SCIENZA&CLASSICI/ La Legge Fisica [Rilettura]

- Mira Ottini

L’autore descrive la natura e qualità delle leggi fisiche che sono quelle strutture dei fenomeni della natura che non appaiono direttamente, ma che si rivelano solo dopo attenta analisi.

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Dalla copertina del Libro

Richard Feynman

La legge Fisica

Bollati Boringhieri, Torino 1975

Pagine 195 – Euro 12,91

Questa serie di conferenze che Feynman indirizzò nel 1964 a studenti non del corso di laurea in fisica (lo stile conserva la freschezza del linguaggio parlato), aveva l’intento di mostrare la caratteristica, la natura e le qualità più generali della legge fisica, senza però procedere con un discorso astratto e «troppo filosofico», ma entrando nello specifico delle leggi particolari.
Per Feynman le leggi fisiche sono quei ritmi e quelle strutture dei fenomeni della natura che non appaiono direttamente, ma che si rivelano solo dopo attenta analisi.
Lungo tutto il testo, e in particolare nell’ultimo capitolo, Feynman studia su esempi concreti il modo con cui si arriva a stabilire le leggi fondamentali della fisica, fa comprendere la motivazione e la bellezza di questa ricerca, introducendo chiunque non sia già un fisico di professione in questo tipo di «gioco» che si fa con la natura prima di scoprire veramente una legge profonda e fondamentale. Nelle ultime pagine Feynman dirà: «Possiamo considerarci molto fortunati di vivere nell’età in cui si stanno ancora facendo scoperte», in cui stiamo «provando l’esperienza emozionante che si ha quando si cerca di indovinare il modo in cui la natura si comporterà in una situazione mai vista prima».
Così il testo prende coerentemente avvio dalla presentazione di un esempio: quello della gravitazione universale, una delle prime e più grandi leggi fisiche scoperte, e si addentra nel percorso che ha portato alla sua formulazione, nell’indagine delle conseguenze che essa implica, dei misteri che apre e dei suoi legami con altre leggi fisiche. Infine arriva a evidenziare come questa legge fisica goda di alcune caratteristiche che sono comuni a tutte le leggi.
In primo luogo, essa è matematica nella sua espressione, nel senso che non esiste altro modello della teoria della gravitazione che non sia matematico; in nessun modo sappiamo risalire a un meccanismo che spieghi che cosa accade così da poter evitare il linguaggio matematico. E questo perché la matematica non è solo un linguaggio, ma «linguaggio più logica, uno strumento per ragionare».
Quindi, nonostante le differenze epistemologiche tra la matematica e la fisica, solo attraverso la matematica posso collegare le diverse affermazioni che riguardano la legge di gravitazione (così come pure tutte le leggi): solo con una dimostrazione matematica posso, per esempio, ricavare che aree uguali sono percorse in tempi uguali se le forze sono dirette verso il Sole.
In questo senso Feynman dice che è impossibile far apprezzare la bellezza delle leggi della natura a chi non ha profonda conoscenza della matematica. Inoltre, la legge di gravirazione risulta semplice nel suo schema; non nel senso che i moti dei pianeti o delle galassie siano semplici, ma lo è la struttura di base, il disegno che ne è sotteso. Infine essa è universale, si estende a distanze enormi, così che Feynman può dire che «la natura usa solo i fili più lunghi per tessere i suoi disegni, di modo che ogni piccolo pezzo di stoffa rivela la trama della tappezzeria».
I capitoli terzo e quarto sottolineano che le molte leggi della fisica, complicate e particolari, seguono grandi principi generali, come i principi di conservazione e certi tipi di simmetria, che ci permettono di non dover necessariamente guardare in dettaglio tutti i comportamenti della natura per conoscere almeno qualche cosa dei meccanismi che la regolano. Inoltre, illustrando i principi di conservazione della carica, dell’energia, del momento angolare, della quantità di moto, eccetera e mostrando come essi siano collegati tra di loro, Feynman mette in luce come la fisica, nella scoperta di tali leggi, proceda estendendo la validità delle sue osservazioni anche per campi di esperienza non direttamente conosciuti.
Questa modalità di lavoro è necessaria per evitare di limitarsi a descrivere semplicemente gli esperimenti fatti, anche se ciò significa che in ogni legge resta sempre un margine di mistero, un punto su cui lavorare.
Ancora, l’autore indaga, passando attraverso la relatività, la meccanica classica e quantistica, le diverse simmetrie di cui molte leggi fisiche godono e mette in luce la relazione tra le leggi di conservazione e quelle di simmetria, approfondendo le conseguenze di questi principi generali.
Il quinto capitolo è dedicato alla distinzione tra passato e futuro: se le leggi della fisica sono tali che la variazione della direzione del tempo non produce alcuna differenza, se in esse non sembra esserci distinzione tra passato e futuro, perché tutti i fenomeni del mondo sono chiaramente irreversibili?
Attraverso esempi semplici, Feynman arriva alla conclusione che l’evidente irreversibilità della natura non proviene dall’irreversibilità delle leggi fondamentali della fisica, ma dalla proprietà che, partendo da un sistema ordinato, il fenomeno avviene in una certa direzione a causa delle irregolarità della natura stessa, così che non è contrario alle leggi che il fenomeno «contrario» avvenga, è solo improbabile e non accadrebbe mai in milioni e milioni di anni.
Il capitolo sesto illustra con grande chiarezza come il campo di fenomeni naturali di cui abbiamo diretta esperienza sia molto limitato e spesso al di fuori di esso le possibilità più plausibili risultano essere «non vere».
Feynman descrive i problemi di probabilità e di indeterminazione che emergono nello studio della meccanica quantistica prendendo come esempio l’esperimento della doppia fenditura: rispetto a esso non siamo in nessun modo in grado di dire da che parte passerà l’elettrone. Non è la nostra ignoranza che fa comparire nella natura la probabilità e l’indeterminatezza, queste sembrano proprio essere caratteristiche intrinseche alla natura stessa.
Il testo non è di facile lettura, anche se l’impostazione e lo stile risultano eccezionalmente chiari. La difficoltà non è dovuta al formalismo matematico, che è in realtà quasi del tutto assente, ma alla profondità con cui vengono presentati, analizzati e interpretati i fenomeni e le leggi.
Proprio queste caratteristiche ne rendono interessante la lettura, non solo per un lavoro di riflessione personale dell’insegnante, ma anche per suggerimenti didattici che nascono da una modalità di comunicare la scienza semplice, ma assolutamente non banale.
Dal punto di vista dell’utilizzo da parte degli studenti, i primi due capitoli possono essere letti come approfondimento, dopo aver trattato la legge di gravitazione universale; del capitolo sesto si potrebbe fare una lettura guidata per introdurre lo studio della meccanica quantistica.
Comunque questo testo che, presentandosi come uno «sguardo dall’alto» sulla fisica, esige la conoscenza dei diversi campi in cui si addentra, risulta utilizzabile soprattutto con studenti abbastanza motivati dell’ultimo anno di liceo, per rielaborare l’intero percorso in una visione sintetica.

Recensione di Mira Ottini
(Docente di Matematica e Fisica)

© Pubblicato sul n° 14 di Emmeciquadro



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