STORIA DELLA FISICA DALLE ORIGINI AI GIORNI NOSTRI - FISICO - 2026

La storia della fisica può essere fatta risalire all'antichità, dove i filosofi della Grecia classica si dedicarono allo studio del funzionamento dell'universo. Molti sono partiti dall'osservazione, come strumento che potrebbe portarli a comprendere le leggi che governano il mondo.

I movimenti della Terra, delle stelle e il tentativo di scoprire l'origine della materia erano alcuni dei principali punti di ricerca dell'epoca. Inoltre, molti di questi argomenti sono serviti per lo sviluppo della meccanica.

Albert Einstein, una delle figure più importanti nella storia della fisica del XX secolo
Immagine di Jackie Ramirez da Pixabay

Filosofi come Leucippo e Democrito proposero che la materia fosse composta da atomi, una particella più piccola e indivisibile. Da parte sua, Aristarco di Samo fu il primo a discernere che la terra girava attorno al sole, realizzando il primo modello eliocentrico del sistema solare, un piano astronomico che poneva il Sole al centro invece della Terra, come si pensava che è stato individuato.

Aristarco di Samos

Aristotele sosteneva l'importanza dei quattro elementi - aria, terra, acqua e fuoco - nel processo di formazione della materia. Ha anche affermato che tutto ciò che si muove è guidato da un motore interno o esterno.

Busto di Aristotele, da Internet Archive, tramite Wikimedia Commons

Altri personaggi rilevanti come Archimede di Siracusa nel III secolo, contribuirono allo studio della meccanica, elaborarono le basi dell'idrostatica e della statica.

Archimede di Siracusa

Potrebbe anche creare un sistema di carrucole per ridurre lo sforzo durante il sollevamento di pesi. Ipparco di Nicea riuscì a creare una mappa del movimento delle stelle attraverso la geometria, che consentiva la rilevazione di eventi astronomici come le eclissi.

Ipparco di Nicea - Fonte: trasferito da de.wikipedia a Commons da Maksim - Di dominio pubblico

Risultati dal mondo islamico

Molti degli studi dell'antichità furono tradotti in arabo, all'epoca della caduta dell'Impero Romano. Gran parte dell'eredità greca è stata recuperata dal mondo islamico, il che ha permesso che alcuni sviluppi si verificassero anche all'interno di questa comunità. Alcuni di loro possono essere menzionati:

-Omar Khayyám (1048-1131), che ha calcolato la lunghezza di un anno solare e ha proposto un modello di calendario 500 anni prima dell'attuale calendario gregoriano.

-Avempace (1085-1138), uno dei principali precursori della terza legge di Newton, ha proposto che per ogni forza utilizzata vi sia una forza di reazione. Era anche interessato alla velocità ed era un grande commentatore delle opere aristoteliche.

-Nasir al-Din al-Tusi (1201-1274), ha descritto nella sua opera il moto circolare dei pianeti sulle loro orbite.

Medioevo

Tutta la conoscenza che poteva essere ereditata dal periodo antecedente al Medioevo, fu presa in prima persona dai membri della chiesa. Il campo accademico era limitato alla copia dei manoscritti della chiesa. Tuttavia, in seguito ci sarebbe stato uno scontro a causa di conflitti di fede.

Il dilemma dei cristiani per la traduzione e l'accettazione di testi di origine "pagana" dal mondo islamico, ha originato una certa avversione fino all'arrivo di Tommaso d'Aquino, che riuscì a integrare la conoscenza aristotelica e gran parte della filosofia greca con il cristianesimo .

San Tommaso d'Aquino

Il Rinascimento e la Rivoluzione Scientifica

Il clamore per la conoscenza degli antichi continuò durante il Rinascimento, ma strettamente legato alla religione, aspetto che portò diverse conseguenze in termini di nuove scoperte. Tutto ciò che si opponeva al pensiero aristotelico o alla chiesa poteva essere condannato.

Questo era il caso di Nicolás Copernicus nel XVI secolo, quando affermò che la Terra e gli altri pianeti ruotavano attorno al sole. Questo è stato immediatamente qualificato come eresia. Secondo le credenze cristiane, la Terra era stazionaria ed era al centro dell'universo.

