Riassumendo...

 

Per quanto concerne la fisica applicata ai mezzi di comunicazione e ai mezzi di guerra è doveroso, volendo seguire un percorso cronologico, partire dalle leggi in materia bellica. I mezzi di comunicazione, infatti, erano piuttosto lontani dalla fisica fino all'avvento dell'elettromagnetismo.

 

Tra le prime armi utilizzate vengono annoverati la catapulta e il suo "affine", il trabocco. Tali mezzi utilizzano le leggi delle leve, già scoperte da Archimede di Siracusa nel III secolo a.C.

I proietti delle catapulte rimandano allo studio delle loro traiettorie, ovvero alla balistica, branca della fisica che subì un'importante evoluzione solo a partire dall'evo moderno (con Galileo Galilei), quando iniziò a diffondersi l'uso della polvere da sparo e con essa i "proietti" divennero "proiettili".

Durante il ventesimo secolo prese avvio l'utilizzo di razzi e missili: per comprendere a fondo le leggi che dovessero governare la loro propulsione, la loro traiettoria e il loro atterraggio fu necessario studiare non soltanto la balistica, ma anche la fluidodinamica e in modo particolare l'aerodinamica.

Tra gli esponenti della fisica che si occuparono di fluidodinamica, merita certamente un posto di rilievo Daniel Bernoulli, cui è dedicato un post nella sezione "Aerodinamica e fluidodinamica"; egli firmò il teorema, che - costituendo la generalizzazione della legge di Stevino e dell'effetto Venturi (o "paradosso dell'idrodinamica") - si trova tutt'oggi alla base della meccanica dei fluidi.

Nel blog sono disseminate citazioni tratte dal romanzo di Thomas Pynchon, L'arcobaleno della gravità, la cui maggiorparte si riferisce appunto allo studio dei missili e dunque allo studio delle leggi di balistica e di aerodinamica. Il maggior peso dato a questa parte nel blog è dovuto all'epoca di ambientazione del romanzo: gli anni della Seconda Guerra Mondiale, durante i quali il missile fu l'arma principale.

Alla fine della conflitto che vide coinvolte le principali potenze mondiali un evento drammatico segnò la storia dell'uomo: i bombardamenti atomici effettuati dagli Stati Uniti ai danni del Giappone il 6 agosto 1945. Le leggi della fisica che governano le reazioni atomiche sarebbero troppo complesse da esprimere in questo spazio - in quanto dovremmo sfociare nella fisica quantistica - e perciò mi sono permessa di ometterle, sebbene abbia voluto dedicare uno spazio nella sezione "Storia" ai fisici che furono al centro dello studio quantistico: Niels Bohr e Werner Heinsenberg.

 

Per quanto riguarda la fisica applicata ai mezzi di comunicazione mi sono limitata ad analizzare la nascita e lo sviluppo della radio (si veda a tal proposito, oltra alla sezione "onde elettromagnetiche" la sezione "Brevetti") in quanto essa fu fondamentale nel corso della Seconda Guerra Mondiale e dunque -  per associazione logica e cronologica - si legava meglio agli altri articoli. Per poter parlare della radio dal punto di vista fisico, ho approfondito le onde radio a partire dalle onde elettromagnetiche. Infine, per rendere l'argomento più attuale ho inserito - nella medesima sezione - articoli e link su un recente studio della Nasa, concernente le onde elettromagnetiche.

 

Nel tentativo di alleggerire la lettura sono stati inseriti anche dei post che legano la fisica al mondo della cultura, preso nella sua più ampia dimensione: scorrendo tra le pagine, oltre agli articoli presenti nella sezione storia e ai video collocati nei vari post, si trovano francobolli, poesie, un quadro, simbologia, cronologia dei premi Nobel, e infine citazioni tratte dal libro di testo "Storia delle macchine" di Vittorio Marchis, docente del corso "Storia della Tecnologia" presso il Politecnico di Torino.

 

Vi auguro una piacevole lettura,

 

 

Francesca Vottero

Fisica e realtà.

Da EINSTEIN-INFELD, L'evoluzione della fisica, Bollati Boringhieri, Torino 2011, pp. 270-272.

