L’innovazione tecnica più importante, consolidatasi solo nella parte finale del secolo, fu certamente l’invenzione della macchina a vapore. Un primo semplice dispositivo era già stato messo a punto dall’intelligente fisico francese Denis Papin (1647-1714), ma era rimasta come una curiosità scientifica. Nel 1698 l’inglese Thomas Savary (1650-1715) inventò una nuova macchina usata per pompare via l’acqua dalle miniere. La macchina fu perfezionata da Thomas Newcomen nel 1712 con l’uso di un cilindro verticale e di uno stantuffo, e fu usata sia nelle miniere che per fornire acqua ai mulini. Si deve ad un tecnico dell’Università di Glascow, James Watt(1736-1819), il definitivo perfezionamento di una macchina brevettata nel 1769 e poi ampiamente usata anche nell’industria tessile per muovere i telai, passo decisivo per la rivoluzione industriale iniziata in Inghilterra.
Nel campo astronomico la realizzazione di cannocchiali perfezionati privi di difetti cromatici e di cannocchiali a riflessione (già progettati ma non prodotti con efficacia nel ‘600), e l’uso generalizzato di micrometri, permise progressi nello studio delle comete e delle stelle della nostra galassia. Massimo astronomo dell’epoca fu il tedesco William Herschel, vissuto però in Inghilterra e scopritore del pianeta Urano.
L’intelligente fisico francese Pierre Louis Moreau de Maupertois (1698-1759), prima studioso presso l’Accademia di Francia e poi dal 1746 divenuto responsabile dell’Accademia di Berlino alla corte del re illuminista Federico II, guidò nel 1736-37 una famosa spedizione in Lapponia che dimostrò (come già accennato in un numero precedente) la veridicità della previsione di Newton secondo cui la Terra era schiacciata ai poli. Analoga spedizione fu fatta in Perù. Questi risultati dettero un grande impulso alla corrente newtoniana.
Altra innovazione tecnica di grande importanza fu la realizzazione di cronometri perfezionati basati su un doppio bilanciere e capaci di non farsi influenzare dai moti ondosi. Lo strumento, realizzato dall’inglese John Harrison(1695-1776), fu utilissimo per il calcolo della longitudine sulle navi (basato su un confronto con l’ora corrispondente ad un meridiano di riferimento, in genere quello di Greenwich), e fu pubblicamente premiato in un concorso pubblico del 1772.
L’uso di nuovi strumenti per la misura del calore – come il calorimetro messo a punto dall’inglese Joseph Black – e l’uso di nuovi termometri a mercurio in sostituzione dell’acqua e dell’alcool, permise lo sviluppo di studi sul calore e misure esatte di temperature atte a mettere a punto una serie di scale termiche, ancora oggi in uso, dovute allo svedese Anders Celsius (1701-1744), all’olandese Gabriel Daniel Farenheit (1690-1736), ed al francese Renè Antoine Reamour (1683-1757).
Lo studio dei gas permise un celebre esperimento attuato dal francese Joseph Michel Montgolfier nel 1783 con un pallone aerostatico.
L’uso di bilance di precisione permise un grande sviluppo degli studi di chimica, di cui ci interesseremo in un prossimo numero dedicato alla figura del grande chimico Lavoisier, vissuto verso la fine del secolo. Anche la metallurgia ebbe notevoli sviluppi.
Nel campo elettrico si riuscì a stabilire l’esistenza di due tipi di cariche elettriche capaci di attirarsi tra loro ed ottenibili strofinando rispettivamente vetro e resine. Si stabilì anche la presenza di corpi che conducevano la corrente, come i metalli, e corpi isolanti che impedivano il passaggio delle cariche elettriche. Due ottimi fisici, l’inglese Henry Cavendish (1731-1810) ed il francese Charles Coulomb (1936-1806) stabilirono che le cariche elettriche si attirano o si respingono (se sono dello stesso tipo) secondo una la legge (ora detta di Coulomb) del tutto simile alla legge di gravitazione universale di Newton (la forza attrattiva o repulsiva è proporzionale al prodotto delle cariche ed inversamente proporzionale al quadrato della distanza). L’analogia tra le due leggi suscitò ovviamente grande scalpore e discussioni.
In Italia l’abate Luigi Galvani (1737-1798) scoprì l’esistenza di fenomeni elettrici nei corpi viventi con i suoi famosi esperimenti sulle rane. Alessandro Volta (1745-1827) scoprì la generazione di elettricità dal contatto tra due metalli, e su questo principio realizzò la famosa pila. Lo statunitense Benjamin Franklin scoprì l’effetto elettrico disperdente delle punte, dimostrando che la scintilla elettrica ed il fulmine costituivano uno stesso fenomeno, e realizzando il primo parafulmine. La natura dei fenomeni elettrici rimaneva però in gran parte sconosciuta.
Nel campo della fisica, oltre ai progressi nel campo dell’idrodinamica di cui si è detto a proposito di Daniel Bernoulli, si cercò essenzialmente di stabilire dei presunti principi generali della meccanica.
Si è già accennato al principio di “minima azione” seguito dai fenomeni naturali, come sostenuto da Maupertois, dove il fisico francese intendeva riferirsi al valore minimo possibile del prodotto della quantità di moto per lo spazio percorso. Fermat nel secolo precedente aveva invece utilizzato il principio del tempo minimo, applicato ai fenomeni luminosi. Il fisico e matematico francese D’Alambert (1717-1783) cercò invece di ottenere uno schema generale razionale introducendo il concetto di “forza perduta” che gli permetteva di ridurre i fenomeni dinamici a fenomeni statici. Ognuno di questi principi riusciva a coprire utilmente alcuni campi della fisica, ma, se esteso arbitrariamente, manifestava il grave pericolo di ricadere in campo metafisico.
Più operativo risultò il metodo del valente matematico di Torino Giuseppe Luigi Lagrange (1736-1813), che operò a Parigi e Berlino, e sviluppò una serie di formule matematiche che offrono soluzioni operative per risolvere problemi fisici complessi senza pretendere di esprimere principi generali, ma solo sistemazioni matematiche formali. Formule del genere sono state usate anche recentemente nella fisica quantistica...
Vincenzo Brandi - brandienzo@libero.it
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