Isaac Newton (1643-1727)

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Isaac NEWTON
(1643-1727)
1. La legge della gravitazione universale
Una leggenda vuole che l'idea della legge di gravità si sia presentata a Newton osservando la caduta di una mela da un albero, Newton si sarebbe chiesto cosa sarebbe successo se la mela fosse caduta da un'altezza pari alla distanza tra la Luna e la Terra e si accorse che la mela e la Luna potevano essere soggette alla stessa legge. In realtà la formulazione della legge di gravità è l'ultimo atto di un lungo percorso scientifico che aveva portato numerosi fisici a formulare solo parzialmente le leggi della dinamica e della meccanica dei corpi dopo le scoperte effettuate in questo campo da Galileo.
Newton affermò che le masse dei corpi celesti si attraggono proporzionalmente al prodotto delle masse e in ragione inversa del quadrato delle distanze, tale attrazione prese il nome di gravità. Tale legge, semplice in sé, comportava una rivoluzione epocale nella meccanica dei corpi, la gravità era valida universalmente in tutti i luoghi dell'universo e implicava una reciproca relazione di tutti i corpi presenti nel cosmo.
La gravità è quella forza, non percepita direttamente dai alcun senso umano, per cui un corpo sulla terra è pesante e si tiene ancorato al suolo per il fatto di poggiare i piedi su una massa enormemente più grande di lui. Più una massa è grande, più la gravità sarà forte, e nulla che abbia una massa minore potrà liberarsi dall'attrazione gravitazionale se non con grande sforzo (si pensi alle enormi quantità di energia indispensabili, a tutt'oggi, per staccare dal suolo i razzi e farli sfuggire all'attrazione terrestre).
Tra le altre conseguenze, lo stesso moto ellittico degli astri di Keplero venne messo in discussione, in quanto l'ellissi che descriveva la Terra attorno al Sole non sarebbe stata perfetta ma avrebbe presentato necessariamente delle perturbazioni conseguenti all'influenza della massa degli altri pianeti.
La legge di gravitazione universale comportava altra conseguenze. L'universo descritto da Newton possiede la qualità di essere uniforme in senso assoluto. Ciò significa che ogni regione spazio-temporale dell'universo sottostà non solo alle medesime leggi fisiche, ma presenta anche una uniformità delle condizioni temporali e geometriche dello spazio che saranno in epoca moderna riviste dalla relatività.
La fisica classica di Newton comportava pur sempre la presenza dell'etere, ovvero di una materia leggera e quasi volatile che doveva comunque occupare tutti gli spazi del cosmo per rendere possibile ai fattori meccanici di causa ed effetto relativi a ciascun fenomeno di essere rigidamente interconnessi tra loro. In sostanza, l'esistenza dell'etere era necessaria a ribadire la continuità necessaria di tutti i meccanismi che andavano a formare, con le loro azioni, tutti gli accadimenti (per la vicenda della confutazione dell'etere si veda la relatività di Einstein).
2. Massa e Peso
La definizione della legge di gravità implica la distinzione tra massa e peso di un corpo: la massa di un corpo è la quantità di materia presente in esso ed è indipendente ed autonoma rispetto alla forza di gravità; Il peso è invece il risultato della forza di gravità che subisce il corpo in relazione alla massa che attrae. Più ci si allontana dalla Terra, che è l'agglomerato di materia più grande nelle immediate vicinanze dell'uomo, più la forza di gravità da essa esercitata sui corpi decresce rapidamente, ecco perché gli odierni astronauti godono dell'invidiabile dono della perdita di peso.
La massa è quindi quell'agglomerato di materia che rende possibile alla gravità di esercitare una certa forza di attrazione, e il peso non è altro che l'aspetto evidente di questa forza (in un pianeta più piccolo della Terra, ad esempio la Luna, i corpi sono più leggeri perché la minore massa del satellite terrestre attrae a se i corpi più blandamente).
Dunque, ancora una volta, come si è già visto per Galileo, il nuovo metodo scientifico, basato sull'isolamento (sull'astrazione) dei fenomeni dalla realtà percepita, non permette solo di arrivare a conclusioni che esulano dal senso comune, ma permette anche di prevedere in modo straordinario il comportamento dei corpi in regioni dello spazio ancora inesplorate (gli astronauti subiscono necessariamente gli effetti di quella legge di gravità che fu scoperta tre secoli prima delle loro esperienze in assenza di peso).
