CAPITOLO VI

6.1  L'inserimento della Storia della Fisica

Senza troppe tergiversazioni, sembra importante rispondere a tre domande : perchè la storia della fisica, quale storia, quali argomenti.

1) Riguardo alla prima domanda si vuole ribadire  una convinzione : l'introduzione della storia della Fisica può solo essere una scelta libera e individuale del docente che è convinto dell'importanza culturale della Fisica e dell'utilità formativa e didattica della  storia della Fisica. Esaminiamo brevemente alcuni aspetti. Dal  punto di vista culturale la Fisica  attraverso  la storia appare come una affascinante  "conquista dello spirito umano" (Popper), come una  elegante, coerente struttura  capace  di avere a che fare con  "ogni  cosa stia in cielo e in terra". La Fisica è dunque parte integrante della nostra cultura in quanto attività dell'uomo che, per di più, ha  avuto ed ha un'enorme importanza per lo sviluppo della nostra  società. Purtroppo pochi si rendono  conto di questo.  Se in un gruppo costituito da persone  "colte" si  chiedesse se in Egitto ci sono le  Piramidi, tutti risponderebbero di si, indignati per la domanda. Ma  se si chiedesse che cos'è l'induzione elettromagnetica  o cosa afferma il 2° Principio della Termodinamica, probabilmente  nessuno saprebbe rispondere, nonostante  la loro  scoperta abbiano determinato alcuni dei  maggiori mutamenti nella storia dell'Occidente. C'è da aggiungere  che la cultura scientifica è una necessaria componente per una partecipazione attiva nelle società demo­cratiche : ha il compito di formare cittadini che possano  fare  scelte, anche politiche, consapevoli.  Dal punto di vista formativo si deve prendere atto del fat­to che la conoscenza storica permette una migliore  co­noscenza del metodo scientifico. La Fisica appare  come una struttura dinamica, pronta a "discutere e a mettersi in discussione", non possiede "ricette" confezionate e pronte per l'uso. La storia della fisica quindi con­tribuisce  a dare una maggiore apertura mentale e  permette  di acquisire la capacità di definire nuovi  problemi e di risolverli. Dal  punto  di vista didattico la storia  della  fisica sembra   facilitare   la  comprensione   dei concetti fisici.  Il conoscere le difficoltà e  le  incertezze connesse  alle affermazioni di una nuova teoria fa  riflettere,  incoraggia, toglie le frustrazioni,  dà  una maggiore fiducia nelle proprie capacità di  comprensione.  E ancora, lo sviluppare alcune parti della  Fisica dal punto di vista storico serve a non creare  fratture tra le varie discipline. Basti pensare alla lettura dei brani tratti dai "Discorsi intorno a due Nuove  Scienze" di Galileo, nei quali confluiscono, oltre ai  contenuti scientifici, un modello linguistico, un quadro politico e  un pensiero filosofico. Oppure allo studio dell'invenzione della macchina termica con lo svolgimento della vita sociale [Rivoluzione Industriale e suo significato]  cui si accompagnò, ancora,  alle  implicazioni filosofiche dell'esperimento di Oersted (Filosofia del­la Natura). A questo proposito sarebbe certamente ricco di spunti didattici, per una classe di liceo, un approfondimento fatto insieme al docente di Storia e Storia della Filosofia, sul ruolo dell'esperimento nello  sviluppo della Scienza. 2)  Riguardo alla seconda domanda, cioè "quale  storia" sembra importante innanzitutto affermare che è impensa­bile ritenere di dover convertire l'insegnamento  della Fisica in un insegnamento della Storia. Occorre fornire all'allievo contenuti fisici corretti che si riferiscano alle teorie piuttosto che  sostituire a queste ultime la Storia. Ma per trasmettere  contenuti fisici cor­retti è necessario far acquisire ai giovani una  mentalità  critica e una corretta  metodologia  scientifica. Perciò  è importante che , almeno ogni tanto, gli  studenti  della  scuola secondaria si confrontino con  lo sviluppo storico di una particolare branca della Fisica in ragionevole dettaglio, compresi i contributi  dei vari scienziati che includono sia i tentativi ben  riusciti, sia quelli che non hanno avuto successo. 3)   Riguardo alla terza e ultima domanda, cioè  "quali argomenti"  di storia della Fisica, premesso che non possibile  sviluppare in ragionevole dettaglio tutti  i casi storici di notevole importanza sarà necessario effettuare delle scelte. [1]

