Atomismo - Tesina per Liceo linguistico progetto Brocca

Schema

FISICA

Grazie allo sviluppo di metodologie e di strumenti scientifici più sofisticati, tra il 1600 e il 1800 molti

scienziati si dedicarono allo studio della materia a livello microscopico, per studiare ciò che fino ad allora

era stato solamente teorizzato: l’atomo.

 Nel 1808 John Dalton elaborò un primo modello atomico per spiegare le leggi ponderali della

chimica. Egli immaginò l’atomo come una sorta di microscopica sfera piena ed indivisibile, ma il suo

modello teorico si rivelò ben presto inefficace a descrivere i fenomeni elettrici e radioattivi e

l’esistenza delle molecole.

 Nel 1904 J.J.Thomson, dopo la scoperta dell’elettrone, elaborò un nuovo modello atomico, definito

“plum pudding model” (modello “a panettone”), il quale prevedeva la distribuzione uniforme della

carica positiva all’interno dell’atomo e la concentrazione della carica negativa in corpuscoli.

 Nel 1911 Ernest Rutherford, cercando di verificare sperimentalmente il modello di Thomson

(esperimenti di scattering), scoprì invece che, all’interno dell’atomo, vi erano degli spazi

completamente vuoti. Rutherford elaborò, così, il modello atomico planetario, così definito poiché

simile al sistema solare: gli elettroni ruotano attorno ad un nucleo piuttosto denso, dotato di carica

elettrica positiva, come i pianeti intorno al Sole. Il modello di Rutherford si rivelò, in seguito, non

del tutto adeguato, in quanto contraddiceva la teoria elettromagnetica, secondo la quale gli

elettroni avrebbero dovuto emettere radiazioni elettromagnetiche e collassare sul nucleo.

 Nel 1913 Niels Bohr riuscì a risolvere la contraddizione, proponendo un nuovo modello. Basandosi

sulle le teorie di Planck ed Einstein, relative alla doppia natura ondulatoria e corpuscolare della

materia, ed osservando gli spettri di emissione e di assorbimento dell’atomo di idrogeno, egli

propose un modello atomico a orbite quantizzate. Tale modello prevedeva gli elettroni in

movimento lungo orbite stazionarie, collocate su sette differenti livelli energetici, in modo da

eliminare la possibilità di una qualsiasi emissione di energia da parte delle particelle.

FILOSOFIA

La concezione materialistica venuta ad imporsi tra il 1600 ed il 1800, che aveva portato al desiderio di

studiare la materia a livello microscopico, affonda le sue radici nella filosofia atomistica greca, sviluppatasi

nella Grecia Ionica a partire dal V secolo a.C. L’Atomismo, infatti, costituì la prima forma concreta di

materialismo, in quanto diede vita alla concezione corpuscolare della materia, grazie alle teorie atomiche

che furono sviluppate.

 Leucippo fu il primo ad ipotizzare che la materia non fosse compatta, ma costituita da particelle

tanto piccole da essere invisibili, infinitamente dure, indivisibili, immutabili ed eterne: gli atomi. Tali

particelle si muovono rapidamente nello spazio (considerato vuoto), e la loro aggregazione,

determinata dal caso, comporta la formazione dei corpi materiali.

 Democrito, allievo di Leucippo, apportò alcune modifiche alla teoria atomistica del maestro egli

:

eliminò il caso come causa dell’essere, sostituendolo con la necessità, senza però spiegare le

ragioni delle sue affermazioni. Egli riteneva, inoltre, che la natura avesse una fenomenologia

puramente meccanicistica: in questo modo, Democrito escluse completamente le divinità dalla

creazione dell’universo, ragione per la quale le sue teorie atomistiche furono ampiamente criticate.

 Epicuro riprese, a distanza di molto tempo,le teorie atomistiche di Leucippo e Democrito. Egli

ripristinò il caso come causa del moto degli atomi, teorizzando la parenklisis, cioè la casuale

inclinazione della traiettoria che determina le collisioni tra le particelle, ed introducendo il concetto

di “peso”. Riprese poi la teoria di Democrito degli eidola e decretò che nulla può nascere dal nulla.

FILOSOFIA E TEDESCO

Con la nascita della meccanica quantistica, il dibattito filosofico venne ad intrecciarsi con quello scientifico,

per dare una più concreta definizione e giustificazione alle nuove teorie scientifiche.

