Ottima domanda, ma, come ci ha insegnato Sheldon Cooper, protagonista della serie "the big bang theory", per poter rispondere dobbiamo prima chiederci: [1]
che cos'é la Fisica?
Secondo quanto riportato nei libri di testo:
"è la disciplina che studia i fenomeni naturali e si propone di trovare delle leggi che li descrivano."
Il termine fenomeno naturale indica qualsiasi manifestazione visibile, direttamente o indirettamente, quindi anche con l'utilizzo di un qualche strumento, come ad esempio il microscopio o il telescopio, di un fatto naturale.
La dinamica è il ramo della meccanica che si occupa dello studio del moto dei corpi e delle sue cause.
La fisica studia tutti i fenomeni che rientrano in questa definizione, su scale che vanno dall'infinitamente piccolo, atomi e particelle elementari, all'infinitamente grande, struttura e dimensioni dell'universo, ad eccezione però di quelli che riguardano gli essere viventi o le trasformazioni di tipo chimico che costituiscono l'oggetto di studio di altre due discipline: la biologia e la chimica.
un tardigrado - un animaletto lungo solo un quarto di millimetro!
Anche rinunciando a queste due categorie di fenomeni, l'enorme varietà di quelli rimasti ha obbligato i fisici a suddividerli e catalogarli per facilitarne lo studio. Abbiamo così una suddivisione della disciplina in diverse branche che ne riflette lo sviluppo storico. [2]
| disciplina | Ambito di studio |
|---|---|
| Meccanica classica |
studia le leggi che presiedono al movimento dei corpi e viene a sua volta
suddivisa in: 1) cinematica, che fissa i concetti essenziali per la descrizione del moto; 2) dinamica, che studia le cause che determinano i movimenti; 3) statica, che studia l'equilibrio dei corpi. |
| Ottica | studia i fenomeni luminosi, cioè quelli relativi al comportamento delle radiazioni elettromagnetiche che impressionano l'occhio o, più in generale, quelli relativi al comportamento di tutte le radiazioni elettromagnetiche. |
| Acustica | studia i suoni, le loro proprietà e i meccanismi di produzione, propagazione, ricezione. |
| Elettromagnetismo | studia il complesso dei fenomeni relativi all'elettricità e al magnetismo. |
| Termodinamica | Studia le trasformazioni del calore in altre forme di energia. |
| Meccanica statistica | studia le proprietà dei sistemi costituiti da un gran numero di particelle in movimento disordinato. |
| Meccanica quantistica | studia i sistemi quantizzati, cioè i sistemi in cui le grandezze considerate non possono essere infinitamente piccole, ma sono sempre multiple di una quantità discreta, o quanto, non ulteriormente divisibile. |
| fisica atomica | studia le proprietà degli atomi. |
| fisica nucleare | studia i nuclei atomici e le reazioni in cui sono coinvolti. |
| fisica delle particelle | studia i costituenti ultimi della materia, quali elettroni, neutroni, protoni, mesoni, quark. |
| relatività speciale | studia il complesso di fenomeni che avvengono quando i corpi si muovono con velocità prossime a quelle della luce; |
| relatività generale | costituisce la teoria più generale della gravitazione |
| fisica dello stato solido | studia le proprietà fisiche dei solidi (per esempio, quelle elettriche, dielettriche, elastiche, termiche), con particolare attenzione alle proprietà comuni a grandi insiemi di sostanze; costituisce una base fondamentale per lo sviluppo dell'elettronica (studio dei semiconduttori). |
Le leggi fisiche
Tutte le leggi fisiche si presentano sottoforma di equazioni matematiche. Basta sfogliare un qualunque testo di fisica per averne conferma.
legge di Hooke (meccanica classica) ...
Ogni legge non è che la formalizzazione, in linguaggio matematico, di un certo fenomeno fisico. Nessuno sa perché la realtà segua schemi formulabili nel linguaggio matematico, ma è una fortuna che sia così, perché altrimenti non solo non saremmo in grado di comprendere il mondo che ci circonda ma non saremmo neanche in grado di sviluppare nessun tipo di tecnologia.
Uno tra i primi a rendersi conto di questo fatto e ad enunciarlo fu Galileo Galilei che ne "Il saggiatore" scrisse:
"La filosofia è scritta in questo grandissimo libro che continuamente ci sta aperto innanzi a gli occhi (io dico l'universo), ma non si può intendere se prima non s'impara a intender la lingua, e conoscer i caratteri, ne' quali è scritto. Egli è scritto in lingua matematica, e i caratteri sono triangoli, cerchi, ed altre figure geometriche, senza i quali mezzi è impossibile a intenderne umanamente parola; senza questi è un aggirarsi vanamente per un oscuro labirinto."
[Galileo Galilei (Il Saggiatore, 1623)]
Il metodo scientifico
Ora è naturale chiedersi come i fisici riescano a dedurre le leggi che descrivono in linguaggio matematico i fenomeni che osservano. Col passare dei secoli la comunità scientifica ha elaborato un insieme di procedure di indagine che costituisce quello che oggi viene chiamato "metodo scientifico". In modo molto schematico possiamo ridurlo a tre passaggi essenziali:
- Osservazione del fenomeno;
- formulazione di un'ipotesi che lo spieghi;
- verifica dell'ipotesi attraverso un esperimento;
Ci sarebbe molto da dire su ciascun passaggio, ma il nocciolo della questione, al di là delle schematizzazioni e della complessità che il procedimento può assumere nella realtà, è il seguente:
L'unica fonte della verità scientifica è l'esperimento.
Quando l'esperimento contraddice le nostre ipotesi sul funzionamento della natura, queste devono essere riviste e modificate alla luce dei risultati sperimentali ottenuti o addirittura abbandonate in favore di una nuova teoria. [3]
Ogni teoria che non può essere verificata per via sperimentale NON è una teoria scientifica. [4] Dobbiamo incidentalmente chiarire che ciò non è necessariamente un male, tuttavia capita spesso che chi si dedica a discipline in cui il metodo scientifico non può essere applicato, per varie ragioni, non ultima la complessità dell'oggetto di studio, tenti di imitarne le procedure e ne utilizzi impropriamente i termini per rendersi più credibile. [5]
NOTE
| [1] | Big Bang Theory, terza stagione episodio 10 "Progetto Gorilla" |
| [2] | fenomeni classificati inizialmente in branche distinte si sono col tempo rivelati essere invece strettamente correlati. Un esempio sono i fenomeni ottici studiati fin dall'antichità. Quando si comprese che la luce visibile è un'onda elettromagnetica, l'ottica e le sue leggi vennero concettualmente riviste come manifestazione particolare della teoria dell'elettromagnetismo, da cui possono essere dedotte. |
| [3] | In fisica, il termine teoria indica tipicamente un complesso di equazioni matematiche derivate da un piccolo insieme di principi basilari, capace di predire il risultato degli esperimenti in una certa categoria di sistemi fisici. |
| [4] | da questo punto di vista la matematica non è una scienza naturale dato che la prova della sua validità non risiede nell'esperimento. |
| [5] | Uno dei casi più clamorosi è quello portato alla luce dal fisico statunitense Alan Sokal nel 1996. |
Bibliografia
- AA.VV., tutto fisica, DeAgostini, 2009
- Sokal A., Bricmont J., Imposture intellettuali, Garzanti, 1999
NOTA: i link a pagine esterne sono stati controllati l'ultima volta il 13 luglio 2018