[...] La scienza non è una raccolta di leggi, un catalogo di fatti senza nesso. E' una creazione dell'intelletto umano, con le sue libere invenzioni d'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. [...] La fisica ebbe realmente principio con le invenzioni di massa, di forza e di sistema inerziale. Tali concetti sono tutte libere invenzioni. Essi condussero alla formulazione del punto di vista meccanicistico. Per il fisico dell'inizio del  XIX secolo, la realtà del nostro mondo esteriore consisteva in particelle e in forze semplici agenti sulle stesse e dipendenti soltanto dalla distanza. Egli cercò di conservare quanto più a lungo possibile la convinzione di riuscire 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 e 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 tra 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 con nuove proprietà di trasformazione. Il sistema di coordinate inerziale divenne superfluo. Si riconobbe che qualsiasi sistema di coordinate è ugualmente appropriato per la descrizione degli eventi naturali.

La teoria dei quanti creò a sua volta nuovi ed essenziali aspetti della nostra realtà. La discontinuità rimpiazzò la continuità. Alle leggi governanti gli individui subentrano leggi di probabilità.

La realtà creata dalla fisica moderna è invero assai lontana dalla realtà dei primi giorni. Ma gli scopi di ogni teoria fisica rimangono sempre gli stessi. [...] La convinzione che con le nostre costruzioni teoriche è possibile raggiungere la realtà, è il motivo essenziale della ricerca scientifica. [...]

 

"Tra nodi e frattali, mille cose che Euclide non vi ha mai detto"

Da GABRIELE BECCARIA, "Tra nodi e frattali, mille cose che Euclide non vi ha mai detto", inserto in Tutto Scienze, LA STAMPA, Mercoledì 29 maggio 2013.

 

Intervista a Piergiorgio Odifreddi, autore di "Abbasso Euclide!", edizioni Mondadori.

 

[...] La geometria che ci portiamo dietro dai tempi dei banchi è una ruota di pietra buttata nell'epoca dei chips. Un reperto illustre e necessario per capire gli albori dell'avventura nell'astrazione, ma pur sempre un pezzo d'archeologia. Ecco cosa si scopre a immergersi in "Abbasso Euclide" di Piergiorgio Odifreddi. [...]

Passiamo a un esempio: si dice che la fisica contemporanea non sarebbe possibile senza queste geometrie nuove di zecca. Giusto?

"E' così. Un esempio è la Relatività di Einstein, le cui equazioni sono impensabili senza le geometrie non euclidee, in cui le diverse discipline matematiche si uniscono e si contaminano a vicenda: lo spazio cambia da punto a punto, come una gigantesca coperta patchwork, composta di pezzi differenti l'uno dall'altro. La Teoria delle Stringhe, poi, fa un salto ulteriore, con una realtà multipla a 11 dimensioni, che possono diventare ancora più numerose. Come già era avvenuto con la meccanica quantistica gli scienziati si sono liberati dai vincoli delle tre dimensioni classiche, entrando in mondi che sono sempre più difficilmente immaginabili, visto che il cervello e i sensi sono stati programmati per percezioni e per pensieri solo tridimensionali". [...]

Bibliografia:

• GABRIELE BECCARIA, "Tra nodi e frattali, mille cose che Euclide non vi ha mai detto", inserto in Tutto Scienze, LA STAMPA, Mercoledì 29 maggio 2013;

• ERIC T. BELL, I grandi matematici, BUR Rizzoli, Bergamo 2010 (anno di pubblicazione dell'originale: 1937;

• EINSTEIN-INFELD, L'evoluzione della fisica, Bollati Boringhieri, Torino 2011;

• VITTORIO MARCHIS, Storia delle macchine, Laterza, Roma-Bari 2009;

• MAZZOLDI-VOCI-NIGRO, Fisica, volume I, EdiSES, Napoli 2012;

 

• THOMAS PYNCHON, L'arcobaleno della gravità, Rizzoli, Milano 2013;

 

• MARCO TRAININI, A silent extinction. Saggio su "L'arcobaleno della gravità" di Thomas Pynchon, Arcipelago Edizioni, Milano 2010;

 

• MARIO VADACCHINO, Dispense del corso di Fisica I, Materiale didattico del Politecnico di Torino, 2013.

