Scienza e visione del mondo tesina

Come la scienza (non) ha cambiato la visione del mondo

Giada Bacuzzi

A.S. 2012/2013

Liceo Scientifico Statale “Lorenzo Mascheroni”

Classe 5^ A

Indice

1. Fare come se nulla fosse accaduto: fisica

• 1.1. Come la fisica si è evoluta: da Galileo a Maxwell
• 1.2. Applicazioni della fisica moderna
• 1.3. Come potremmo produrre energia

2. Fare come se nulla fosse accaduto: scienza

• 2.1. Storia della cosmologia: da Talete a Tolomeo
• 2.2. Seneca e le Naturales Quaestiones
• 2.3. La cosmologia attuale
• 2.4. Dalla fisica e la scienza alla filosofia
• 2.5. Conclusioni ed introduzione all’atteggiamento critico negativo

3. Fermarsi alla pars destruens

• 3.1. La capacità distruttiva della scienza: il rapporto tra il pianeta e l’uomo
• 3.2. L’uomo dopo la rivoluzione copernicana
• 3.3. Svevo e il rifiuto del progresso
• 3.4. Il potere dell’arte

4. Conciliare nuovi saperi e vecchi miti

• 4.1. Scienza e poesia
• 4.2. La bellezza, la poesia: conclusioni sul secondo atteggiamento
• 4.3. Da un estremo all’altro

5. Ciò che desidero per l’umanità

• 5.1. La consapevolezza di vivere in un mondo più grande e più bello di come ce lo eravamo immaginato

6. Bibliografia e testi di riferimento

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Introduzione

Ho scelto di intitolare questo elaborato “Come la scienza (non) ha cambiato la visione del mondo” perché il mio intento, in queste pagine, è di illustrare come al progresso scientifico non abbia fatto eco un altrettanto grande progresso in campo umano. La mia non vuole essere una critica al fatto che le domande esistenziali (chi siamo, perché) siano ancora aperte. Non cerco giustificazioni del perché non abbiamo ancora risolto i quesiti ultimi dell’esistenza umana, ma tento di comprendere come mai siano ancora in piedi visioni del mondo vetuste, inattuali e a volte senza fondamento. Mi interrogo sull’esistenza di un mondo a due velocità, con un sapere sulla natura, sul cosmo, proprie del XXI secolo, ma in cui sopravvivono concezioni per certi versi anteriori al Medioevo. Mi domando, insomma, come mai le nuove idee scientifiche siano per buona parte rimaste blindate nel loro campo, lasciando passare nel mondo della cultura, o della vita quotidiana, solo qualche concetto annacquato, spesso non colto, talvolta frainteso e raramente fatto proprio.

Nel XXI secolo, infatti, le riviste specializzate non parlano d’altro che delle innumerevoli scoperte ed innovazioni che la scienza ha espresso negli ultimi due secoli, ma, nonostante questo, sono poche le persone che sono a conoscenza delle ultime frontiere della fisica o dei traguardi raggiunti dalla scienza. Tutti sappiamo qualcosa delle meraviglie della scienza: il fatto che noi siamo composti da atomi, o le enormi estensioni di spazio e tempo, o il fatto di essere il frutto di una serie di evoluzioni. Di tanto in tanto gli scienziati si sforzano di rendere partecipi di questa visione del mondo persone prive di una formazione scientifica e tentano di spiegare le ultime novità a chi non sa assolutamente nulla delle cose elementari. Nei quattrocento anni che ci separano da Galileo diversi studiosi sono andati raccogliendo una quantità di informazioni sul mondo che molte persone ignorano.

Ora, sicuramente gli scienziati stanno lavorando su qualcosa di molto insolito e alle frontiere della ricerca e le notizie pubblicate sui giornali, le uniche che eccitano l’immaginazione degli adulti, sono quelle che loro non capirebbero mai perché non sanno nulla delle cose scoperte precedentemente.

Alla fine del percorso dovrebbe risultare chiaro come mai l’uomo del mio tempo sia ancora quello della “pietra e della fionda” (cit. Quasimodo, “Uomo del mio tempo”); la sua nuova potenza non ha influito quasi nulla sulla sua morale, sulla sua responsabilità, sulla sua visione del mondo. Spesso, infatti, si continua a vivere come se nulla fosse, come se Galileo, Darwin o Freud non fossero mai esistiti, e pur essendo nel 2013 continuano a resistere visioni del mondo per nulla diverse da quelle in voga nel XIV secolo. La presenza di queste due anime può essere confermata da un telegiornale o da una rivista qualunque, dove notizie su sonde NASA sono immancabilmente seguite dall’oroscopo. Questo atteggiamento di rifiuto non è l’unico possibile, spesso, infatti, qualcosa passa dalla teoria scientifica alla vita di tutti i giorni, ma non porta nulla di nuovo, anzi, non fa che distruggere convinzioni precedenti. C’è poi ancora l’atteggiamento di chi concilia i nostri saperi con i vecchi miti, facendo a tutti gli effetti una nuova scolastica.

