Albert Einstein - Leopold Infeld - Invenzioni e realtà nella teoria fisica
1) Introduzione
2) Lettura
3) Guida alla lettura
4) Guida alla Comprensione
Introduzione
Il libro "L'evoluzione della fisica" fu scritto da Albert Einstein insieme al fisico polacco Leopold Infeld, già rinomato per i suoi studi sulla fisica teorica legati alla teoria della relatività generale e alla teoria quantistica. Pubblicato nel 1938, è probabilmente l'opera epistemologica più rilevante di Einstein. Una caratteristica distintiva del libro è che gli autori evitano quasi del tutto l'uso di formule o tecnicismi matematici, preferendo presentare l'evoluzione della fisica in modo discorsivo e talvolta dialogico, ispirandosi a Galileo. Questo approccio rende il libro non solo una risorsa indispensabile per comprendere le idee epistemologiche di Einstein ma anche una delle migliori introduzioni alla fisica del XX secolo.
Lettura
La scienza non è una raccolta di leggi, un catalogo di fatti senza nesso. È una creazione dell'intelletto umano, con le sue libere invenzioni di idee e di concetti. Le teorie fisiche tentano di costruire una rappresentazione della realtà e di determinare i legami con il vasto mondo delle impressioni sensibili. Pertanto le nostre costruzioni mentali si giustificano soltanto se le teorie costituiscono realmente un legame di tal fatta e secondo come lo costituiscono. Abbiamo assistito alla creazione di nuove realtà, per virtù dei progressi della fisica. Ma la catena di tali creazioni prende inizio molto prima del sorgere della fisica. Uno dei concetti primordiali è quello di oggetto. I concetti di albero, di cavallo, di oggetto in genere, sono creazioni ricavate dall'esperienza, ancorché le impressioni dalle quali derivano siano assai primitive in confronto dei fenomeni fisici. Anche un gatto che stuzzica un sorcio crea col pensiero la propria realtà primitiva. Il fatto che il gatto reagisce allo stesso modo ogni qualvolta s'imbatte in un sorcio, prova che esso si forma concetti e teorie che lo guidano attraverso il proprio mondo d'impressioni sensibili. «Tre alberi» è cosa differente da «due alberi». «Due alberi» è cosa differente da «due pietre». I concetti dei puri numeri 2, 3, 4, ... affrancati dagli oggetti coi quali sorsero, sono creazioni dell'intelletto che pensa; creazioni intese a raffigurare la realtà del nostro mondo.
La sensazione psicologica e soggettiva del tempo ci mette in grado di ordinare le nostre impressioni e di affermare che un evento ne precede un altro. Ma il collegare ogni istante di tempo ad un numero, mediante l'uso d'un orologio, il considerare il tempo come un continuo ad una dimensione è già un'invenzione. Sono del pari invenzioni i concetti di geometria euclidea e non euclidea, nonché il nostro spazio, inteso come un continuo tridimensionale.
La fisica ebbe realmente principio con le invenzioni di massa, di forza e di sistema inerziale. Tali concetti sono tutte libere invenzioni. Esse condussero alla formulazione del punto di vista meccanicistico. Per il fisico dell'inizio del diciannovesimo secolo, la realtà del nostro mondo esteriore consisteva in particelle ed in forze semplici, agenti sulle stesse e dipendenti soltanto dalla distanza. Egli cercò di conservare, quanto più a lungo possibile, la persuasione che riuscirebbe a spiegare tutti gli eventi della natura mediante questi fondamentali concetti della realtà. Ma prima le difficoltà inerenti alla deviazione dell'ago magnetico, poi quelle connesse alla struttura dell'etere ed altre ancora, condussero alla creazione di una realtà più sottile, con l'importante invenzione del campo elettromagnetico. Occorreva una coraggiosa immaginazione scientifica per riconoscere appieno che l'essenziale per l'ordinamento e la comprensione degli eventi può essere non già il comportamento dei corpi, bensì il comportamento di qualcosa interposto fra di essi, vale a dire il campo.
Sviluppi posteriori demolirono i vecchi concetti, creandone di nuovi. Il tempo assoluto e il sistema di coordinate inerziali vennero soppiantati dalla teoria della relatività. Lo sfondo di tutti gli eventi non fu più costituito da due continui, quello unidimensionale del tempo e quello tridimensionale dello spazio, bensì dal continuo spazio-temporale a quattro dimensioni (altra libera invenzione) con nuove proprietà di trasformazione. Il sistema di coordinate inerziali divenne superfluo. Si riconobbe che qualsiasi sistema di coordinate è egualmente appropriato per la descrizione degli eventi naturali. [...]
