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Approccio dinamicista e meccanicista in elettromagnetismo.

Un rapido excursus della nascita dell'elettrodinamica classica attraverso il passaggio del grande scienziato francese André Marie Ampére dalla scuola meccanicista laplaciana, dove tutto è regolato da particelle e movimento, alla scuola dinamicista dove tutto è forza e interazione.

I capisaldi dell'approccio meccanicista alla scienza sono la materia e il movimento. Per gli scienziati meccanicisti tutto è riconducibile al moto e al contatto dei costituenti ultimi della materia, dalle cui interazioni si può generare solo movimento.

Per gli scienziati dinamicisti invece gli "oggetti" fondamentali sono le forze. Gli stessi atomi sono visti come centri di forze. I dinamicisti rifiutano ogni ipotesi sulla natura corpuscolare dei fenomeni che non possa essere verificata empiricamente.

Molti grandi nomi della fisica possono annoverarsi da entrambe le parti: erano meccanicisti alcuni tra i padri fondatori della meccanica e del calcolo Galileo Galilei, Isaac Newton, Cristiaan Huygens, Pierre Simon de Laplace, René Descartes. Tra i dinamicisti troviamo Joseph Louis Lagrange, William Rowan Hamilton, Wilhelm Gottfried Leibniz.

Alcuni "fuoriclasse", come Galileo e Newton, seppero mantenersi al di sopra delle due scuole di pensiero, assumendo posizioni intermedie. Galileo, ad esempio, tendeva all'occorrenza a dare un significato puramente matematico al continuo materiale costituito dalle particelle di un fluido, senza ostinarsi a parlare di urti tra "palline". Mentre Newton, com'è noto, fu tra i fondatori del concetto rigoroso di forza ed era consapevole fin dalla scoperta della legge di gravitazione universale dei problemi concettuali posti dall'idea di azione a distanza.

André Marie Ampère Nei secoli successivi altri scienziati hanno manifestato atteggiamenti intermedi o oscillanti. L'esempio maggiore è quello di André Marie Ampère: da meccanicista della scuola di Laplace, Jean-Baptiste Biot, Simenon Denis Poisson divenne dinamicista, impressionato dagli esperimenti di Hans Christian Oersted e Michael Faraday. Dalla sua avrà anche un altro tra i fondatori dell'odierna scienza dei circuiti elettrici: Georg Simon Ohm. Per quanto riguarda la natura della corrente elettrica, pur contribuendo alla fondazione dell'elettrodinamica classica, Ampère rimase in un'interpretazione a metà strada tra quella meccanicista "a la Laplace" e quella dinamicista "a la Oersted". Sarà Ohm a dare l'odierna definizione di corrente.

Prima di Ampère e Oersted, il concetto di corrente era ancora piuttosto vago, e i fenomeni elettrici non erano ancora unificati in un'unica teoria coerente. Esistevano infatti tre campi di studio distinti: l'elettrostatica, il magnetismo e il galvanismo. Le prime due scienze erano dominio dei meccanicisti Charles Augustine de Coulomb, Laplace, Poisson, Biot. Tutti gli "ingredienti" della fisica meccanicista erano presenti nell'elettrostatica: dalla legge di Coulomb di azione a distanza tra cariche elettriche, di stampo newtoniano anche nella formula (forza direttamente proporzionale al prodotto delle cariche e inversamente proporzionale al quadrato della distanza), all'equazione di Poisson che estende al caso elettrico l'uso del potenziale, introdotto in meccanica da Lagrange (dinamicista!) e usato sistematicamente anche da Laplace nella sua Meccanica Celeste. L'elettricità positiva e negativa è attribuita dai meccanicisti, quindi inizialmente anche da Ampère, alla presenza di due "fluidi" elettrici meccanicamente incomprimibili.

Anche nel magnetismo la teoria principale derivava dalle scoperte di Coulomb, che aveva trovato una legge analoga a quella dell'elettrostatica, con la forza che varia con l'inverso del quadrato della distanza.

Il galvanismo era infine lo studio delle correnti elettriche, inizialmente attribuite da Luigi Galvani 2Luigi Galvani a flussi generati dal cervello e trasmessi dai nervi lungo il corpo degli animali (in seguito a ricerche di fisiologia sulle rane). Successivamente il galvanismo confluì nelle teorie di Alessandro Volta sulla generazione di correnti continue con la pila.

Dopo che Oersted scoprì nel 1820 la fondamentale relazione tra correnti e magneti, Ampère entrò in scena con le sue teorie. L'interpretazione di Oersted della corrente galvanica era tipicamente dinamicista: una sorta di oscillazione dinamica o moto ondulatorio della "forza", che propaga con questo meccanismo anche il magnetismo. Mentre per Biot e i laplaciani, oltre ai già citati fluidi, c'erano le solite azioni a distanza sulle singole molecole dei conduttori a generare il magnetismo.

Subito dopo aver assistito agli esperimenti di Oersted (in delle riproduzioni effettuate da Françoise Jean Arago), Ampère produce una serie di memorie fondamentali: nella prima chiarisce per la prima volta una differenza tra correnti ("a la Laplace") e differenze di potenziale. Dimostra poi che sono le correnti, non le differenze di potenziale, a influenzare gli aghi magnetici. Costruisce così il galvanometro ad ago mobile. Nella seconda memoria mosta l'interazione tra correnti, repulsiva per correnti concordi, attrattiva per correnti discordi, sottolineando ancora le differenze tra elettrostatica ed elettrodinamica. Nella terza memoria del 1820 Ampère ricava una prima formula sull'intensità della forza attrattiva tra correnti e introduce il concetto di circuito elettrico chiuso.

Nel 1822 si definisce meglio la sua posizione sull'interpretazione della corrente: la trasmissione della corrente avviene per la continua composizione e decomposizione di un "etere luminifero", costituito dai due fluidi positivo e negativo. Supera così l'azione a distanza cara ai meccanicisti laplaciani. Bisognerà aspettare Ohm, come già accennato, per avere le definizioni attuali di corrente e le sue relazioni con la differenza di potenziale.

I succesivi lavori di Ampère riguardano infine le relazioni col magnetismo. La fondamentale scoperta di Ampère dell'equivalenza tra solenoide e barretta magnetizzata lo convincerà dell'opportunità di ridurre tutte le interazioni elettriche e magnetiche a interazioni tra correnti. Ampère generalizza quindi il lavoro di Oersted, che si era limitato a studiare l'azione di una corrente su un ago magnetico, analizzando anche tutti gli altri casi possibili: corrente- corrente, magnete-corrente, magnete-magnete. Giunge così alla sua teoria elettrodinamica della materia: la magnetizzazione sarebbe l'effetto di microcorrenti molecolari e un ferromagnete non è altro che un corpo con le microcorrenti "allineate". La sua teoria, notevole per l'efficacia predittiva e la capacità di anticipare i tempi, mancava però di solide basi empiriche, come sottolineerà Faraday. Ampère, d'altra parte, paragonava la portata delle sue scoperte a quella di Newton per la gravitazione o di Fourier per il calore.

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