Introduzione alla fisica: il nome fisica deriva dalla parola greca

Introduzione alla fisica: il nome fisica deriva dalla parola greca phisis che significa natura. La fisica non è
però l’unica scienza che si occupa della natura. La biologia, per esempio, si occupa dei fenomeni inerenti
agli organismi viventi; la chimica della composizione delle sostanze e della trasformazione di certe sostanze
in altre. La fisica si occupa di una grande varietà di fenomeni, che possono essere sommariamente
inquadrati in diverse branche: meccanica (che si divide a sua volta in tre parti: la statica, che tratta
l’equilibrio dei corpi; la cinematica: che tratta le caratteristiche del movimento; la dinamica: che tratta il
movimento in relazione alle forze che lo determinano), termologia (si occupa di calore e temperatura),
termodinamica (si occupa delle possibilità e dei limiti dello sfruttamento dell’energia) , acustica (studia la
generazione, la propagazione e la ricezione del suono), ottica ( studia i fenomeni luminosi e i relativi
strumenti), elettromagnetismo ( tratta i fenomeni elettrici, magnetici e le relazioni fra elettricità e
magnetismo), fisica atomica e fisica nucleare ( le quali trattano la struttura della materia e le interazioni tra
particelle elementari).
La fisica nacque in grecia nel VI-V secolo a. C. come filosofia della natura e ricerca dei principi posti alla base
della creazione della realtà, da un punto di vista qualitativo (scuola di Mileto) o quantitativo (Pitagora). Fu
soprattutto con Aristotele ( 384-322 a. C.), oltre che con altri pensatori come Democrito e Archimede, che si
sviluppò il primo metodo d’indagine scientifica basato esclusivamente sul ragionamento: a) ciascun
fenomeno veniva descritto in modo qualitativo, senza cioè misurare le grandezze che intervengono in esso
e senza individuare relazioni quantitative tra le grandezze in gioco; b) l’interesse dello scienziato era volto a
spiegare il perché di un fenomeno più che il come, cioè il modo in cui esso si svolge; c) veniva utilizzato il
metodo deduttivo, che consente di passare da alcune leggi generali non dimostrate ( o postulati) alla
spiegazione dei fenomeni particolari, mediante l’applicazione di procedimenti logici.
Questo metodo, che spesso però conduceva ad errori, ha imperato per quasi due millenni, fino cioè al
rinascimento in cui si intuì la grande importanza che l’esperienza ha nello studio dei fenomeni naturali. Con
galileo Galilei (1564-1642) il modo di fare fisica cambia radicalmente. Prima di tutto non si pone più la
necessità di inquadrare il fenomeno fisico in un sistema filosofico che comprenda ogni aspetto del sapere;
ciò che si può dire del fenomeno è solo quanto può essere osservato, senza preoccuparsi di stabilire in che
relazione è con tutti gli altri aspetti del sapere; inoltre se qualche previsione può essere fatta in base a
considerazioni logiche, deve essere provata dall’esperienza. L’attenzione dello scienziato è centrata più su
come si verifica un determinato fenomeno che su perché esso avviene, anche se quest’ultima domanda
non può mai essere soppressa. Il metodo diventa prevalentemente induttivo ( dall’osservazione di tanti
fenomeni particolari si perviene a una legge generale che li descrive tutti) e l’analisi del fenomeno è
quantitativa, vengono ricercate le grandezze che intervengono nel fenomeno allo scopo di individuare una
relazione matematica che la lega: la legge fisica.
La legge fisica è la descrizione quantitativa di un fenomeno, espressa generalmente in forma matematica.
Questa metodologia della ricerca viene chiamata metodo sperimentale; esso è fatto, come afferma lo
stesso Galileo; di sensata esperienza e di dimostrazioni necessarie, cioè di esperienze fatte con i sensi e di
dimostrazioni fondate su deduzioni logiche.
Più precisamente, il metodo sperimentale è caratterizzato dalle seguenti attività: osservazione del
fenomeno(la prima tappa nell’interpretazione del fenomeno inizia con l’osservazione e la focalizzazione del
problema che vogliamo analizzare. Per questo si richiede una mente critica e capacità di separare i fatti
essenziali da quelli di disturbo), scelta delle grandezze (( per uno studio quantitativo del fenomeno è
necessario scegliere le grandezze interessate e ricorrere a opportuni dispositivi che permettano di
misurarle. La misura diventa in tal modo componente fondamentale dell’osservazion), formulazione di
ipotesi (Nel metodo sperimentale assume un ruolo fondamentale la formulazione di ipotesi suggerite
dall’esperienza oltre che da un’analisi qualitativa del problema. Ogni ipotesi è sempre una spinta
nell’ignoto, in quanto estende il pensiero oltre i fatti conosciuti. D’altra parte le ipotesi sono importanti
nello sviluppo della scienza, perché senza ipotesi le ulteriori ricerche mancherebbero di obiettivi e di
orientamenti), esperimento per la verifica dell’ipotesi( in laboratorio lo scienziato riproduce più volte il
fenomeno osservato, cercando di ridurre al minimo gli eventuali elementi perturbatori ch possono
disturbare l’esperimento; si ricorre cioè ad un esperimento controllato sottoponendo in tal modo a verifica
sperimentale le ipotesi già formulate. Le misure che lo scienziato fa delle grandezze in gioco sono i
cosiddetti dati sperimentali. La verifica è ritenuta positiva se i dati sperimentali coincidono con buona
approssimazione con i dati teorici, cioè con i valori delle grandezze ottenuti deduttivamente a partire
dall’ipotesi), formulazione della legge ( se, dopo aver fatto numerose esperienze, l’ipotesi risulta sempre
confermata, essa assume il valore di legge. Al contrario, se l’ipotesi non è confermata dall’esperimento, è
necessario formulare nuove ipotesi e sottoporle a verifica sperimentale) .
Una legge è tanto più attendibile quanto più consente la previsione di fenomeni non ancora osservati, che
si rivelano reali. Attenzione però: le leggi fisiche non possono essere considerate vere in assoluto, perché
potrebbe essere sfuggito all’osservazione qualche fenomeno che non si conforma alle loro previsioni. Se
nuove e più accurate osservazioni porteranno a contraddire completamente o in parte la validità, occorrerà
abbandonarle o, quantomeno , perfezionarle.