Tesina sulla Scienza

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Dall'immaginazione alla scienza

Lara Devoti 5 A Anno scolastico 2012/2013

Liceo scientifico statale “L. Da Vinci”

Scienza figlia dell’immaginazione

La scienza è creatività

di Lara Devoti

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Classe 5 A

Dedalo immagina di copiare gli uccelli e realizza le ali di cera, che permetteranno a Icaro di volare. Grazie a Dedalo è evidente che la tecnologia nasca dall’immaginazione. È dai greci che gli uomini sognano di volare, e Montgolfier (dalle lanterne di carta cinesi) e i fratelli Wright con il loro primo volo rappresentano il primo passo verso un’evoluzione infinita che porterà l’uomo nello spazio.

1 Dall’immaginazione alla scienza - Lara Devoti - 5a Anno scolastico 2012/2013

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Dall'immaginazione alla scienza - Lara Devoti 5 A Anno scolastico 2012/2013

Sommario

1 Introduzione........................................................................................................................ 5

1.1 Percorso:....................................................................................................................... 6

2 Leopardi.............................................................................................................................. 8

2.1 Perché l’uomo ricerca?................................................................................................. 8

2.2 “Io nel pensier mi fingo”............................................................................................... 8

3 Galileo e la definizione di un metodo scientifico.................................................................9

3.1 Con quale mentalità si scontrava Galileo...................................................................10

3.2 L’essenza del metodo Galileiano................................................................................ 11

4 Casi esemplari (IERI):........................................................................................................ 12

4.1 Newton e la mela,....................................................................................................... 12

4.1.1 Quale mentalità superò Newton?.........................................................................12

4.2 Il bagno di Archimede,................................................................................................ 13

4.2.1 EÙREKA: Cerco quindi trovo................................................................................ 13

4.3 Ernest Duchesne, la coltivazione di Pasteur, la penicillina di Fleming........................14

4.3.1 Ernest Duchesne.................................................................................................. 14

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Dall'immaginazione alla scienza - Lara Devoti 5 A Anno scolastico 2012/2013

4.3.2 Pasteur................................................................................................................. 14

4.3.3 La scoperta di Fleming......................................................................................... 15

5 Casi esemplari (OGGI):..................................................................................................... 16

5.1 La teoria del Big Bang e le conseguenze....................................................................16

5.1.1 Immaginiamo l’inizio e la fine dell’universo.........................................................18

5.2 Einstein, la relatività,................................................................................................... 19

5.2.1 Quale fu il salto di mentalità di Albert Einstein.....................................................20

5.2.2 Il problema del sistema di riferimento..................................................................20

5.2.3 La relatività speciale............................................................................................ 22

5.2.4 La relatività e la misura del tempo.......................................................................22

5.2.5 Le trasformazioni di Lorentz................................................................................. 22

5.2.6 La contrazione delle lunghezze e la dilatazione dei tempi...................................25

5.3 Meccanica quantistica: la teoria dei quanti................................................................26

5.3.1 Il problema dell’interpretazione della meccanica quantistica...............................26

6 Filosofia: Popper, scienza come genialità creativa............................................................28

6.1 Notizie biografiche...................................................................................................... 28

6.2 Riflessione sul pensiero scientifico............................................................................. 28

6.3 Il metodo scientifico 2.0 post Galileiano.....................................................................29

6.4 Post Popper................................................................................................................. 29

7 Dedalo e Icaro: A volare con le ali di cera ci si prende gusto............................................31

8 Conclusione...................................................................................................................... 32

9 Bibliografia....................................................................................................................... 33

10 Sitografia........................................................................................................................ 33

11 Appendici........................................................................................................................ 34

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Dall'immaginazione alla scienza - Lara Devoti 5 A Anno scolastico 2012/2013

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Dall'immaginazione alla scienza - Lara Devoti 5 A Anno scolastico 2012/2013

1 Introduzione

Lascio introdurre a Giacomo Leopardi attraverso i suoi “Pensieri”, “LXVIII” (1) ciò che più mi interessa comunicare con questa tesina.

Il non potere essere soddisfatto da alcuna cosa terrena,

né, per dir così, dalla terra intera;

considerare l'ampiezza inestimabile dello spazio,

il numero e la mole maravigliosa dei mondi,

e trovare che tutto è poco e piccino alla capacità dell'animo proprio;

immaginarsi il numero dei mondi infinito,

e l'universo infinito,

e sentire che l'animo e il desiderio nostro sarebbe ancora più grande che sì fatto universo;

e sempre accusare le cose d'insufficienza e di nullità,

e patire mancamento e voto, e però noia,

pare a me il maggior segno di grandezza e di nobiltà,

che si vegga della natura umana.

La mia tesina si pone l’obiettivo fondamentale di mostrarvi come questi anni di liceo abbiano cambiato e ampliato il mio interesse per la scienza.

“Immaginazione creativa” e “Scienza” non sono cose distinte e senza alcuna relazione, malgrado il fatto che abbiano metodi, risultati e finalità diverse.