Sitografia:

• http://www.delfo.forli-cesena.it/ssagrario/home_itg/poesia/atomo.htm; consultato il 15/05/2013
• http://it.wikipedia.org/wiki/Onda_d%27urto_(fluidodinamica); consultato il 15/05/2013
• http://it.wikipedia.org/wiki/Werner_Karl_Heisenberg; consultato il 15/05/2013
• http://it.wikipedia.org/wiki/Niels_Bohr; consultato il 15/05/2013
• http://blog.focus.it/quantum-beat/2012/04/18/le-equazioni-che-hanno-cambiato-il-mondo/; consultato il 15/05/2013
• http://video.repubblica.it/tecno-e-scienze/spazio-la-nasa-registra-la-voce-della-terra/106544/104924 ; 10/05/2013
• http://www.repubblica.it/scienze/2012/10/01/news/nasa_la_terra_incide_una_canzone_registrata_la_voce_del_nostro_pianeta-43652122/ ; consultato il 10/05/2013
• http://www.vivalascuola.it/storia-della-radio-171013.html; consultato il 10/05/2013
• http://it.wikipedia.org/wiki/Cronologia_della_radio; consultato il 10/05/2013
• http://www.missilistica.it/laserteam/dinamica.htm; consultato il 6/05/2013
• http://www.google.com/patents/EP1056192B1?cl=en&dq=ininventor:%22Mark+Anthony+Beach%22&hl=it&sa=X&ei=sh-IUbSFLvL07AaN5YHgAg&ved=0CDYQ6AEwAA; consultato il 6/05/2013
• http://www.google.com/patents/EP0755113A2?cl=en&dq=ininventor:%22Mark+Anthony+Beach%22&hl=it&sa=X&ei=sh-IUbSFLvL07AaN5YHgAg&ved=0CDkQ6AEwAQ; consultato il 6/05/2013
• http://www.google.com/patents/EP0755113A2?cl=en&dq=ininventor:%22Mark+Anthony+Beach%22&hl=it&sa=X&ei=sh-IUbSFLvL07AaN5YHgAg&ved=0CDkQ6AEwAQ; consultato il 6/05/2013

(Da VITTORIO MARCHIS, Storia delle macchine, Laterza, Roma-Bari 2009, p.264)

Lo stretto legame della tecnologia con le scienze fisiche, quasi che essa fosse semplicemente una loro applicazione alla realtà pratica, dipende da una concezione ancora elitaria della scienza che non tiene conto di tutte le difficoltà che si incontrano nel passaggio dalla teoria alla pratica, e che esigono spesso una riformulazione del problema. Accanto al fisico applicato deve ancora svilupparsi la figura del moderno ingegnere industriale.

Elettricismo.

(Da VITTORIO MARCHIS, Storia delle macchine, Laterza, Roma-Bari 2009, p. 245)

 

L'elettrico trova le sue radici nella fisica "des amusements" dei salotti settecenteschi e rimane curiosità per molti anni. Giambattista Beccaria (1716-81), chiamato alla cattedra di fisica presso l'ateneo torinese, è il padre dell'elettricismo italiano e a lui è dovuta la nascita di una scuola. Tra i suoi allievi, a fianco di Luigi Lagrange, Gianfrancesco Cigna (1734-90) imposta un importante esperimento, che sarà fondamentale per l'elettroforo di Volta, e Antonio Maria Vassalli Eandi (1761-1825) con Cavendish inizia le prime misure della conducibilità elettrica.

Alle soglie del XIX secolo Alessandro Volta costruisce la pila e getta le basi dell'elettrochimica.

I simboli in fisica.

http://online.scuola.zanichelli.it/atkinsprincipi-files/ATKINS_APPENDICE_1.pdf

 La fisica della termodinamica.

 

Da VITTORIO MARCHIS, Storia delle macchine, Laterza, Roma-Bari 2009, p. 241.

