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CONFERENZE
In :
Il Bollettino di Matematica, 34-1938-p,89-96+125-132
DA PITAGORA AD EINSTEIN ©
CA
di MARIO VECCHI (Bologna)
Benchè sia opinione comune che il maggior stimolo alla libera
speculaziono matematica derivi dalla brama insita nell'uomo di
squarciare il velo che occulta |’ intima essenza dello cose, pur
tuttavia, se risaliamo il corso dei secoli, siamo indotti ad accordare alle più riposte scaturigini della madre di tutte le scienze
carattere prevalentemente empirico.
Da Erodoto che assegna l'Egitto come culla della divina
geometria, quale germogliata dalla urgenza di ristabilire i confini
periodicamente sconvolti dalle piene del Nilo, alle, più remote
leggende, che, dalla necessità di precisazioni e misure pei mercanti
fenici, fanno scaturire i più lontani vestigi dell’ aritmetica, come
dal bisogno di seguire il moto delle stelle per gli astrologi babilonesi, i primi segni di misure astrali, tutti i documenti di cui
siamo esperti, sombrano concordare nella affermazione anzidetta.
l se una luce piena ci scorgesse mentre esploriamo codesta fase
preistorica del pensiero matematico, troveremmo qui, tra i bagliori
antelucani, i germi del teorema di Pitagora, balzato dalla mente
dei muratori primitivi, che giunsero a costruire il muro verticale
colle tre funi di lunghezza 3, 4 e 5.
(4) N. d. D, - Conferenza tenuta all’ istituto matematico della R. Università di Bologna il 5 marzo 1937.
Tale Conferonza fu
pubblicata, coi tipi della Coop, Tip, Azzoguidi,
di Bologna, ma in un numero limitato di esumplari. Il largo plauso che
ussu ha subito riscosso noche da parte di eminenti scionziuti, mentre fra
gli studiosi si fu sentire sempre più vivo il bisogno di
quadro che consenta di
generale del
trovare qualche
trascorrere rapidamente attraverso il dominio
ponsiero matematico, ci
pare sufficiente ad ussicurarei di
lar cosa gradita ni nostri lettori ripubblicando, integralmente, col gentile
consenso dell’ Autore, la sua Conferenza, in duo successive puntate.
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View in PDF(opens in a new window)_ dò
Ma se quel primo accozzo di osservazioni e regole empiriche
si andò col tempo dilatando ed arricchendo, restò tuttavia privo
di una linea logica conduttrice e di un disegno coordinatore,
finchè non venne a riverberarsi su di esso la luce nascente dell Ellenismo.
È il luminoso pensiero greco che con Pitagora e la sua scuola
s'innalza fino alla coordinazione dei rapporti naturali colle relazioni aritmetiche e alla formulazione quantitativa dei risultati
sperimentali. Sul fondamento dell'affermazione famosa « l'essenza
delle cose è il numero », i Pitagorici assurgono a una sintesi dei
concetti matematico e fisico, che, comunque intessuta di credenze
magiche e divagazioni favolose, esprime il primo raggio di una
teoria scientifica cho si affacci sulla storia. E furono i Pitagorici
che giunsero a cogliere il primo grande risultato teoretico che
dobbiamo al pensiero matematico: voglio dire la scoperta per via
razionale della esistenza di grandezze incommensurabili; le quali
appunto perchè in antitesi coi principi conclamati del Pitagorismo,
ne scossero gli angusti schemi, preparando una elaborazione ulteriore dei concetti aritmetico e geometrico, da cui doveva poi germiuare un indirizzo nuovo, e potentemente costruttivo, cioè lo
studio delle entità continue, preludente a quella geniale analisi,
che venti secoli più tardi segnerà con Newton il meriggio nella
della geometria analitica e della meccanica celeste; ed il terzo,
che ha fondato la statica, l’idrostatica, e la catottrica, escogita
per la matematica procedimenti euristici e probatori di siffatto
- potere che appaiono anche oggi un prodigio di ardimento e di
genialità. Con l'opera di Archimede la matematica antica tocca
il suo apogeo; la luce che se ne sprigiona fende diritto le fitte
tenebre che quasi due millenni addensano sulla cultura scientifica,
fino a folgorare nei tempi nuovi Galileo e la sua scuola.
Trasmigra frattanto da Atene ad Alessandria il contro della
cultura ellenica, e sorge la trigonometria, in sussidio alle teorie geometriche precedenti, a preparare la costruzione della astronomia
geocentrica, cui Tolumeo consegna nell’ « Almagesto » e che tienes
il campo fino a Copernico. Ma il sole della speculazione geometrica greca, che era pur giunta a così superbe conquiste, volgeva
ormai all’occaso, e l'opera dei matematici greci veniva avvolgendosi
in
un
progressivo grigiore, cui addensarono
tenebre i
tempi infecondi dei « commentatori >, finchè fu travolta in un
oblio millenario dalla folle distruzione del
museo
glorioso di
Alessandria.
