APPROFONDIMENTO TEMATICO DI FISICA

Riflessioni di carattere didattico e brevi note inerenti al lavoro di approfondimento svolto dall’intera classe e dagli allievi che hanno scelto di effettuare un “approfondimento individuale” di fisica (tesina) nel campo dell’attività sperimentale di ricerca e di progetto.

L’importanza della dimensione empirica della fisica è fortemente legata al metodo di indagine e di ragionamento utilizzato in questa scienza: ragionamento basato su dati e informazioni concreti, come le misure di laboratorio, nella prospettiva di confermare o meno una teoria o una semplice legge.

Com’è noto dal Documento del Consiglio di Classe del 5B (indirizzo scientifico) tutti gli allievi hanno effettuato un "approfondimento tematico generale" dal titolo un po’ singolare: «Oltre.…», mentre altri studenti, in aggiunta, hanno effettuato anche un "approfondimento individuale" riguardante sia argomenti relativi alla trattazione empirica del tema in oggetto (esperimento di fisica in chiave di conferma sperimentale di una legge fisica), sia approfondimenti teorici di altri temi di fisica.

Il tema dell’oltre qualcosa o qualcuno, stabilito in forma generale dal Consiglio di Classe all'inizio dell'anno scolastico, è nato dall’esigenza di proporre un tentativo di riflessione dei vari aspetti della nostra cultura, umanistica e scientifica, nelle loro varie sfaccettature (non si parlerà qui dei lavori delle altre discipline).

Secondo questa prospettiva, il percorso specifico di fisica ha voluto tentare un approccio metodologico, in larga parte tecnico e in minima parte (purtroppo per questioni di tempo) storico ed epistemologico, indagando il rapporto tra il ruolo svolto da alcune grandi figure della fisica post galileiana (lo stesso Galileo, Newton, Faraday) in prospettiva e in funzione dei risultati che altre figure della fisica (Newton, Maxwell, Einstein) hanno ottenuto mediante il contributo dei primi.

L’itinerario tracciato è stato solo un abbozzo di ricerca. Particolare importanza è stata data alla realizzazione di esperimenti in laboratorio (Volta, Coulomb, Ampère, Oersted, Biot, Faraday, Lenz, Hertz, ecc..) che mostrano come la fisica sia una scienza empirica, le cui leggi nascendo da una indagine alcune volte sperimentale, altre volte solo teorica, manifestano tutta la loro completa significatività nella prospettiva di far comprendere la grandiosa bellezza della costruzione intellettuale che la fisica è venuta edificando nei suoi quattro secoli di storia moderna.

Le peculiarità di questo "Approfondimento tematico" sono fondamentalmente da ricercare nel tentativo di proporre una adeguata e forte riflessione intorno al tema del discorso della fisica di base iniziato da Galileo e Faraday. Nonostante che il loro ruolo e la loro produzione evidenziano una concezione un po’ rozza e  incompleta, le loro teorie producono quell'importante humus scientifico e culturale che è alla base dei successivi successi di Newton e di Maxwell. La concezione newtoniana e maxwelliana della scienza, avvalendosi di alcuni concetti fisici e di modelli matematici raffinati rispetto ai loro precursori (sintetizzabili nel concetto di forza gravitazionale per il primo e nel concetto di campo stazionario e variabile per l’altro) permisero  di sviluppare egregiamente le due teorie del moto (la prima) e del campo e.m. (la seconda).

Parte da qui un viaggio, anzi "il viaggio" che la classe 5^a B ha tentato di effettuare durante l'anno scolastico 2000/01 per approfondire temi e implicazioni che ineriscono al programma del corso. "Oltre alcune figure importanti della scienza" potrebbe essere il sottotitolo di questo percorso culturale, di questo approfondimento tematico che ci ha portato ad analizzare temi e questioni interessanti sulla continuità delle scoperte aperte dai grandi scienziati Galileo e Faraday.

Certo, l’analisi dei temi che la classe ha affrontato saranno stati poco sistematici, in parte limitati da questioni organizzative, dagli specifici tempi imposti dalla programmazione, dalla mancanza di strumenti adeguati (laboratori e strumenti audiovisivi), tuttavia il filo conduttore del lavoro sembra abbastanza chiaro: oltre i “normali fatti” vi è qualcos’altro che merita una visita, come in un museo che rimane aperto per permettere di riflettere adeguatamente su alcune figure giganti della scienza.

