Tra i fondamentali contributi dati da Newton nei settori del calcolo infinitesimale, delle teorie sulla luce e sui principi generali della meccanica, spicca la formulazione del celebre principio generale della legge della gravitazione universale.
Questo principio dette luogo ad accanite polemiche – soprattutto in Francia - da parte dei cartesiani – sostenitori della “teoria dei vortici” – e da parte di Leibniz, fino ai primi decenni del ‘700. Si riteneva infatti inconcepibile una forza di attrazione che si esercitasse a distanza attraverso il vuoto, quasi per magia. Per lo stesso motivo tutte le teorie ondulatorie sulla propagazione della luce presupponevano l’esistenza di un mezzo impalpabile , l’etere, la cui esistenza fu smentita solo nel 1881-87 con le esperienze di Michelson e Morley.
L’affermazione definitiva delle teorie newtoniane fu dovuta, sia al grande prestigio di Voltaire, schieratosi senza esitazioni con Newton (il filosofo francese si recò anche a Londra per i funerali di stato del grande scienziato inglese nel 1727), sia alla verifica sperimentale effettuata nel 1736 di una delle conseguenze delle teorie di Newton, secondo cui la Terra doveva essere schiacciata ai poli (mentre i Cartesiani sostenevano il contrario). La verifica fu fatta con due grandi spedizioni scientifiche in Perù (all’equatore) ed in Scandinavia. Le teorie newtoniane permisero anche l’esatta previsione della ricomparsa della cometa di Halley nel 1659.
Successivamente le leggi di Newton sul moto dei corpi celesti furono perfezionate ed ampliate da grandi fisici e matematici come lo svizzero Eulero, ed i francesi Laplace, Lagrange e l’enciclopedista D’Alambert, di cui scriveremo in prossimi numeri. A metà dell’800 il francese Urbain Le Verrier e l’inglese John Couch Adams, sulla base delle teorie di Newton e di certe irregolarità notate nel moto del pianeta Urano, previdero l’esistenza di un nono pianeta, Nettuno, che infatti fu poi subito dopo scoperto nel 1846 dall’astronomo Johan Galle.
Oggi la fisica moderna – grazie anche alle intuizioni dell’inglese Faraday e dello scozzese Maxwell nel corso dell’800 - dà per scontato che esistano dei “campi”, sia di natura elettromagnetica, sia di natura “gravitazionale”, dove si esercita l’influenza sia di cariche elettriche e magnetiche, sia (nel secondo caso) di masse, anche nel vuoto.
Anche nel campo delle teorie della luce – come già fatto notare nel numero ad esse dedicato – la teoria “corpuscolare” dello scienziato inglese fu criticata da Hooke, e poi data per definitivamente tramontata in seguito alle esperienze e gli studi dell’inglese Young e del francese Fresnel all’inizio dell’800, e soprattutto dopo la scoperta delle radiazioni elettromagnetiche da parte del geniale scozzese Maxwell e degli studi del tedesco Hertz nella seconda metà dell’800. Ma la scoperta dei quanti da parte di Planck (1900) e la geniale spiegazione datane da Einstein nel 1905 – che ritenne che i quanti coincidessero con particelle di energia cui dette il nome di “fotoni” (dal greco “fos” = luce) hanno rilanciato la teoria corpuscolare, ed oggi la fisica moderna accetta completamente l’ipotesi del francese De Broglie, secondo cui tutta la materia ha una doppia natura di onda-particella.
Sbagliata si è rivelata invece la concezione newtoniana sull’esistenza di uno “spazio assoluto” (e di un tempo assoluto), concezione non presente nelle opere di Galilei, già contestata nell’800 dal filosofo Mach (così come il concetto di una massa fissa), ed oggi sostituita, nella teoria della relatività di Einstein, dalla concezione di uno spazio-tempo dove tutto è relativo.
Ricordiamo che, oltre che scienziato e matematico, Newton, all’apice della fama, fu nominato anche, nel 1696, responsabile della zecca inglese, ed anche in questo campo manifestò il suo genio con una serie di importanti riforme, tra cui il famoso “golden standard”, cioè l’aggancio del valore della Sterlina al prezzo dell’oncia d’oro (1717). Questa importante riforma monetaria fu in seguito adottata da altri stati, tra cui anche gli Stati Uniti all’inizio del ‘900.