 Nel 1927 il fisico e filosofo tedesco Werner Heisemberg, dopo aver studiato l’atomo di Bohr,

formulò il principio di indeterminazione, che si esprime nella formula

h

³

D x D p ,

2

p

secondo il quale non è possibile conoscere nello stesso momento la posizione e la velocità

istantanea di una particella. In questo modo, egli sancì il sostanziale indeterminismo che

caratterizza le particelle subatomiche, confutando tutte le precedenti teorie deterministiche

riguardanti la materia a livello microscopico. Heisenberg affermò, inoltre, che le leggi della fisica

classica erano impossibili da applicare alle realtà subatomiche. Sulla base di questi presupposti, a

pochi mesi dalla formulazione del principio di indeterminazione, egli partecipò attivamente al

dibattito filosofico-scientifico che ebbe luogo a Copenaghen , contribuendo alla formulazione del

Kopenhagener Geist.

LATINO

Il poeta latino Tito Lucrezio Caro, nel “De Rerum Natura”, rielaborò l’atomismo epicureo in forma poetica,

in modo da riuscire ad illustrare il processo di creazione e distruzione della materia. Come si può appurare

leggendo il poema lucreziano, il poeta ritiene che tutti i corpi siano formati da semina rerum, cioè gli atomi,

i quali, aggregandosi e disgregandosi, formano la materia. Lucrezio descrive, così, le caratteristiche del

moto degli atomi, ribadendo il concetto epicureo di parenklisis, tradotto in clinamen, e riprendendo la

teoria democritea degli eidola, definendoli simulacra.

Lucrezio è spinto alla descrizione dei processi meccanicistici che vi sono alla base della natura dalla

convinzione che la paura della morte e della religione, le quali attanagliano costantemente l’uomo, abbiano

origine dall’ignoranza: illustrando la dottrina epicurea, il poeta si ripropone di condurre l’uomo alla

conoscenza, liberandolo dal terrore. Facendo ciò, Lucrezio dimostra che la religione non è altro che una

mistificazione, in quanto le divinità, vivendo negli intermundia, sono completamente estranee alla

creazione dell’universo.

 Nam tibi de summa caeli ratione deumque

“

disserere incipiam et rerum primordia pandam,

unde omnis natura creet res, auctet alatque,

quove eadem rursum natura perempta resolvat,

quae nos materiem et genitalia corpora rebus

reddunda in ratione vocare et semina rerum

appellare suemus et haec eadem usurpare

corpora prima, quod ex illis sunt omnia primis.”

(Libro I, vv. 55-61)

 “Hunc igitur terrorem animi tenebrasque necessest

non radii solis neque lucida tela diei

discutiant, sed naturae species ratioque.

Principium cuius hinc nobis exordia sumet,

nullam rem e nihilo gigni divinitus umquam”

(Libro I, vv. 146-150)

 “Contemplator enim, cum solis lumina cumque

inserti fundunt radii per opaca domorum:

multa minuta modis multis per inane videbis

corpora misceri radiorum lumine in ipso

et vel ut aeterno certamine proelia pugnas

edere turmatim certantia nec dare pausam,

conciliis et discidiis exercita crebris;

conicere ut possis ex hoc, primordia rerum

quale sit in magno iactari semper inani,

dum taxat, rerum magnarum parva potest res

exemplare dare et vestigia notitiai.”

(Libro II, vv. 114-124)

Bibliografia e sitografia

U. Amaldi, La fisica di Amaldi-Elettromagnetismo, Zanichelli editore, pp.93-96

AA.VV., Il nuovo invito ai classici, Marietti scuola, pp. 92, 102-103

G. Cambiano, M. Mori, Le stelle di Talete-vol.3, Editori Laterza, pp. 526-527

A. Caforio, A. Ferilli, FISICA! Le regole del gioco-vol.3, Le Monnier Scuola, p. 228

online.scuola.zanichelli.it/chimicafacile/files/2011/06/Espansione-2-1.pdf

www.sansepolcroliceo.it/Cincilla/Principio%20di%20indeterminazione.htm

doc.studenti.it/fisica/modelli-atomici.html

it.wikipedia.org/wiki/Principio_di_indeterminazione_di_Heisenberg

de.wikipedia.org/wiki/Quantenmechanik

de.wikipedia.org/wiki/Heisenbergsche_Unsch%C3%A4rferelation

it.wikipedia.org/wiki/Atomismo

www.latinovivo.com/Testintegrali/Lucrezindex.htm

Svolgimento

Tra il 1600 ed il 1800, grazie allo sviluppo di metodologie e di strumenti scientifici notevolmente più

sofisticati rispetto al passato, molti scienziati cominciarono a dedicarsi allo studio della materia a livello

microscopico, per indagare ciò che, fino ad allora, era stato solamente teorizzato: l’atomo.