La realtà creata dalla fisica moderna è invero assai lontana dalla realtà dei primi giorni. Ma gli scopi della teoria fisica rimangono sempre gli stessi. Con l'aiuto delle teorie fisiche cerchiamo di aprirci un varco attraverso il groviglio dei fatti osservati, di ordinare e d'intendere il mondo delle nostre impressioni sensibili. Aneliamo a che i fatti osservati discendano logicamente dalla nostra concezione della realtà. Senza la convinzione che con le nostre costruzioni teoriche è possibile raggiungere la realtà, senza convinzione nell'intima armonia del nostro mondo, non potrebbe esserci scienza. Questa convinzione è, e sempre sarà, il motivo essenziale della ricerca scientifica. In tutti i nostri sforzi, in ogni drammatico contrasto tra vecchie e nuove interpretazioni riconosciamo l'eterno anelo d'intendere, nonché l'irremovibile convinzione dell'armonia del nostro mondo, convinzione ognor più rafforzata dai crescenti ostacoli che si oppongono alla comprensione.
Guida alla lettura
1) Qual è l'obiettivo di una teoria fisica?
Secondo il testo, l'obiettivo di una teoria fisica è quello di aprirsi un varco attraverso il groviglio dei fatti osservati, ordinare e intendere il mondo delle impressioni sensibili. Le teorie fisiche cercano di raggiungere una concezione della realtà che sia logicamente coerente con i fatti osservati, permettendo di stabilire un legame tra le costruzioni teoriche e la realtà stessa. Inoltre, l'obiettivo è anche quello di mantenere una convinzione nell'intima armonia del nostro mondo, che rappresenta il motivo essenziale della ricerca scientifica secondo il testo di Einstein e Infeld.
2) In che modo persegue questo obiettivo?
Il testo si concentra sull'evoluzione della fisica moderna e sui concetti epistemologici associati. Persegue l'obiettivo di comprendere e interpretare il mondo delle impressioni sensibili attraverso la costruzione di teorie fisiche. Gli autori enfatizzano che le teorie fisiche non sono semplici raccolte di leggi e fatti ma vere e proprie creazioni dell'intelletto umano. Queste teorie cercano di rappresentare la realtà e stabilire legami con il mondo esterno, utilizzando anche concetti innovativi come i campi elettromagnetici e lo spazio-tempo a quattro dimensioni. Inoltre, il testo sottolinea l'importanza della convinzione nella capacità delle costruzioni teoriche di raggiungere la realtà e nell'armonia fondamentale del mondo, aspetti che costituiscono il motore essenziale della ricerca scientifica.
3) Quando una teoria fisica può dirsi giustificata?
Secondo il testo, una teoria fisica può dirsi giustificata quando riesce a costruire una rappresentazione della realtà che si lega in modo coerente al vasto mondo delle impressioni sensibili. Le teorie fisiche sono definite come creazioni dell'intelletto umano che tentano di spiegare e ordinare gli eventi naturali attraverso costruzioni mentali come concetti e teorie. È essenziale che queste costruzioni teoriche siano in grado di collegarsi logicamente alla nostra concezione della realtà e di essere in armonia con essa. Pertanto, la giustificazione di una teoria fisica risiede nella sua capacità di spiegare in modo coerente e logico i fenomeni osservati, garantendo una profonda convinzione nell'intima armonia del mondo che intendiamo.
Guida alla Comprensione
1) Secondo gli autori, alla base delle grandi scoperte scientifiche c'è sempre un atto dell'immaginazione scientifica. Con che argomentazione?
Secondo gli autori, alla base delle grandi scoperte scientifiche c'è sempre un atto dell'immaginazione scientifica perché le teorie fisiche non si limitano a descrivere semplicemente i fatti osservati ma sono creazioni dell'intelletto umano. Einstein e Infeld sostengono che le teorie fisiche sono invenzioni libere che cercano di costruire una rappresentazione della realtà e di stabilire legami con il mondo delle impressioni sensibili. Questo processo implica un atto creativo dell'immaginazione scientifica, che è essenziale per l'ordinamento e la comprensione del mondo fisico.
2) Metti in sequenza i passaggi che secondo gli autori hanno portato dalla meccanica classica alla teoria della relatività.
Secondo gli autori, i passaggi che hanno portato dalla meccanica classica alla teoria della relatività possono essere sintetizzati nel seguente ordine:
Introduzione delle invenzioni di massa, forza e sistema inerziale nella meccanica classica.
Emergenza delle difficoltà relative alla deviazione dell'ago magnetico e alla struttura dell'etere.
Creazione di una realtà più complessa con l'invenzione del campo elettromagnetico.
Soppiantamento del tempo assoluto e del sistema di coordinate inerziali dalla teoria della relatività.
Introduzione del continuo spazio-temporale a quattro dimensioni con nuove proprietà di trasformazione.
Questi passaggi riflettono l'evoluzione del pensiero scientifico che ha portato alla revisione e alla trasformazione dei concetti fondamentali della fisica, come descritto nel testo.
Fonti: Zanichetti, libri scolastici superiori