Fisica e senso comune
«Essere scienziati. Tu lo sai com’è, essere scienziati? Ti chiedo e ti dico queste cose perché ci sono cose che altrimenti dovresti chiederti e dirti da solo negli anni e decenni a venire. I miei libri scientifici hanno venduto bene. Ma solo di recente ho capito che cosa significa essere scienziati. Significa il contrario di ciò che la gente crede che significhi. Noi non estendiamo i nostri sensi per sondare i microbi e l’universo. Noi i sensi li neghiamo. Neghiamo l’evidenza dei nostri sensi».
A parlare è Endor, lo scienziato (diventato pazzo) del romanzo di Don DeLillo “La stella di Ratner” che, nonostante la pazzia, evidenzia un aspetto cruciale della scienza: la natura non sempre si comporta come avevamo ipotizzato. Lo scienziato interroga la natura tramite gli esperimenti ed è proprio la risposta quantitativa degli strumenti di misura a essere spesso in contraddizione con quello che i nostri sensi, il nostro “senso comune” si aspettava.
«Che cos’è il ‘senso comune’?» specifica nel suo libro “Un fisico in salotto” il professor Guido Corbò: «Diciamo pure che ciò corrisponde a quello che ci si aspetta da una osservazione superficiale del mondo che ci circonda. Un esempio può essere questo: oggigiorno, come ai tempi di Aristotele (384-332 a. C.), è vero che un carro trainato da quattro cavalli corre più velocemente di un carro trainato da due cavalli soltanto. E non c’è dubbio che, tanto oggi quanto due o tremila anni fa, quattro cavalli sono più forti di due… Il senso comune ci porta dunque a ritenere, come Aristotele, che la velocità di un certo oggetto sia proporzionale alla forza a esso applicata». Mentre gli esperimenti dimostrano che è l’accelerazione a essere proporzionale alla forza. La forza del motore di una macchina non serve a mantenere una certa velocità, ma ad annullare gli attriti agenti su di essa. Sic.
Questo discorso ci porterebbe lontano dal punto di vista filosofico, ne avevo anche accennato parlando del libro “Fisica ingenua” di Paolo Bozzi.
In una mia recensione su “Le Scienze” avevo anche consigliato il libro “L’evoluzione della scienza. Nove lezioni popolari” di Ernst Mach perché la teoria della conoscenza di Mach considerava l’attività scientifica come un «processo di adattamento delle idee ai fatti», in chiave darwiniana. La conoscenza è manifestazione della natura organica, si basa sull’abitudine più che sui concetti a priori: il principio di causa-effetto così come i concetti di massa e tempo e di io, sono tendenze mentali utili per la sopravvivenza della specie, che è parte di un unico «organismo globale»…
Insomma, l’abitudine, la consuetudine a pensare e a vedere le cose fin dalla nascita in un certo modo, può spesso portare fuori strada nella conoscenza dei fenomeni fisici.
Da laureata in fisica infatti, io preferisco sempre affidarmi ai calcoli e agli esperimenti (quando possibile) prima di lanciarmi in ragionamenti misti a ipotesi “simil-sensate”. Questo aspetto lascia i miei studenti un po’ perplessi il primo anno di Fisica, perché invece quasi sempre tendono a fare ragionamenti intuitivi per arrivare subito a una conclusione di un problema e sembrano poco convinti quando io, dopo averli fatti parlare, chiedo sempre una formula a supporto! E chiedo soprattutto il procedimento matematico che, a partire da formule già assodate come “vere” porta per deduzione alla formula “nuova” che spiega (quando possibile) il fenomeno. Qualche esempio? Il tempo di caduta dei gravi dipende dalla massa oppure no? Si tratta del classico caso, risolto elegantemente con un bellissimo esperimento mentale da Galileo, nel quale ci si chiede “cade prima a terra un sasso di massa m o un sasso di massa doppia?” e la risposta è “cadono insieme”!! Dalla formula si vede che il tempo di caduta di un grave non dipende dalla massa del corpo che cade. Attenzione: non dimentichiamoci che siamo nel vuoto. Si veda anche il bellissimo filmato storico degli astronauti che sulla luna verificano che un martello e una piuma cadono insieme…
Siamo nel campo della fisica classica, non c’è bisogno di andare lontano fino alla meccanica quantistica o alla teoria della relatività generale (che pullulano di effetti contro il senso comune).
Quando insegno non smetto mai di stupirmi di questo fatto…
Mi viene in mente un episodio realmente accaduto in classe quasi dieci anni fa in una seconda di liceo linguistico. Stavamo risolvendo dei test in classe e uno di questi chiedeva che cosa succedeva a un palloncino legato ma mezzo sgonfio dentro a un’ampolla di vetro nel momento in cui si fosse tolta tutta l’aria. La risposta giusta era la meno evidente (cioè il palloncino si gonfia) e non c’è stato modo di convincere la mia classe. Le ho portate quindi in laboratorio e quando con la pompa a vuoto abbiamo tolto tutta l’aria, un silenzio di stupore generale è calato di fronte all’evidenza dei fatti! Succede anche con il tubo di Galileo ovviamente, quando la piuma e i sassolini, una volta creato il vuoto all’interno, cadono insieme. Sono momenti importanti perché veniamo a contatto con i nostri “pregiudizi” comuni (di esseri umani abituati a vivere in un ambiente pieno di attriti).
Piccola curiosità: l’esperimento del palloncino era molto in voga nel ‘700, se volete approfondire andate alla fine della pagina seguente, sotto il titolo “esperimenti classici di pneumatica”. Al posto del palloncino si usava una vescica di maiale…
Finisco citando lo storico della scienza Gerald Holton che nella sua analisi della maniera di fare scienza, la declina idealmente su tre assi cartesiani, quello della teoria, quello degli esperimenti e quello dei cosiddetti “themata” e cioè l’insieme delle convinzioni e dei preconcetti-culturali che inevitabilmente ogni scienziato porta con sé e che influenza il suo lavoro. Basti pensare a Michelson e Morley che credevano ciecamente nell’esistenza dell’etere e che faticarono a riconoscere che il loro esperimento invece di confermarne l’esistenza, la negava definitivamente! O alla ricerca della teoria che unifichi tutte le forze fondamentali, gravità inclusa, che come scrive Kitty Ferguson ne “La musica di Pitagora” è un sogno di unità che per primo fece Pitagora e che continua ad appassionare gli animi degli scienziati ancora oggi.
). La prima è tratta dal romanzo “L’energia del vuoto” di Bruno Arpaia che affronta il tema del raccontare, della natura del romanzo insieme a quello della natura dello spazio-tempo, a partire dalla teoria della loop quantum gravity, cioè della “gravità quantistica ad anelli”, una teoria alternativa a quella delle stringhe.