Senza presunzione di completezza si è dell'opinione che possano essere sviluppati i seguenti esempi significativi :

• Il problema  del moto di caduta dei gravi  [2]  affrontato da  Galileo.  Sulla scia del modo di procedere di Galileo, infatti,  si può dare un esempio del modo in cui teorie scientifiche,  calcoli matematici  e lavoro sperimentale contribuiscano,  integrandosi, allo  sviluppo dei concetti fisici. L'analisi  storica  permette, altresì, di mettere in luce, ed apprezzare, il personaggio  Galileo, riconoscendolo appunto, come ebbe a fare Newton, un  gigante della  fisica. Nello sviluppare questo argomento  la  metodologia usata  è quella della ricostruzione storica  accompagnata  dalla lettura di brani tratti dai Discorsi.

• Il problema della dinamica e, quindi, del moto dei pianeti af­frontato da Newton, inquadrato nel più vasto problema della  gravitazione universale,permette una descrizione del sistema  solare, integrando Fisica e Astronomia. Il tema centrale diventa  allora  la  rivoluzione  copernicana che comportò,  per  dirla  con Kuhn, [3]  mutamenti concettuali nel campo della  cosmologia,  della fisica,  della  filosofia e della religione. Figura  centrale  di questa  riflessione è I. Newton che merita grande  considerazione nello sviluppo del pensiero scientifico.

• L'esame delle teorie sulla natura della luce. L'utilità didattica consiste nel far vedere come e perchè nasce una teoria, come una teoria non è legata a principi di verità o di falsità assoluta,  ma serve a spiegare un complesso di fenomeni e resta  valida fintantochè non ce ne sia un'altra che spieghi un maggior  numero di cose in maniera ancora più semplice.

• La teoria termodinamica del calore, il modello di gas ideale e reale  e la degradazione dell'energia alla luce  delle  questioni  di termodinamica classica e delle implicazioni di tipo  statistico.

• La  teoria elettromagnetica della luce viene  affrontata  dal punto  di vista della Teoria dell'Elettromagnetismo  classico  di Maxwell con le sue  quattro equazioni fondamentali : "piccolo"  e sintetico  schema di leggi in grado di descrivere  nella  maniera più  completa possibile l'argomento, correlando le esperienze  di una  vasta area di fatti elettromagnetici e prevedendo nuovi  risultati.

• Il  modello di atomo formulato prima da Rutherford e  poi  da Bohr. La ricerca in tal caso è tesa a scoprire come un mattone si è  sovrapposto  all'altro a formare l'edificio che è  la  teoria dell'atomo di Bohr.[4] Come è noto,

