando i fisici teorici seguono percorsi prestabiliti, ma emergono piuttosto dalla libertà di seguire istintivamente le proprie intuizioni.” (Gian Francesco Giudice).