SCIENZA&CLASSICI/ La Meccanica nel suo Sviluppo Storico e Critico [Rilettura]

- Lorenzo Mazzoni

Una indagine critica sulla Meccanica da una posizione antimetafisica, negando i concetti di spazio e tempo assoluti: la relatività ha questa critica come punto di partenza.

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Dalla copertina del Libro

Questo testo ha avuto una notevole influenza sia di tipo epistemologico, sia più specificamente nell’ambito della fisica nel passaggio dalla fisica classica a quella del Novecento.
Certamente non tutte le sue convinzioni, come quella della non esistenza degli atomi, sono state confermate dallo sviluppo della scienza. Ma la sua indagine critica, a partire dallo smantellamento dell’impostazione meccanicistica di tutta la fisica, ha avuto conseguenze importanti: per esempio la riflessione di Einstein sullo spazio e sul tempo, che ha portato alla relatività ristretta, ha tratto una delle principali ispirazioni (per ammissione dello stesso Einstein) proprio dal lavoro di Mach. Le sue convinzioni furono anche riprese dal Circolo di Vienna, culla del neopositivismo del Novecento.
Quindi un testo che parla di fisica, ma non propriamente un testo di fisica. Come afferma l’autore nella prefazione alla prima edizione: «Il presente volume non è un trattato sull’applicazione dei principi della meccanica. Esso ha piuttosto un intento critico o, per dirla ancor più esplicitamente, antimetafisico».Come affermato dall’editore in quarta di copertina: «Mach operò una spietata dissezione delle strutture concettuali ormai vetuste della teoria newtoniana. In tal modo l’opera di Mach è stata una delle forze attive che hanno prodotto mutamenti nella fisica odierna e dato l’avvio a importanti ricerche logiche e filosofiche sulla natura e validità del sapere scientifico».
Come recita il titolo fa parte dell’opera una dimensione storica, nel senso che viene ricostruito per ogni argomento il percorso storico, spesso a partire dall’antichità greca. Non a caso il primo argomento è la statica. Questo aspetto, non solo per la statica, comporta la ripresa critica del lavoro dei vari scienziati a partire dagli antichi (per esempio Archimede) fino ai fisici contemporanei all’autore.
Se nella statica può essere interessante questa ricostruzione storica, il capitolo fondamentale risulta il secondo, dedicato alla dinamica. Lo scopo è quello di «smascherare» gli aspetti metafisici impliciti nei concetti e definizioni della meccanica classica, così come è stata formulata da Newton, e che sono stati conservati nel successivo sviluppo. Per Mach le definizioni devono essere, diremmo in termini moderni, «operative», nel senso di legate a precise operazioni di misura (proprio di qui deriva il discorso di Einstein sul tempo che è per lui «ciò che misura un orologio»).
Il primo concetto che viene messo in discussione è la definizione newtoniana di massa come «quantità di materia». Per Mach la quantità di materia è un concetto metafisico, non il risultato di una misura. Potremo definire la massa (senza dargli alcun significato di «essenza», come avrebbe detto Galilei) in base a una misura: per esempio, accettando il principi di azione e reazione, misurare l’accelerazione di due corpi fra loro interagenti e affermare che le loro masse sono inversamente proporzionali all’accelerazione acquistata. Oppure usare la forza peso, e presupponendo che l’accelerazione di gravità sia la stessa, dire che il rapporto fra le masse è uguale a quello fra i pesi.
Ma il punto forse più cruciale del capitolo, ma anche dell’intera opera, è la messa in discussione dei concetti di tempo e spazio assoluti, come assolutamente metafisici. I moti per Mach, sono solo relativi e le leggi della meccanica vanno stabilite secondo tali moti. Non esiste quindi un sistema di riferimento assoluto, un tempo assoluto, un’accelerazione assoluta, né una rotazione assoluta. Allora, per esempio, perché si possa distinguere (si veda il secchio rotante di Newton) un moto rotatorio apparente da uno assoluto occorre l’esistenza di corpi di grande massa rispetto ai quali il corpo ruota. Così l’accelerazione, che per Newton è assoluta, è tale solo in quanto accelera rispetto a un sistema di grandi masse (i centri degli ammassi di galassie, detto in termini attuali), in moto non accelerato tra loro. Nulla, secondo Mach, può essere affermato se non rispetto a relazioni effettive tra i corpi.
Per lo stesso motivo (nel capitolo quinto, dal titolo Rapporti della Meccanica con altri domini della scienza) Mach rifiuta il meccanicismo, cioè l’affermazione che con le leggi della meccanica si possa spiegare ogni fenomeno fisico: questa affermazione è per lui di tipo «metafisico», come ogni tentativo di generalizzazione di leggi a fenomeni non ancora studiati: solo l’analisi dei fatti e delle misure potrà stabilire quali leggi applicare nella fisica di nuovi fenomeni.
Nei capitoli terzo e quarto Mach entra più nello specifico delle applicazioni della meccanica, e quindi il discorso si fa più tecnico; ma nella seconda parte del quarto capitolo (Svolgimento formale della meccanica) espone il nocciolo della sua concezione della scienza: quello chiamato «economia della scienza». Detto in modo un po’ semplificato la scienza descrive con un linguaggio sintetico (essenzialmente quello matematico, ma non solo) fatti e situazioni sperimentali: si tratta di una astrazione e semplificazione della realtà, per descriverne gli aspetti che interessano, trascurando gli altri; in questo senso la scienza è «economica», in quanto fa risparmiare una descrizione troppo analitica della realtà.
Il linguaggio matematico, quello dell’analisi infinitesimale, è per lui quello che descrive con maggiore proprietà gli eventi fisici. Ed è qui che si origina la sua avversione all’atomismo: il concetto di atomo introduce una discontinuità, delle quantità discrete non ulteriormente suddivisibili, in contrasto con il concetto di infinitesimo proprio dell’analisi matematica. Inoltre, ritiene che gli atomi sono solo «enti mentali», non percepibili dai sensi, per cui«gli scienziati, per i quali sono valide le regole metodologiche newtoniane, considerano teorie di questo genere come espedienti provvisori, e cercano di sostituirle con altre più vicine alla natura».
Su questo ragionamento non possiamo seguirlo. Ci pensò Einstein con l’analisi del moto browniano a smentirlo, individuando una prova diretta dell’esistenza degli atomi.


Ernst Mach

La meccanica nel suo sviluppo storico e critico

Bollati Boringhieri – Torino 1992

Pag. 509 – Euro 24,00

Recensione di Lorenzo Mazzoni
(Già Docente di Matematica e Fisica, membro del Comitato di Redazione della Rivista Emmeciquadro e del Comitato Scientifico dell’Associazione Euresis)

© Pubblicato sul n° 50 di Emmeciquadro

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