Nell’ultima parte del lavoro presenterò come in realtà la scienza ci ha rivelato un mondo più grande e più bello; ciò che auspico è che queste conoscenze diventino patrimonio dell’umanità.

Voglio concludere questa premessa con una citazione dal libro “Il piacere di scoprire” di Richard Feynman, che mi ha accompagnata ed illuminata nella stesura di questo elaborato:

“Si dovrebbero insegnare cose mirabili a tutti, lo scopo della conoscenza è, infatti, meravigliare sempre di più, perché conoscere significa proprio inquadrare in modo corretto quelle cose meravigliose che sono la natura e la vita.”

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1. Fare come se nulla fosse accaduto: fisica

“Guardate a fondo nella natura e capirete meglio ogni cosa”

Albert Einstein

Per dare una prima idea su cosa consista il primo atteggiamento, quello del rifiuto delle nuove scoperte, partiamo dall’evoluzione della fisica negli ultimi secoli.

1.1. Come la fisica si è evoluta: da Galileo a Maxwell

La fisica durante lo scorso secolo ha fatto enormi passi in avanti: figure come Maxwell, Einstein, e diversi altri fisici, hanno completamente cambiato il modo di vedere le cose, svelando i meccanismi complessi che si nascondono dietro a tutto ciò che vediamo.

La fisica però non inizia con il 1900, essa è una scienza antichissima, anche se non la più antica. Gli storici della fisica fanno iniziare ciò che intendono con fisica in primissimo luogo con Galilei, scegliendo come degne di essere accolte e tramandate solo quelle conoscenze del passato che possano essere considerate quali tappe preliminari del loro tempo. È proprio con Galileo che si inizia a parlare di fisica classica, ovvero la fisica che è costituita dalle teorie che avevano avuto la loro origine già prima della nascita del metodo scientifico, anche se fu solo dopo la codifica di quest’ultimo che si ebbe la maggior parte delle scoperte. Già prima delle scoperte galileiane, infatti, e fin dall’inizio delle prime civiltà, l’uomo aveva iniziato a indagare la natura, seppur utilizzando metodi non necessariamente basati sul confronto diretto con l’esperienza e, per questo, più speculativi.

A seguito dei lavori dello scienziato pisano, si aprì una fase di indagine approfondita, che si sviluppò a partire dai problemi meccanici, con particolare attenzione verso la meccanica celeste, attraversata dal confronto fra la teoria geocentrica e quella eliocentrica. La curiosità della comunità scientifica si estese poi ai fenomeni elettrostatici e magnetici, con la formulazione del concetto di carica elettrica, termodinamici e infine elettrodinamici. Non bisogna dimenticare, nel definire la storia dello sviluppo di questa particolare branca della fisica, che i suoi molti settori attuali si sono evoluti parallelamente nel corso del tempo e hanno subito più volte scissioni e ricombinazioni fino ad assestarsi con le suddivisioni oggi comunemente accettate. Ad esempio, l’attuale elettromagnetismo classico è frutto dell’unificazione di elettricità, magnetismo e ottica, operata grazie alla sintesi matematica che ne fece Maxwell.

Il grande merito del fisico scozzese James Clerk Maxwell, infatti, fu quello di aver individuato le equazioni fondamentali per descrivere completamente tutti i fenomeni elettromagnetici. In altre parole, egli cercò per i campi elettrici e magnetici qualcosa di analogo alle leggi di Newton per la meccanica. Le leggi di Gauss per il campo elettrico e per il campo magnetico, quella di Ampère e quella di Faraday costituivano un insieme di equazioni che permettevano di affrontare un gran numero di situazioni riguardanti i campi elettrici e magnetici. Per questo motivo Maxwell le analizzò, per verificare se erano sufficienti a descrivere e risolvere qualsiasi problema che riguardasse i campi elettrici e magnetici. Ricordiamo queste quattro equazioni:

Una delle conseguenze della formulazione di Maxwell è la produzione di onde elettromagnetiche quando abbiamo campi elettrici o magnetici che variano rapidamente nel tempo. Nel 1886 Heinrich Rudolph Hertz riuscì a eseguire un esperimento che evidenziò la presenza di tali onde.