Non è una novità quando per eccesso di semplificazione si individuano in Newton e Maxwell le due più grandi figure della cosiddetta fisica classica. E’ noto che i frutti del loro lavoro (meccanica, ottica, elettromagnetismo, teoria cinetica dei gas) sono da ricercare in una semina che precedette le loro scoperte. E’ noto che i due grandi scienziati sono all’origine dei due più importanti segmenti conoscitivi della scienza fisica cosiddetta classica. Da questo punto di vista si può istituire una diretta ed euristica analogia tra i due grandi. In particolare si può dire che nel mentre Newton unificò i moti celesti con quelli terrestri, Maxwell operò alla stessa maniera unificando i fenomeni elettromagnetici e luminosi. Entrambi lo fecero alla grande, con sviluppi sensazionali, sintetizzando il tutto con lo stesso numero di equazioni (quattro) che costituiscono il senso della loro teoria.

Ci siamo chiesti tuttavia se questo grande risultato è stato possibile per solo genialità e intuito oppure se essi si sono appoggiati ad altre grande figure della scienza. Se la storia della scienza non ci inganna, la continuità delle scoperte degli studi tra i vari scienziati è una costante delle grandi conquiste e ciò si può verificare solo ed esclusivamente se ogni grande figura si è potuta appoggiare “sulle spalle” di altri giganti che con i loro studi e le loro ricerche hanno potuto aiutarli.

Possiamo giustificare quanto introdotto mediante un parallelo che riguarda questi giganti che hanno potuto aiutare Newton e Maxwell: essi sono Galileo e Faraday. A me sembra che parlare di queste due figure e ricordare il loro ruolo e il loro apporto è importante quanto il discutere di Newton e di Maxwell stessi. Da questo punto di vista, dunque, mi sembra doveroso che la riflessione storica e quella concettuale ricordi l’importanza di queste due grandi figure della scienza moderna.

Gli allievi che hanno scelto di effettuare approfondimenti di fisica sono stati tre. Il primo allievo, Luca Conticelli, ha indagato il ruolo di  Galileo nella nascita e nello sviluppo della teoria di Newton ricercando nei tentativi di unificazione l'evoluzione storica della stessa scienza fisica, mentre il secondo allievo, Emiliano Re, ha rivolto la sua attenzione agli sviluppi hertziani del concetto di campo e.m. costruendo un sistema di emissione-rivelazione di onde radio per giustificare l’importanza dell’esperimento di Hertz volto a confermare sperimentalmente la validità della teoria di Maxwell.Il terzo allievo, Fabio Andreani, invece, ha voluto effettuare un approfondimento relativo alle tematiche che riguardano il concetto fisico-filosofico del tempo. Le implicazioni filosofiche di questa importante categoria danno respiro culturale ai tentativi di riflettere anche sulle tematiche metrologiche del concetto di tempo. La successiva riflessione che emerge, indagando la cosiddetta “freccia del tempo”, dà un’immagine suscettibile di interessanti considerazioni termodinamiche sulla morte termica dell'universo, nella prospettiva che una disamina delle questioni “reversibilità-irreversibilità” dei fenomeni meccanici e dissipativi possono portare interesse a un dibattito in sede di esame di stato.

Il lavoro didattico svolto nel corso di Fisica è da considerare un tentativo di risposta (sicuramente limitato, parziale e riduttivo ma valido e utile) alle domande di didattica moderna, e una possibile soluzione al problema della modifica della didattica delle scienze, soprattutto in relazione allo sviluppo di curricoli che prevedono l’interdisciplinarità e il superamento della settorializzazione del sapere scientifico.

La bibliografia utilizzata si trova in calce ai lavori degli studenti. A tutti gli allievii ho consigliato di leggere per tempo, a inizio di anno scolastico, il manualetto di Umberto Eco, Come si fa una tesi di laurea. Ritengo importante che ogni studente, che si accinge a produrre una ricerca, una tesina o qualche altro approfondimento scolastico, conosca le modalità di lavoro che ineriscono alla produzione di una comunicazione scientifica o letteraria.(Clicca qui per vedere la prima pagina del libro di Eco).

Roma, 12 Maggio 2001                                             L’insegnante di Fisica

                                                                              Prof. Vincenzo Calabrò