Nicolas Copernicus - Fonte: UnknownDeutsch: UnbekanntInglese: UnknownPolski: Nieznany

L'opera di Copernico sarebbe stata pubblicata poco prima della sua morte nel 1543, sulla base del modello eliocentrico del sistema solare sviluppato da Aristarco de Samos. L'idea del movimento della Terra riuscì ad essere così rivoluzionaria da dare il via allo sviluppo del pensiero scientifico nei prossimi secoli.

Galileo Galilei è anche tra coloro che si sono opposti alla rigida accademia imposta dalla chiesa. In questo modo, e prendendo come riferimento le opere di Copernico, dopo aver costruito il proprio telescopio, è riuscito a scoprire nuovi elementi all'interno del sistema solare. La superficie montuosa della Luna, le lune di Giove e le fasi di Venere.

Galileo Galilei - Fonte: Domenico Tintoretto

L'apprezzamento di Galileo per gli studi di Copernico e le sue nuove scoperte indusse l'inquisizione a condannarlo agli arresti domiciliari all'età di 68 anni, tuttavia continuò il suo lavoro da casa e passò alla storia dei maggiori rappresentanti per quanto riguarda lo sviluppo del fisica moderna.

Il metodo cientifico

Rene Descartes

René Descartes è uno dei filosofi moderni più importanti della storia. Fonte: wikipedia.org

René Descartes è uno dei personaggi principali che segnano l'inizio del metodo scientifico nel quadro del XVII secolo. È noto per lo sviluppo del riduzionismo, un metodo di studio che consiste nel scomporre un problema nelle sue varie parti per analizzarle ciascuna in modo indipendente, e quindi comprendere il fenomeno o il problema nella sua interezza.

Descartes ha affermato che l'unico modo per comprendere i principi della natura era attraverso la ragione e l'analisi matematica.

Meccanica

Un altro dei grandi passi fondamentali per lo sviluppo della fisica è lo studio della meccanica. Isaac Newton è uno dei più influenti in questo campo.

Isaac Newton

La sua teoria della gravitazione nella sua pubblicazione Mathematical Principles of Natural Philosophy nel 1687, spiega come la massa sia attratta da un'altra massa attraverso una forza inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra loro. Una forza nota come "gravità", presente in tutto l'universo.

Le tre leggi di Newton sono attualmente i contributi più riconosciuti:

-Il primo di essi stabilisce che un corpo non può alterare il suo movimento a meno che un altro corpo non agisca su di esso.

-Il secondo, noto come "legge fondamentale", afferma che la forza netta applicata a un corpo è proporzionale all'accelerazione che il corpo acquisisce.

-La terza legge ci dice il principio di azione e reazione, stabilendo che "se un corpo A esercita un'azione su un altro corpo B, esegue un'altra azione uguale su A e in direzione opposta su B."

Studi sul calore

A seguito di invenzioni come il motore a vapore di Thomas Newcomen (1663-1729), gli studi di fisica iniziarono a concentrarsi sul calore. Il calore iniziò a essere correlato alla forza lavoro, attraverso meccanismi come le ruote idrauliche.

Successivamente, l'inventore americano Benjamin Thompson, noto come Conte Rumford, notò la relazione tra lavoro e calore, osservando come la superficie di un cannone si riscaldava quando veniva perforata durante la costruzione.

Ritratto di Benjamin Thompson. Non specificato

Successivamente, il fisico britannico James Prescott Joule (1818-1889) stabilirà un'equivalenza matematica tra lavoro e calore. Inoltre, scopri la cosiddetta legge di Joule, che mette in relazione il calore generato dalla corrente attraverso un conduttore, la resistenza del conduttore, la corrente stessa e il suo tempo di emissione.

James Prescott Joule

Questa scoperta ci permette di iniziare a gettare le basi per le leggi della termodinamica, che studiano l'effetto del calore e della temperatura in relazione al lavoro, alla radiazione e alla materia.

Teoria dell'elettricità e dell'elettromagnetismo

Durante il diciottesimo secolo, la ricerca sull'elettricità e il magnetismo fu un altro grande punto di studio per la fisica. Tra i risultati, spicca il suggerimento del filosofo e statista Francis Bacon, che la carica elettrica ha due aspetti, uno positivo e uno negativo, che, a parità di condizioni, si scontrano ed essendo diversi, si attraggono a vicenda.