 

A seguito delle innovative scoperte della tecnologia del vapore, volendosi indagare i limiti dello sfruttamento delle risorse naturali, siano esse idrauliche, chimiche o termiche, è la termodinamica a creare il tessuto connettivo, unificante, nello stabilire un principio in base al quale non si poteva concepire alcun dispositivo in grado di produrre energia senza consumare risorse.

Nicolas Leonard Sadi Carnot (1796 - 1832) è figlio di Lazare Carnot (1753-1823), ingegnere militare, membro del Direttorio e autore di un Essai sur les machines. Sadi nel 1823 a Parigi scrive il suo famoso trattato Potenza motrice del calore, in cui fonda le basi teoriche del secondo principio della termodinamica. [...]

Nel 1847 il fisico tedesco Hermann Von Helmontz (1821-94) prova alla Società fisica di Berlino che il primo principio della termodinamica è un'assunzione valida e non in contrasto con le altre leggi della fisica, e lega l'impossibilità del moto perpetuo alla conservazione dell'energia. Solamente con Rudolph Julius Emanuel Clausius (1822-88), ormai nella seconda metà del secolo, viene definitivamente formulato il secondo principio, negandosi la possibilità anche di moti perpetui dovuti a trasformazioni termodinamiche, dove la presenza di meccanismi, e di attriti, non era indispensabilmente richiesta.

L'Exposition d'ouvrages de beaux-arts et manufactures.

(Da VITTORIO MARCHIS, Storia delle macchine, Laterza, Roma-Bari 2009, pp. 216-217)

Il 15 agosto 1811 si inaugura a Torino un'Exposition d'ouvrages de beaux-arts et manufactures. Tra gli strumenti di fisica e matematica figurava un orologio a pendolo a nove quadranti "che si carica per mezzo dell'aria in movimento" costruito dall'orologiaio Delfin capl, verificatore dei pesi e misure, nonché meccanico dell'Accademia imperiale delle scienze, presentava ben sei strumenti, tra cui due barometri e alcuni strumenti per geodesia. L'ingegnere meccanico Lana esponeva un barometro per le misure di altitudine e una " bilancia docimastica il cui asse di rotazione si trova sempre tangente all'orizzonte". Una macchina pneumatica, con duplice funzione di rarefazione e compressione, inventata dal professor Vassalli Eandi e costruita dal tecnico Bordonia, veniva indicata come ricca di "accessori utili per le esperienze sui gas".

 

Henry Clarke.

(Da VITTORIO MARCHIS, Storia delle macchine, Laterza, Roma-Bari 2009, p. 191)

 

Henry Clarke, dopo aver viaggiato per tutta l'Europa, fonda a Salford nel 1765 la Commercial and Mathematical School. Nel 1772 istituisce numerosi corsi serali, e, dopo essere stato nominato lettore presso il College of Arts and Sciences, trasferisce la sua scuola prima a Liverpool (1792), quindi di nuovo a Manchester (1794). Nei numerosi annunci pubblicitari che fece comparire a più riprese sul "Manchester Mercury" garantiva ai giovani una "preparazione sugli aspetti scientifici delle professioni meccaniche" e "sugli aspetti più interessanti della scienza, teorica e sperimentale, corredandoli con esperimenti con una moderna apparecchiatura."

La tecnologia e la Reale Accademia delle scienze di Torino.

 

(Da VITTORIO MARCHIS, Storia delle macchine, Laterza, Roma-Bari 2009, p. 179)

 

La Reale accademia delle scienze di Torino nasce a casa del tesoriere Allioni dopo un lungo e studiato periodo di incubazione ed è ufficializzata dalle lettere patenti di Vittorio Amedeo III del 25 luglio 1783. Il sovrano sabaudo trovava finalmente il modo di finanziare un'iniziativa che era sorta come "Società Privata" nel 1757 per opera del conte Angelo Saluzzo di Monesiglio, del matematico Luigi Lagrange e del medico Gianfrancesco Cigna.