Allora, era già chiaro che la scienza si trovava ad affrontare un dilemma, che era destinato a diventare il tema del resto del secolo: ci sono forze elettromagnetiche che tengono insieme le particelle in oggetti, e ci sono forze gravitazionali che tengono insieme gli oggetti nell’universo, e queste due forze sono entrambe forze che dipendono dall’inverso del quadrato della distanza (l’intensità della forza è inversamente proporzionale al quadrato della distanza), ma le due quantità su cui operano (carica elettrica e massa) si comportano in modo completamente differente, conducendo perciò a due descrizioni completamente differenti dell’universo.

Fu con l’introduzione della teoria della relatività di Albert Einstein, che molte delle domande, che i fisici succedutisi fino al 1900 non furono in grado di risolvere, trovarono una soluzione. L’avvento di Einstein portò ad un vero e proprio sconvolgimento nel campo della fisica, tanto che anche il campo delle applicazioni pratiche venne completamente ridisegnato.

1.2. Applicazioni della fisica moderna

Una delle applicazioni più elementari che l’uomo fa delle scoperte di Einstein, è legata al campo energetico. In particolare Einstein inaugurò la strada per la moderna rivoluzione dell’energia solare, quando scoprì che i metalli esposti alla luce del Sole possono produrre una corrente elettrica.

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In seguito a questa scoperta si iniziarono a costruire pannelli solari, ovvero pannelli che funzionano grazie ad un fenomeno analogo, chiamato effetto fotovoltaico. Il fenomeno fisico che subentra consiste in un fotone di luce solare che, colpendo una giunzione di semiconduttori, non solo scalza un elettrone, come nell’effetto fotoelettrico, ma lascia anche una lacuna carica positivamente dove si trovava l’elettrone. L’elettrone viene quindi attratto verso il materiale carico positivamente, mentre la lacuna è attratta dal materiale carico negativamente. Poiché il flusso di cariche positive in un verso è equivalente a quello di cariche negative nel verso opposto, i due effetti si rafforzano a vicenda creando una corrente elettrica.

In seguito i fisici elaborarono un metodo molto più efficace e redditizio per sfruttare le potenzialità delle teorie di Einstein. Il fisico, infatti, scoprì come sfruttare l’energia che deriva dalla rottura di un atomo. A quei tempi già si sapeva che un atomo è formato da una nube di elettroni che circondano un nucleo centrale, ma negli anni ’30 i fisici scoprirono come spezzare i nuclei atomici in due parti. Nel farlo essi notarono qualcosa di strano: la massa totale delle due metà era inferiore a quella del nucleo di partenza, quindi dove era finita la massa scomparsa? Einstein fornì la risposta con la sua famosa formula E=mc², che afferma che massa ed energia sono equivalenti. Questo significa che il minuscolo disavanzo di massa creato nella divisione di un atomo si trasforma di fatto in energia.

Questa è la base della fissione nucleare, il processo grazie al quale funzionano oggi tutte le cose.

1.3. Come potremmo produrre energia

Grazie al nucleare oggi circa il 14% del fabbisogno energetico mondiale è soddisfatto sfruttando l’energia immagazzinata nel cuore dell’atomo. Questo dato è molto incoraggiante, anche se un’applicazione più rigorosa e più attenta delle leggi di Einstein potrebbe portare l’umanità a generare energia dall’antimateria, ovvero materia nella quale certe proprietà, come la carica elettrica, sono invertite. Così, per esempio, agli elettroni, particelle di norma cariche negativamente, corrispondono antiparticelle cariche positivamente, identiche agli elettroni per ogni altro aspetto. Quando una particella di materia incontra la sua antiparticella, l’intera massa di entrambe si converte in energia.

L’antimateria, infatti, fu un’ulteriore scoperta emersa nel 1928 dall’applicazione delle leggi della relatività di Einstein alla teoria quantistica. Nonostante sia un metodo oneroso da percorrere, alcuni scienziati hanno ipotizzato che l’antimateria si potrebbe reperire nello spazio, dove i forti campi magnetici di alcuni pianeti, come Giove, sono in grado di attrarla.

Se l’uomo riuscisse a superare i propri limiti, sia fisici che psicologici, sarebbe in grado di produrre energia da una fonte che sembrerebbe infinita, scollandosi dalla limitatezza e dalla dipendenza economica che il petrolio, oggi nostra principale fonte di energia, porta con sé.