Newton è stato anche un filosofo della scienza, particolarmente chiaro e lucido, nonostante alcuni lati oscuri del suo carattere e della sua attività. Nel ‘900 il grande economista Keynes acquistò una serie di carte di Newton che la Royal Society aveva tenute segrete per evitare imbarazzi. Da queste risulta che il grande scienziato aveva utilizzato gran parte del suo tempo in esperimenti di alchimia che sfioravano la magia, per cui Keynes lo definì come l’ultimo dei maghi. Gran parte dei suoi scritti sono anche di natura religiosa eretica (negava, ad esempio, il mistero della “Trinità”). Concepiva un Dio “orologiaio” (che ricorda il “primo motore immobile” di Aristotele), che avrebbe messo in moto l’universo e poi lo avrebbe lasciato muoversi secondo le sue proprie leggi naturali. Per tutta la vita Newton, di carattere scorbutico e ombroso, ritardò la pubblicazione dei suoi studi per un timore quasi paranoico delle critiche, e polemizzò aspramente con i suoi critici (come Hooke o Leibniz), rifiutando un sereno confronto. A partire dal 1693 soffrì di una gravissima crisi nervosa durata un paio d’anni. Salvo che una breve e leggera infatuazione per la figlia della sua padrona di casa quando era uno studente adolescente, risulta che non abbia mai accostato una donna nel corso della sua vita.
Si è anche parlato, nel suo caso, di un genio “autistico”, capace di risolvere in una sola notte un complicatissimo problema di fisica posto, per sfida, dallo svizzero Bernoulli , e su cui decine di fisici europei si stavano scervellando da mesi. Era un vegetariano rigoroso.
Ma, in contrasto ai lati oscuri ricordati sopra, il metodo scientifico nella versione del grande scienziato inglese risulta espresso con molta precisione e lucidità, ed è riassumibile in quattro punti:
-evitare ogni teoria superflua (posizione che ricorda la polemica di Occam contro la metafisica aristotelica con il suo famoso “rasoio”). Famosa la sua frase “Hypotheses non fingo”, cioè non avanzo teorie fantasiose senza prove sperimentali.
-Effetti uguali indicano cause uguali (posizione “determinista” che valorizza il principio di causa-effetto come nell’antica filosofia atomista di Leucippo e Democrito, e come poi ritroveremo nelle posizioni analoghe di Laplace ed Eintein).
-Se vi sono proprietà comuni in molti oggetti, queste proprietà devono ritenersi universali.
-Le leggi fisiche generali si ricavano per “induzione” dalle esperienze particolari e devono essere considerate valide fino a prova contraria.
Possiamo anche dire che il metodo di Newton è all’inizio “analitico” (risalire dagli effetti alle cause) e poi “sintetico” (ottenute delle leggi generali, dedurne le conseguenze, per poterle verificare sperimentalmente).
In particolare gli ultimi due punti sopra citati pongono coerentemente Newton nel grande filone dell’empirismo britannico, che privilegia il metodo induttivo, ed i cui massimi esponenti sono stati Francesco Bacone (di cui già abbiamo scritto in un precedente numero), John Locke (di cui ci interesseremo nel prossimo numero), e l’intelligente scozzese David Hume. Nel ‘900 alcune di queste idee saranno riprese da logico Bertrand Russel e – con riferimento particolare al problema della “verifica” della validità delle leggi naturali – da Wittgenstein, dai filosofi della “scuola di Vienna”, e da Karl Popper.
Di fronte alle critiche alla sua teoria di attrazione gravitazionale nel vuoto, Newton dette una lucida risposta: “anche io non so spiegarlo, ma ho voluto illustrare ‘come’ il fenomeno avviene. Lascio la spiegazione del ‘perché’alle future generazione di scienziati”. Questa sfida è stata raccolta da Einstein che ha sviluppato, con la sua “teoria generale della relatività”, una visione dei fenomeni gravitazionali che prescindono dal concetto di “forza” e considerano la massa non costante, ma dipendente dalla velocità. Ma per tutte le applicazioni pratiche nella vita normale di tutti i giorni (che prevedono una velocità molto inferiore a quella della luce) la grande costruzione di Newton è ancora valida e viene continuamente applicata ed insegnata nelle scuole.
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