L'attenzione, da parte dell'Accademia delle scienze di Torino, per l'industria e per l'economia piemontese è viva sin dai suoi primissimi anni di vita. Nel Regolamento annesse alle lettere patenti di costituzione, del 25 luglio 1783, si legge:

Art.3: L'oggetto delle sue ricerche sarà illustrare le scienze matematiche e tutte le parti della fisica prese nella più ampia estensione, prescindendo però sempre da quelle discussioni le quali, per essere di sola sterile e vana speculazione, non sono dirette all'acquisto di nuove utili cognizioni e a procurare qualche reale vantaggio alla comune società. [...]

Pablo Neruda, Ode all'atomo
Piccolissima
stella,
sembravi
per sempre
sepolta,
e, nel metallo, nascosto
il tuo diabolico
fuoco.
Un giorno
alla tua minuscola
porta:
era l'uomo.
Con una
scarica
ti liberarono,
vedesti il mondo,
uscisti
nel giorno,
percorresti
città,
il tuo gran fulgore arrivava
a illuminare le esistenze,
eri
un frutto terribile
d'elettrica bellezza,

 

venivi
ad affrettare le fiamme
dell'estate,
e allora
giunse
armato
d'occhiali di tigre
e armatura,
con camicia quadrata,
con sulfurei baffi,
e coda di porcospino
giunse il guerriero
e ti sedusse:
dormi,
ti mormorò,
avvolgiti tutto,
atomo, che sembri
un dio greco,
una primaverile
modistica parigina,
adagiati
sulla mia unghia,
entra in questa casettina,
e allora
il guerriero ti mise nel suo gilè come se fossi soltanto una pillola nordamericana, e se ne andò per il mondo e ti lasciò cadere a Hiroshima. Ci svegliammo.

 

L'onda d'urto

In fisica con il termine 'onda d'urto' si intende uno strato con una forte variazione nei campi di pressione, densità, velocità e temperatura del fluido.

Tale strato viene rappresentato matematicamente con una discontinuità.

L'approfondimento delle formule fisiche si trova al seguente indirizzo: http://it.wikipedia.org/wiki/Onda_d%27urto_(fluidodinamica).

 

Citazioni da THOMAS PYNCHON, L'arcobaleno della gravità, Rizzoli, Milano 2013, p.127; 348; 997

 

pag. 127

"<<Che ore sono?>> chiede Slothrop sbadigliando, mentre Darlene riemerge dal sonno. Proprio allora, senza preavviso, la stanza è invasa da una luce bianca accecante, come a mezzogiorno, i capelli sciolti sulla nuca di Darlene salgono ondeggiando, chiari come il sole, mentre l'onda d'urto li investe, facendo tremare l'edificio fino alle sue povere fondamenta, facendo sbattere la tendina [...]. In alto, [...], arriva il sibilo crescente del razzo, scende veloce come un espresso sopraelevato e scompare nel silenzio vibrante. Fuori, intanto, si sente un rumore di vetri in frantumi, un rumore lungo, dissonante, come di cimbali, che si ripercuote lungo la strada. Il pavimento ha una contrazione, come un tappeto sbattuto, e lo stesso avviene per il letto."

 

pag. 348

 "Il cannone emette un ruggito mostruoso, una fiamma lunga un metro guizza nella stanza, l'onda d'urto schiaccia i timpani dei presenti sospingendoglieli fin dentro il cervello, scagliando tutti quanti contro il muro più lontano, dalla parte opposta."

 

pag. 997

"Nelle intenzioni dei ricercatori, si doveva provocare un'esplosione davanti al paraboloide, esattamente nel punto focale. La superficie speculare di cemento avrebbe poi dovuto riflettere un'onda d'urto capace di distruggere tutto al suo passaggio.[...] Bastava la minima deviazione dalle condizioni ideali - la nebbia, il vento, le ondulazioni e la scabrosità quasi impercettibili del terreno - a rovinare l'effetto mortale dell'onda d'urto."

Il primo missile nello spazio fu il V4 dei Tedeschi, e fu lanciato nel 1942.Nel 1943 la Germania iniziò la produzione del V2, con una portata di 300 km e una testata di 1000 kg. La Wehrmacht lanciò migliaia di V-2 sulle nazioni alleate.