Francesco Bacone

Bacon ha anche sviluppato un nuovo metodo di studio per la scienza nella sua pubblicazione Novum Organum, in cui ha specificato alcuni passaggi per la ricerca basata sull'empirismo, studi condotti attraverso l'esperienza e l'esperienza:

1. La descrizione dei fenomeni.
2. La classificazione dei fatti in tre categorie o tabelle: in primo luogo , le circostanze fornite al momento dell'esecuzione dell'esperimento; secondo , le circostanze assenti, i momenti in cui il fenomeno non si manifesta; terzo , le variabili presenti a diversi livelli o gradi di intensità.
3. Tabella del rigetto di quei risultati che non sono legati al fenomeno e determinazione di ciò che è correlato ad esso.

Un altro sperimentatore decisivo in questo campo fu il britannico Michael Faraday (1791-1867). Nel 1831 fece la sua scoperta attraverso le correnti indotte. Ha sperimentato un circuito a filo la cui corrente veniva mantenuta se il filo si muoveva vicino a un magnete o, in caso contrario, se il magnete si muoveva vicino al circuito. Ciò getterebbe le basi per la generazione di elettricità mediante procedimenti meccanici.

Michael Faraday

Da parte sua, James Clerk Maxwell ha dato un contributo fondamentale alla teoria elettromagnetica, definendo che luce, elettricità e magnetismo fanno parte dello stesso campo, chiamato "campo elettromagnetico", in cui rimangono in movimento e sono in grado di emettono onde di energia trasversali. Successivamente questa teoria apparirà come un riferimento importante per gli studi di Einstein.

Fisica moderna

Dopo la scoperta di particelle subatomiche, elettroni, protoni e neutroni e la teoria elettromagnetica, l'ingresso nel XX secolo sarebbe composto anche da teorie rilevanti per la contemporaneità. È così che Albert Einstein è tra le figure più importanti di questo tempo.

Einstein nel 1933. Di Acme, tramite Wikimedia Commons

Gli studi di Einstein hanno dimostrato la relatività che esiste quando si misura la velocità e la sua relazione con il tempo, lo spazio e l'osservatore. Ai tempi di Einstein, la velocità di un oggetto veniva misurata solo in relazione alla velocità di un altro oggetto.

La teoria della relatività speciale di Einstein rivoluzionò il concetto di spazio-tempo che esisteva fino a quel momento e fu pubblicata nel 1905. Determinò che la velocità della luce nel vuoto era indipendente dal movimento di un osservatore, cioè questo rimane costante e che la percezione dello spazio-tempo è relativa per ogni osservatore.

In questo modo, un evento che si verifica in due parti può essere percepito contemporaneamente in modo diverso da due osservatori che si trovano in due luoghi diversi. La legge suggerisce che se una persona potesse muoversi ad alta velocità, la percezione dello spazio-tempo sarebbe diversa da quella di una persona a riposo e che nulla è in grado di eguagliare la velocità della luce.

Per quanto riguarda la teoria della relatività generale pubblicata nel 1915, spiega che gli oggetti con grandi volumi come i pianeti sono in grado di piegare lo spazio-tempo. Questa curvatura è nota come gravità ed è in grado di attirare i corpi verso di loro.

Meccanica quantistica

Infine, nell'ambito degli studi più recenti e significativi, spicca la meccanica quantistica, incentrata sullo studio della natura a livello atomico e subatomico e sul suo rapporto con la radiazione elettromagnetica. Si basa sull'osservabile attraverso la liberazione di diverse forme di energia.

La scoperta di particelle subatomiche ha aperto la strada a uno dei campi più recenti della fisica, la meccanica quantistica
SVG di Indolences, ricolorando e risolvendo alcuni glitch fatti da Rainer Klute. / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

In quest'area spicca Max Planck, noto come il padre della teoria quantistica. Ha scoperto che la radiazione viene emessa in piccole quantità di particelle chiamate "quanti".

Max planck

Successivamente scopre la legge di Planck che determinava la radiazione elettromagnetica di un corpo a una certa temperatura. Questa teoria è stata sviluppata all'inizio del XX secolo quasi alla pari con le teorie di Einstein.

Riferimenti

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