Le basi della Scienza

Sino dai tempi più remoti, l’uomo ha dovuto confrontarsi con ciò che lo circonda per soddisfare i suoi bisogni elementari: mangiare, bere, dormire, ripararsi dal freddo, riprodursi. Lo sviluppo dell’intelligenza gli ha permesso di sviluppare utensili: da elementari a sempre più complessi. Quando, poi, l’introduzione dell’agricoltura e dell’allevamento del bestiame gli hanno consentito di avere tempo disponibile per operazioni più complesse, il suo tentativo di comprendere la natura che lo circonda si è fatto sempre più organizzato. Ecco quindi la creazione degli Dèi, e la sublimazione di ciò che succede in una serie d’influenze magiche, ma comprensibili.

In epoca storica lo studio costante della causa degli eventi ha portato a risposte sempre più elevate: i grandi filosofi hanno dato spiegazioni che sono state accettate per migliaia di anni, come verità ultime ed indiscutibili. L’avvento delle grandi religioni monoteiste ha dato spiegazioni e scopi all’esistenza umana, sempre nella forma della verità ultima ed inappellabile. 

Tutto ciò è durato sino al sedicesimo – diciassettesimo secolo, quando il continuo sviluppo del desiderio di verità ha scalfito il principio di autorità, ed è iniziata la revisione critica della verità antica. L’opera non è stata il frutto del lavoro di un singolo uomo: sono stati molti coloro che vi hanno concorso. Per fare un breve elenco delle personalità preminenti, inizierei a citare Niccolò Copernico, che nel suo De rivolutionibus orbium coelestium, del 1543, propone che i pianeti girino attorno al Sole, e non attorno alla Terra. Altrettanto importante, e pure pubblicato nel 1543, è il libro De humani corporis Fabrica libri septem di Andreas van Wasel, italianizzato in Andrea Vasalio, dove si fonda l’anatomia moderna. Citerò anche John Napier, italianizzato in Giovanni Nepero, il matematico che pubblicò, nel 1614, la Mirifici logarithmorum canonis descriptio, dove presenta l’invenzione dei logaritmi. Keplero utilizzerà questo strumento fondamentale per calcolare il movimento dei pianeti, desumendoli dalle misure di Tycho Brahe: nel 1609 pubblica la sua Astronomia nova, dove i movimenti dei pianeti sono ellissi attorno al Sole.

Keplero fu lungamente in contatto con Galileo Galilei (Pisa, 15/2/1564 – Arcetri, 8/1/1642), che, nel 1632, nel suo Dialogo sui massimi sistemi, confuta con ironia la dottrina ufficiale, per cui la Terra è il centro dell’Universo. Come sapete, questo libro fu la causa della sua condanna da parte della Chiesa, che antepose il dogma alla natura e lo confinò ad Arcetri. Nessun problema: come disse qualcuno (credo sia stato Wilde), la verità ha il difetto di venir sempre fuori. 

Ma il vero capolavoro di Galileo, quello che è il fondamento del mondo moderno, è stato il suo libro Il saggiatore, pubblicato nel 1623. Nel suo libro, Galileo fonda la fisica, ed anche, e soprattutto, il metodo scientifico.

Il fondamento della fisica è definito con le seguenti parole:

“La filosofia è scritta in questo grandissimo libro che continuamente ci sta aperto innanzi a gli occhi (io dico l’Universo), ma non si può intendere se prima non s’impara a intender la lingua, e conoscer i caratteri, ne’ quali è scritto. Egli è scritto in lingua matematica, e i caratteri son triangoli, cerchi, ed altre figure geometriche, senza i quali mezzi è impossibile a intenderne umanamente parola; senza questi è un aggirarsi vanamente per un oscuro laberinto…”

Galileo Galilei

Nota: Galileo cita la geometria come mezzo d’indagine; oggi l’abbiamo sostituita con l’analisi matematica.

Questo è stato l’inizio della fisica: con leggi matematiche, Galileo scopre la legge di caduta dei gravi, l’isocronismo delle piccole oscillazioni del pendolo, la legge di composizione dei movimenti… Con ciò, Galileo spiana la strada al suo grande successore, Isaac Newton, che nasce l’anno della morte di Galileo, e che, nel 1687, pubblica il Philosophiae naturalis principia mathematica, di cui si è detto che è il singolo libro più importante di tutta la fisica.

Ma questo non basta: come dicevo, il vero capolavoro di Galileo è stato il fondamento del metodo scientifico, che si applica a tutte le scienze. 

Ecco come Galileo definisce questo metodo.

  • Di fronte ad un fatto che si vuole studiare, il primo passo è ipotizzare che esista una legge che lo spiega. Esempio: scoprire la legge di caduta dei gravi.
  • Il passo successivo è organizzare un’esperienza che consenta di eseguire misure sul fenomeno da studiare. Esempio: procurare righelli, orologi, gravi diversi, un piano inclinato per allungare i tempi.
  • Il risultato ripetitivo porta alla teoria. Esempio: lo spazio percorso è proporzionale al quadrato del tempo impiegato.
  • La teoria serve a prevedere ciò che misureremo in esperimenti simili. Ancora più importante: talvolta, la teoria prevede dei comportamenti mai verificati prima.  Nell’esempio, la teoria prevede che corpi di pesi diversi cadono assieme.
  • In entrambi i casi, si procede con le verifiche. Nel nostro esempio: materiali diversi e pesi diversi dei gravi.
  • Il risultato corrisponde alle previsioni? Se la risposta è positiva, la teoria si consolida; però, la verifica della teoria continua, per sempre. E se la risposta è negativa, alla prima prova o dopo tante prove? Ebbene, la teoria va corretta. 

Attenzione! Non è che la teoria sia necessariamente falsa e da rigettare: la teoria della relatività generale di Einstein non ha affatto sostituito la legge di gravitazione universale di Newton, ancora oggi usata per i lanci delle sonde spaziali!

Ecco: la scienza, molto umilmente, indaga le proprietà di ciò che ci circonda, ed accetta, sempre umilmente, il verdetto della natura. Come disse Richard Feynman, grande fisico del secolo scorso:

“Tu puoi essere il più grande fisico al mondo, e la tua teoria può essere bellissima; ma se non corrisponde ai fatti, non vale nulla”.

Ma perché allora gli scienziati si danno tanta pena di studiare cose sempre più complesse, magari spendendo l’intera vita senza approdare a nulla? Cito ancora Feynman:

“Il lavoro che ho svolto è già stato ricompensato in maniera adeguata. E questo perché, nella scoperta, all’improvviso mi trovo momentaneamente solo davanti a un nuovo aspetto della bellezza della natura. Questa è la mia ricompensa: il premio è il piacere di scoprire”. 

Concludo citando anche Abdus Salam, pakistano, anche lui grande fisico del secolo scorso, in occasione del conferimento del premio Nobel:

“Il Sacro Corano ci impone di riflettere sulle verità delle leggi create da Allah nella natura; tuttavia, la nostra generazione ha avuto il privilegio di intravedere una parte del Suo disegno: questa è una grazia, per la quale io rendo grazie con cuore umile”.

Arrivederci al prossimo articolo.

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