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2. Fare come se nulla fosse accaduto: scienza

Sei ancora quello della pietra e della fionda,

Uomo del mio tempo

(Salvatore Quasimodo, Uomo del mio tempo)

Continuiamo il discorso sul primo atteggiamento, quello del rifiuto delle nuove scoperte, esponendo le numerose ipotesi che, da diversi secoli avanti Cristo sino ad oggi, sono state elaborate per dare una spiegazione unitaria ai fenomeni celesti.

2.1. Storia della cosmologia: da Talete a Tolomeo

Quando alzava lo sguardo al cielo, l’uomo antico leggeva nei segni celesti il destino della propria vita. Vedeva nelle stelle fisse, ruotanti con uniforme regolarità intorno al suo capo, una garanzia di stabilità e di ordine. Scorgeva nelle leggi che governano la vita dell’universo la rassicurante certezza di un disegno protettivo da parte degli dei, nonché la possibilità, da parte sua, di prevedere il futuro e di pianificare la propria esistenza in base a norme inderogabili, che lo mettessero al riparo da qualsiasi sorpresa.

Una grande ansietà, però, destava l’apparire imprevisto di qualche presenza nuova nell’immutabile serenità celeste. Le meteore, le novae, le supernovae, e in particolare le comete, venivano con irregolare frequenza a turbare la fiducia umana nell’esistenza di un ordine e di una regola universalmente validi. La semplice osservazione del cielo metteva in discussione i principi logici su cui si fondava l’astronomia. La necessità e l’impossibilità di dare una spiegazione a questi fenomeni, almeno in base alle conoscenze scientifiche di cui si disponeva, inducevano spesso a valutazioni errate. Ma il bisogno di dare una risposta qualsiasi alla curiosità intellettuale è così forte e innato nell’uomo, che anche le risposte sbagliate sono spesso preferibili al dubbio e allo scetticismo.

Esiste tuttavia, nella mente umana, una facoltà in grado di sostituire ogni altro strumento conoscitivo. Noi la chiamiamo - leopardianamente - immaginazione e ad essa è stato spesso affidato un compito importante nel campo del sapere. Questa facoltà era particolarmente sviluppata nelle età antiche, povere di conoscenze scientifiche, di motivazioni razionali e di strumenti adeguati di ricerca.

Analizziamo, dunque,

Da sempre la religione, la filosofia e la scienza hanno cercato di formulare teorie che spiegassero le origini del mondo che ci appare come un cosmo, cioè un tutto ordinato, in cui l’uomo si trova meravigliosamente inserito.

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La ricerca dell’archè, cioè del principio inteso sia come origine sia come fattore costitutivo della conformazione attuale del mondo, ha portato con sé anche la formulazione di ipotesi sulla forma, le dimensioni e le leggi che regolano l’esistenza e i moti dei corpi celesti. Nella cultura greca si incontrano spiegazioni mitologiche e fantastiche, ma anche geniali intuizioni sulla struttura dell’Universo. Mentre Talete (VII-VI secolo a.C.) pensava che il nostro pianeta galleggiasse sull’acqua, il filosofo Anassimandro (VII-VI secolo a.C.) superava il concetto che la Terra dovesse avere un sostegno materiale e la concepiva come un cilindro, sospeso in equilibrio nell’aria, immobile al centro del mondo. Secondo Anassimandro i mondi erano infiniti ed egli pensava che si sarebbero succeduti senza fine nel tempo. Riteneva che intorno al nostro mondo ci fosse una sfera di fuoco, rivestita da una crosta di materiale freddo. Quelle che apparivano come stelle, a suo parere, corrispondevano a piccoli buchi in questo rivestimento, come degli spiragli attraverso cui la luce poteva fuoriuscire. Egli giustificava le eclissi come dovute a momentanei otturamenti di tali spiragli.

Un altro greco, Anassagora (V secolo a.C.), pensava la Terra come un disco piatto: questa concezione fu comune a molti popoli del bacino del Mediterraneo, secondo i quali il centro del mondo coincideva con le foci del Nilo e i suoi confini con i limiti dei mari noti. Anassagora concepiva l’Universo come un gigantesco vortice e i corpi celesti come massi incandescenti, staccatisi dal disco terrestre a causa della rotazione. Le dimensioni degli astri erano proporzionate a questa idea: il Sole veniva considerato poco più grande del Peloponneso.

della Terra. È’