la  fondamentale  innovazione che sta alla  base  della scienza  moderna  consiste nel fatto  che  l'esperienza viene ad assumere un'importanza fondamentale, mentre si abbandona deliberatamente ogni presupposto di carattere metafisico.  Le leggi fisiche, le ipotesi,  le  teorie, traggono  la loro validità esclusivamente dal fatto  di riuscire ad accordarsi in modo soddisfacente, con i risultati  dell'esperienza. Oltre a ciò,  superando  ogni nebulosità ed imprecisione del linguaggio, la  Scienza utilizza in modo sistematico la Matematica, che col suo rigore formale è garanzia di esattezza e di correttezza logica. Questa impostazione comporta, come è  evidente, una sostanziale limitazione delle possibilità  conoscitive  della Scienza : mentre per i filosofi antichi  il compito del pensiero umano è quello di penetrare  nell'essenza della realtà, cercando di spiegare il perché delle cose ed i fini ultimi dell'intero universo, per lo scienziato moderno il compito si riduce, come è  noto, alla ricerca delle connessioni tra i fenomeni, alla formulazione di leggi atte a descriverli :  i perché ultimi della natura sono fuori della portata ed  anche degli interessi della scienza. Quanto  si è qui brevemente esposto costituisce  un  aspetto ormai risaputo della  problematica  scientifica che sarebbe necessario dibattere : altre questioni sono invece meno note e meno dibattute, come per esempio il metodo sperimentale è tutt'altro che chiaro  ed univoco : nessuno contesta la validità di una  osserva­zione e di una esperienza di laboratorio, ma la scienza fisica è costituita in gran parte da leggi e teorie che hanno più un fondamento matematico che una immediatezza sperimentale.  Non di rado, poi, i fatti  si  accordano  con certe parti  di una teoria, ma non con altre. Oltre a ciò, sono state spesso formulate ipotesi prive di una sufficiente  base sperimentale, e più ancora,  si  sono utilizzati concetti la cui validità era data per  scontata  e che hanno invece dimostrato in seguito la  loro inadeguatezza a descrivere correttamente la realtà  (esempio  clamoroso il presupposto della  assolutezza  di spazio e tempo). La sperimentazione e la matematica sono i due  cardini della scienza. Ma se ciò è vero, qual'è il  valore da  attribuire a ciascuno dei due? Se si ammette che è vero soltanto ciò che si può verificare sperimentalmente  si  va incontro, sul piano filosofico,  a  pericoli piuttosto seri : non solo un'esperienza è sempre, a rigore, differente da qualsiasi altra, ma soprattutto non c'è  niente che ci garantisce la validità futura  delle nostre conclusioni.  Se viceversa si ammette  che  "il grande libro della natura sia scritto in termini  matematici"  e che quindi il compito dello  scienziato  sia soltanto quello di capire tale linguaggio, si attribuisce un valore assoluto ed universale alle leggi fisiche rischiando  di cadere in un nuovo tipo  di metafisica, non meno aleatoria di quella antica. C'è infine da sottolineare che troppo spesso, come si  diceva pochi periodi prima, i non specialisti sono portati  a considerare il corpo delle conoscenze scientifiche come qualche cosa di statico, di acquisito  una volta per tutte. Si dimentica in genere di prestare  la dovuta attenzione al travaglio da cui ogni singola legge è nata, alle possibilità alternative di enunciazione e di verifica, alle discussioni e alle critiche cui essa ha dato luogo. E' dunque indispensabile inquadrare storicamente e criticamente, sia pure a grandissime linee, l'evoluzione  del pensiero scientifico. In tal modo si potrà far comprendere, per un verso, come la visione statica della scienza non sia affatto aderente alla realtà, ma come  ogni importante formulazione scientifica sia  stata il frutto di una successione di studi e di approfondimenti.  Per  altro verso - e questo secondo aspetto  è certamente il più importante - si potrà mettere in evidenza come il progredire della scienza abbia segnato in fondo il cammino stesso dell'umanità e come grandi problemi  del nostro tempo (frattura  tra cultura  umanistica  e scientifica; crisi delle religioni storiche  e del  principio  di autorità;  rapporto  scienza-potere; etc...) trovino la propria origine e la propria motivazione all'interno dell'evoluzione del pensiero scientifico e della scienza stessa.[5]  

[1] C.ROMAGNINO, Inserimento della storia della  fisica nel  triennio,  in La Fisica nella Scuola,  Atti  del XXVII   Congresso  Nazionale  A.I.F., Caserta,  1988, pp.108-115.

[2] S.BERGIA-P.FANTAZZINI,   Considerazioni  storico-didattiche sul moto di caduta dei gravi, in La  Fisica nella  Scuola,  Anno XIII,  n.1, Gennaio-Marzo  1980, pp.8-11

[3] T.S.KUHN, La Rivoluzione copernicana. L'astronomia planetaria nello sviluppo del pensiero occidentale, Torino, Einaudi, 1972.

[4] C. ROMAGNINO, op. cit., 115

[5] S.MORETTINI, Temi fondamentali della Fisica  Moderna, Torino, G.B.Petrini, 1982, pp.421-422.

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