Cominciarono, quindi, ad essere elaborati dei modelli sempre più complessi e raffinati, volti a descrivere la

struttura e le caratteristiche dell’atomo in modo sempre più dettagliato e preciso .

Nel 1808, John Dalton elaborò il primo modello, in modo da poter spiegare le leggi ponderali della chimica.

La sua teoria atomica si basava su quattro punti fondamentali:

1. La materia è costituita da atomi, particelle piccolissime ed indivisibili;

2. Gli atomi di uno stesso elemento sono uguali ed hanno la stessa massa, mentre atomi di elementi

diversi hanno masse diverse;

3. Atomi diversi, purché interi, possono combinarsi tra loro;

4. In una combinazione chimica, gli atomi non vengono distrutti, ma conservano la loro “identità”.

Egli immaginò quindi l’atomo come una sorta di sfera microscopica, piena ed indivisibile, in grado di

mantenere la propria identità all’interno dei composti chimici. Ben presto, però, il suo modello si rivelò

inefficace a descrivere i fenomeni elettrici e radioattivi e l’esistenza delle molecole.

Nel 1897, Joseph John Thomson dimostrò sperimentalmente, utilizzando dei tubi di Crookes, che i raggi

catodici erano formati da particelle molto leggere di carica negativa, successivamente rinominate elettroni.

Egli osservò che la materia è globalmente neutra, per cui la presenza degli elettroni doveva essere

giustificata ipotizzando che nell’atomo esistessero anche particelle di carica positiva, la cui presenza era già

stata intuita grazie alle esperienze di elettrostatica condotte alla fine del ‘700. Di conseguenza, nel 1904,

Thomson propose un nuovo modello atomico, detto “plum pudding model” (“modello a panettone”), il

quale prevedeva la distribuzione uniforme della carica positiva all’interno dell’atomo e la concentrazione

della carica negativa in corpuscoli. Egli ipotizzò, inoltre, che ogni atomo dovesse contenere un numero

piuttosto elevato di elettroni, ognuno in rotazione all’interno della carica positiva

Nel 1911, Ernest Rutherford eseguì una serie di esperimenti di scattering, assieme ai collaboratori Geiger e

Marsden, per verificare sperimentalmente il modello di Thomson. L’esperimento consisteva nel

bombardare una sottile lamina d’oro con un fascio di particelle alfa, dotate di carica +2e, emesse da un

materiale radioattivo. Secondo le previsioni di Thomson, le particelle avrebbero dovuto passare attraverso

la lamina con angoli di diffusione piuttosto piccoli, ma l’esperimento di Rutherford dimostrò il contrario:

nonostante molte particelle attraversassero la lamina, altre venivano deviate e alcune venivano addirittura

respinte, con grande stupore da parte dello scienziato, il quale descrisse la propria incredulità affermando

che “era come sparare un proiettile da 14 pollici contro un foglio di carta velina e vederselo tornare

indietro”. Interpretando i risultati ottenuti, Rutherford capì che all’interno dell’atomo vi erano alcuni spazi

completamente vuoti e altri in cui la carica si addensava. Di conseguenza, egli elaborò il modello planetario,

così definito poiché simile al sistema solare: tale modello prevedeva che gli elettroni ruotassero attorno ad

un nucleo piuttosto denso, dotato di carica elettrica positiva, come i pianeti attorno al Sole. Questo

modello spiega ciò che avvenne durante l’esperimento: le particelle alfa che venivano deviate erano quelle

che erano venute a scontrarsi con dei nuclei o che vi erano passate vicine, mentre quelle che restavano

pressoché indeflesse erano quelle che avevano attraversato la lamina lontano dai nuclei.

Il modello di Rutherford si rivelò, in seguito, non del tutto adeguato, in quanto contraddiceva la teoria