Questa concezione trova la sua realizzazione nella figura dell’uomo, nello scienziato. La scienza è frutto della mente dell’uomo e deriva dalla sua immaginazione. L’“uomo” scienziato ha delle intuizioni che hanno la capacità di scomporre la realtà al fine di appropriarsi della conoscenza. Chi si occupa di scienza vuole possedere il segreto della realtà infinita, desidera decodificarla e renderla accessibile e comprensibile attraverso la matematica. L’uomo si è anche creato un approccio scientifico per decodificarla la realtà: il metodo scientifico di Galileo.

La mia intenzione era quella di fare un percorso nel quale illustro alcuni dei grandi obiettivi che l’uomo ha raggiunto e di come la genialità umana abbia trasformato, con l’immaginazione, semplici intuizioni in scoperte.

Ho scelto una serie di esempi famosi che riescano a dare l’idea di cosa voglia dire utilizzare l’immaginazione come metodo scientifico.

5 Dall’immaginazione alla scienza - Lara Devoti - 5a Anno scolastico 2012/2013

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Dall'immaginazione alla scienza - Lara Devoti 5 A Anno scolastico 2012/2013

1.1 Percorso

Ho scelto di introdurre la mia tesina con una citazione dallo Zibaldone di Leopardi perché questo autore è stato in grado di descrivere anzitutto lo slancio dell’uomo verso la conoscenza del mondo, ma anche il desiderio di appropriarsi un pezzo di questa conoscenza infinita.

Riporto la filosofia di Popper che alla fine del XX secolo elabora una moderna concezione del metodo della ricerca scientifica.

I casi di Newton, Archimede e quello di Fleming dimostrano di come sia la genialità dello scienziato che coglie gli indizi dalla natura ed è in grado di fare scoperte scientifiche.

Oggi però la scienza si stacca sempre di più da indizi visibili, empirici, le nuove teorie sul mondo devono ancora essere provate ma le ipotesi sono sempre più frutto della creatività umana e sempre meno dalla realtà.

L’uomo immagina l’universo prima della sua creazione e anche miliardi di miliardi di anni dopo con la teoria dell’espansione dell’universo e le sue conseguenze.

Inoltre oggi l’immaginazione creativa è ancora più importante per lo scienziato moderno.

In particolare per il modello quantistico e la teoria della relatività di Einstein.

Max Planck fonda la fisica quantistica che è possiamo definire la scienza del “non si vede, ma deve proprio essere andata così”, non si basa, quindi, sulla piatta misurazione.

Einstein, parlando dell’elaborazione di una teoria scientifica dice: “L’immaginazione è tutto”. L’utilizzo dell’immaginazione è ciò che accomuna lo scienziato all’artista. Anche nella teoria della relatività di Einstein con il suo robusto apparato di formule matematiche, è possibile rintracciare l’immaginazione creativa dello scienziato. Egli ha dovuto smontare ogni certezza dell’uomo riguardo la fisica classica e soprattutto la concezione di spazio e di tempo. Anche solo affermare scientificamente che il tempo è relativo è una grande rivoluzione.

Gerald Holton (professore di fisica e di ricerca nella storia della scienza all’università di Harvard) in “L'intelligenza scientifica” considera che le scoperte scientifiche nascano da tre tipologie di fattori:

• Gli elementi empirici: osservazioni ed esperimenti;
• I contenuti analitici: la formulazione matematica;
• L’immaginazione (visiva, metaforica e tematica).

Io credo invece che non siano le osservazioni e gli esperimenti o la semplice formulazione matematica a creare una legge, infatti intendo sottolineare che solo la mente geniale dello scienziato è in grado di trasformare le osservazioni in scoperte: perché solo Newton, osservando una mela cadere ha dedotto le leggi della meccanica, chiedendosi come mai la Luna non cadesse sulla Terra. Solo una grande immaginazione può permetterci di appropriarci delle leggi che regolano il mondo. Si ricorda a quel punto la famosa frase di Louis Pasteur: “Il caso aiuta, ma soltanto le menti preparate”.

6 Dall’immaginazione alla scienza - Lara Devoti - 5a Anno scolastico 2012/2013

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Dall'immaginazione alla scienza - Lara Devoti 5 A Anno scolastico 2012/2013

« Quando Galilei fece rotolare delle sfere su di un piano inclinato con un peso scelto da lui stesso, e Torricelli fece sopportare all’aria un peso che egli stesso sapeva già uguale a quello di una colonna d’acqua conosciuta [...] fu una rivelazione luminosa per tutti gli investigatori della natura. Essi compresero che la ragione vede solo ciò che lei stessa produce secondo il proprio disegno, e che [...] essa deve costringere la natura a rispondere alle sue domande; e non lasciarsi guidare da lei, per dir così, colle redini; perché altrimenti le nostre osservazioni, fatte a caso e senza un disegno prestabilito, non metterebbero capo a una legge necessaria. »

(Immanuel Kant, Prefazione alla Critica della ragion pura [1787])

Tra le scienze più affascinanti degli ultimi cinquant’anni, sotto l’aspetto immaginativo-creativo è la fisica quantistica.