3. Gli studi sull'ottica
Prima di formulare la teoria della gravità Newton si occupò di ottica e in particolare della rifrazione della luce in un prisma: scoprì che nel colore della luce solare sono presenti tutti i colori e che il colori stessi si separano dal colore del sole (la luce bianca) per il diverso angolo di rifrazione che subiscono ad opera del prisma.
Ad esempio, I colori che si formano nell'arcobaleno (a funzionare da prisma rifrattore sono le goccioline di umidità sospese nell'aria) sono riconducibili allo spettro dei colori, ogni colore può venire così matematizzato in ragione dell'angolo di rifrazione sulla superficie del prisma (o della gocciolina).
Le onde luminose hanno allora una frequenza, ogni frequenza corrisponde a un diverso colore. Questi studi di ottica sono alla base di successivi perfezionamenti apportati da Wollaston, Fraunhofer, ma soprattutto da Gustav Kirchhoff, inventore della spettroscopia.
Si noti come per Newton la luce assumesse le caratteristiche proprie della materia, unico modo per rendere la luce un fenomeno quantificabile e determinabile entro le leggi della fisica (a tutt'oggi, la luce è un'onda elettromagnetica, soggetta allo stesso campo alla quale è soggetta la materia, e viene definita come una sostanza corpuscolare, la quale inerisce sia il processo ondulatorio che quello particellare, si veda la meccanica quantistica).
4. Il metodo newtoniano
Nei Principia Newton formula le sue quattro regole metodologiche dalle quali la scienza autentica non può prescindere:
1. Attenersi alle sole cause necessarie per spiegare un fenomeno, ovvero fare proprio l'assunto del di Ockham "Entia non sunt multiplicanda praeter necessitatem", il quale predicava la regola di non moltiplicare le spiegazioni (gli enti e le loro cause) senza che vi sia una stretta necessità;
2. A stessi fenomeni medesime cause, ovvero, nel caso si osservi un fenomeno identico a un altro, applicare a questo fenomeno le stesse spiegazioni dell'altro. Questo significa che ogni fenomeno è sottoposto a una sola spiegazione e non a due diverse;
3. Le qualità che appartengono a certi corpi possono essere considerate come appartenenti a tutti i corpi in generale: è il principio della induzione scientifica;
4. I Risultati dell'induzione vanno considerati validi fino ad ulteriore conferma, come a ribadire la natura perfettibile della fisica e della scienza moderna, processo cognitivo sottoposto a continua revisione.
5. L'Universo (e Dio) secondo Newton
Newton cercò comunque di conciliare la parola della Bibbia con le sue scoperte scientifiche, in uno sforzo già tentato da Galileo, convinto che le sue teorie non potessero contrastare con le verità rivelate dalla religione.
Innanzitutto Newton si domandò da dove potesse provenire la velocità iniziale indispensabile al moto dei pianeti e in questo riconobbe l'opera di Dio. Newton si comportò, in sostanza, come Aristotele, e volle dare un primo motore all'universo.
L'Universo di Newton non conosce ancora la relatività di Einstein. La fisica di Newton è classica, in quanto prevede un universo in cui le condizioni cosmologiche sono assolute, dove lo spazio e il tempo sono grandezze autonome e determinate. Il tempo scorre uguale dovunque, sempre in avanti, nessuno può rallentarlo o modificarne il passo. Lo spazio è infinito e lineare, nulla può incurvarlo (ancora ignaro che ciò che può incurvare sia lo spazio che il tempo, secondo le teorie di Einstein, è proprio l'effetto della gravità).
Newton afferma poi che Dio ha creato il mondo fondandolo su principi e leggi semplici (come, ad esempio, la legge di gravità) e che lo scopo degli uomini è quello di portare alla luce e decodificare tali semplici algoritmi. E' propria di Newton e della scienza del suo tempo la convinzione che tutto possa essere spiegato con leggi semplici e universali, valide per ogni grandezza e in ogni contesto, ovvero in senso assoluto e non relativo.
Questo affermare il compito di decodificare la legge della natura fondata da Dio, inoltre, rientra appieno nell'idea propria della scienza moderna di definire uno spazio entro cui la potenza dell'uomo possa agire concretamente e liberamente. La stesso esempio della mela e la Luna, quest'ultima ridotta a semplice corpo tra i corpi soggetto alla stessa legge alla quale soggiace una semplice mela, spiega molto bene l'intenzione della scienza moderna di definire un campo d'azione omogeneo fatto di cose uguali tra loro, relativamente alla possibilità di soggiacere alla medesima regola.