 

 Bohr, Heisenberg e la vicenda di Copenaghen.

                                    
Niels Borh (a sinistra) e Werner Heinsenberg (a destra)

Niels Bohr (1885-1962) e Werner Heinsenberg (1901-1976) sono unanimemente considerati i fondatori delle teorie atomiche e della meccanica quantistica (cioè una meccanica nella quale le velocità in gioco sono molto minori della velocità della luce).

Nel 1941, durante la Seconda Guerra Mondiale, la ricerca scientifica sulla bomba atomica procedeva con ritmo incalzante. Nel settembre di questo anno, si narra che si siano incontrati a Copenaghen, Bohr e Heinsenberg, quest'ultimo allievo del primo. Ma cosa si dissero i due premi Nobel? Quali furono i motivi che spinsero i due fisici a incontrarsi?

A queste domande cerca di rispondere Michael Frayn, nel libro "Copenaghen", dove immagina che i due professori si incontrino in uno scenario 'post mortem', appositamente per cercare di comprendere le ragioni di quel loro incontro.

 

 

Inserisco qui alcuni link a pagine utili a proposito del libro e della vicenda:

- http://cono-scienza.fisica.unipd.it/news.php?nid=82

- http://www.wuz.it/archivio/cafeletterario.it/368/8851800162.htm

- http://www.instoria.it/home/bohr_heisenberg.htm

- http://it.wikipedia.org/wiki/Werner_Karl_Heisenberg

- http://it.wikipedia.org/wiki/Niels_Bohr

http://blog.focus.it/quantum-beat/2012/04/18/le-equazioni-che-hanno-cambiato-il-mondo/

 

Metto qui il link a un articolo di Peppe Liberti su "Le equazioni che hanno cambiato il mondo". Da tale articolo, cito, perché ritengo particolarmente rilevante, il seguente pezzo:

 

"Banalmente, le “equazioni che hanno cambiato il mondo” sono quelle col timbro dell’applicazione tecnologica, quelle che hanno poi permesso agli ingegneri di realizzare quello che usiamo tutti i giorni, l’interruttore della luce, l’automobile, i computer, le pentole con lo scolapasta incorporato, ma compiere una scelta non è cosa facile."

 

http://video.repubblica.it/tecno-e-scienze/spazio-la-nasa-registra-la-voce-della-terra/106544/104924

All'indirizzo di cui sopra si trova un video che approfondisce quanto riportato nell'articolo della Repubblica circa il "canto" sentito dalla Nasa.

Riporto, dal seguente indirizzo: http://www.repubblica.it/scienze/2012/10/01/news/nasa_la_terra_incide_una_canzone_registrata_la_voce_del_nostro_pianeta-43652122/ un articolo inerente le onde radio e la fisica.

Ecco la "canzone" della Terra ascoltata da sonde della Nasa

Così, dalle fasce di Van Allen, a circa 20mila chilometri dal nostro pianeta, hanno registrato le onde radio emesse dal corpo celeste. "Il fenomeno è chiamato 'coro' e quello è uno degli esempi più nitidi che abbiamo mai sentito"

LOS ANGELES - Il fenomeno non è nuovo, ma così chiara e nitida, gli scienziati la voce della Terra non l'avevano mai sentito. La Terra che 'canta' una canzone, sotto forma d'onde radio e per la prima volta è possibile registrarla, proprio perché facile da ascoltare. A imprimere su supporto digitale la voce del pianeta sono state due sonde della Nasa, l'agenzia spaziale americana, in missione nelle fasce di Van Allen, a circa 20mila chilometri dalla superficie terrestre.

L'AUDIO

"Il fenomeno è chiamato 'coro', spiega Craig Kletzing dell'Università dell'Iowa, e quello registrato è uno degli esempi più nitidi che abbiamo mai sentito". Il coro è un fenomeno elettromagnetico causato dalle onde di plasma che attraversano le fasce, ed è stato registrato dalle sonde gemelle Radiation Belt Storm Probes, lanciate lo scorso agosto.

Schema delle bande nelle quali viene suddivisa la gamma di frequenza delle onde radio