Piergiorgio Paterlini la descrive così:

“Nella fisica o meccanica quantistica serve più l’immaginazione che la piatta misurazione, che spesso non si riesce a fare. La fisica quantistica è più vicina alla fanta-scienza che alla scienza come siamo abituati a conoscerla e a concepirla in modo semplicistico. La fisica quantistica è la scienza del: “deve proprio essere (andata) così, anche se non riesco a vederlo”, perché altrimenti non si spiegherebbe nulla di come funziona l’universo (anzi: gli universi).

Quindi: immaginazione, significati, più e prima che occhi e semplice osservazione della mela che cade dall’albero e va in giù invece che in su. La fisica quantistica, che si può ritenere la più grande rivoluzione scientifica di tutti i tempi è una scienza per così dire “molto letteraria”, se la letteratura è anche, soprattutto, prima di tutto immaginazione.

Però è una scienza – sia chiaro – proprio secondo i criteri di verificabilità che noi diamo a questa parola: fa cioè previsioni che si realizzano in modo preciso e ripetuto, non è balzana.

Del resto, tutta la scienza, da sempre, contrariamente a ciò che un positivismo da bar ci ha indotti a pensare, è stata il trionfo dell’immaginazione. Ci voleva immaginazione – o, se volete, una qualità di osservazione che andasse molto, molto al di là del proprio naso – anche per “indovinare”, perché l’esperienza, gli occhi, ci avrebbero suggerito – e infatti tutti la pensavano così – esattamente il contrario – che il tempo è relativo.

[Nota: se fu un grande passaggio raggiungere il concetto della terra come sferica e non piatta, pensiamo quanto più grande sia stato per Einstein superare il concetto di tempo come “assoluto” per preservare l’esperienza diretta della velocità della luce come costante.]

Ma oggi di più. Oggi è paradossalmente la scienza a dirci che esistono solo i significati, solo le interpretazioni, non i fatti. A dirci che contano le spiegazioni, non ciò che vediamo di primo acchito, a dirci che le leggi che governano la nostra esistenza – quindi anche la vita quotidiana, la percezione del mondo – spesso non sono quelle che potremmo immaginare o constatare con l’immediatezza degli occhi, e nemmeno più con un binocolo o cannocchiale o telescopio.

Lo ripeto: è sempre stato così, tutte le scoperte fondamentali sono nate da un grande sforzo di fantasia, dall’intuizione, da una folgorazione (poi sottoposta a tutte le verifiche, è chiaro), dall’idea insomma che le cose non stessero proprio come sembravano al primo colpo d’occhio, che poteva non essere vero che la terra finisse alle Colonne d’Ercole e che chi le avrebbe varcate sarebbe caduto a testa in giù, come un sacco di patate, come da una zattera. Ma oggi di più. Oggi è ancora più evidente con le nuove teorie scientifiche. ”

2 Leopardi

2.1 Perché l’uomo ricerca?

Anche Leopardi è assimilabile agli scienziati di cui dopo descriverò le scoperte perché egli è, come loro, un uomo che considera la vastità dello spazio, egli è cosciente di essere un puntino su uno dei miliardi di pianeti esistenti, ma allo stesso tempo sa di essere anche dotato di un anelito, tutto umano, che lo spinge ad appropriarsi di questa grandezza.

E quindi Leopardi immagina l’infinito, la mente quasi non riesce a contenere questo universo mentre l’anima dell’uomo lo supera in dimensioni.

Per Leopardi il piacere infinito è irraggiungibile nella realtà, l’uomo può raggiungerlo, in una realtà parallela, illusoria mediante l’immaginazione. L’immaginazione compensa la realtà, che non è altro che infelicità e noia, dando all’uomo la possibilità, di trovare un appagamento illusorio al suo bisogno di infinito.

2.2 “Io nel pensier mi fingo”

L’infinito – G. Leopardi “Io nel pensier mi fingo”

A stimolare le facoltà immaginative nell’uomo è tutto ciò che è “vago e indefinito”. Egli si costruisce una e propria teoria della visione, cioè idee vaghe e indefinite sono suscitate dalla vista impedita da un ostacolo, che può essere una siepe, un albero, un colle, e come dice Leopardi “allora in luogo della vista lavora l’immaginazione e il fantastico sottentra al reale”. Inoltre viene a costruirsi anche una teoria del suono, cioè il poeta elenca tutta una serie di suoni che sono suggestivi perché vaghi e contribuiscono a stimolare l’immaginazione. È in questo dunque, nel vago e nell’indefinito, che consiste il bello poetico. Inoltre Leopardi a questa tematica affianca quella della rimembranza, sostenendo che determinate immagini sono suggestive perché evocano sensazioni che ci hanno affascinato da fanciulli. La poesia diventa così il recupero della visione immaginosa tipica del fanciullo attraverso la memoria.