Ma se, dopo tanto spendore, la luce dell’ Ellenismo rapidamente si spense lasciando dietro di sè una notte diuturna, gli atstoria delle conquiste matematiche.
teggiamenti del pensiero greco avevano già prestato alla matematica i suvi caratteri salienti, e spiccati insieme il culto del rigore
Infraute così le iniziali pastoie, la geometria si librava a più
largo volo orientandosi verso costruzioni ideali, di cui una conce
zione dell'universo, quella della scuola platonica, ne fu il frutto
o l'elemontare armonia, onde emerge la sua singolare vitalità; e
di bello si para loro dinanzi, l' edificio matematico, consegnato
gure un modello razionale del cosmo. Ma codesta concezione filotiche, sfidante ogni contrasto edace del tempo.
onde emerse la possibilità di costruire attraversoi numeri e le fisofica doveva tosto lasciare il campo alla stretta esigenza della
dialettica, che, auspice Aristotile, ne svolse in diverso senso indirizzo e sviluppo, mentre la pura corrente geometrica, sciolti i vincoli recenti, e travolti gli impedimenti della critica e dello scetticismo, seguiva la genuina ispirazione del suo estro costruendo le
opere fulgenti di Fuclide, Apollonio ed Archimede, che segnano il
periodo aureo della matematica antica.
|
Il primo, in antitesi alla sottile critica sofista, elabora un edi.
fizio matematico organico e completo e ci dà i suoi « elementi »
che restano monumento insuperato di logica bellezza; il secondo,
con una teoria compiuta delle sezioni coniche, costruisce l'elemento
geometrico, su cui, in processo di tempo, saranno gettate le basi
quando le orde vandaliche
tutto
dirompono e travolgono ciò che
alle sue rigide forme, resta là, monumento eretto su
basi
grani-
Pur nelle tenebre che avvolgono quel millennio dì storia che
si novella medio evo, la letargia da cui è pervasa ogni forma di
attività speculativa è rotta da qualche guizzo che dà il pensiero
matematico mentre va costruendo un nuovo congegno: è |' algebra,
che, nata nell'India, cullata dagli Arabi, viene recata dal Fibonacci in Italia e quivi rielaborata come forma rappresentativa in
modo da nequistare un potere euristico nuovo. Al margine di codesto periodo, quasi sempre grigio per la storia del pensiero, troviamo qualche bagliore per opera precipua di italiani; i quali
giungono rapidamente a risolvere le equazioni algebriche di terzo
e quarto grado.
Page 3
View in PDF(opens in a new window)mate.
Ma eccoci ormai all'alba che annunzia lo grandi illuci
pensiero
matiche! Quasi rinvigorito da un sonno millennario,
nza, @,
matematico va man mano riacquistando la propria coscie di ela»
via
la
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antica
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riallacciandosi alla gloriosa tradiz
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borare pel cosmo una concezione matematica superante
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crista
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qualitativa o descrittiva, in cui si
r
anteriori. L'orientamento nuovo si precisa ad opera di ne
e:
matico, allievo antico dello studio bolognese, Nicolò Arin luce
suo geniale lavoro « de revolutionibus orbium », venuto fosse
gli
l'anno istesso in cui cadeva Costantinopoli, quasi prest, ata
ava al
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nuova
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dell’
dal fato la sorte di apparire araldo
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mondo attonito la concezione eliocentrica del sistema planet
|
travolgendo tutto un ordine d' ideo.
opera postuma di un
dell’
Non voglio tacere a questo punto
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altro innovatore, John Neper, nato dopo la morte di», Copern
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quale descriveva il « canone mirabi
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ricercatori un nuovo congegno, di
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scienza dei cieli, sollecitavano
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albori del 600 s'ispira a Copernico un'altra animauoarden
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matematico; è Giovanni Kepler
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luogo
in
arie,
riscontrava nelle orbite planet
ione
sentiti, le antiche ellissi di Apollonio, assurgendo, con induz
ari.
planet
moti
dei
leggi
delle
geniale, alla formulazione effettiva
Se pure tutta l'importanza della concezione Kepleriana e
co dal De
era stata colta dagli studiosi contemporanei, ne tampo
beneli
il
re
gimirante Galileo, essa ha potuto tuttavia presta ativo; ilcoqua 0
mento che doveva eccitare il rincorato spirito speculee 81
infatti, con un balzo memorabile di ispirazione
di un
esprimeva tosto nella costruzione della Dinamica. Poco più quasi
opera
oso,
secolo bastò alla fattura di codesto quadro grandi
dire, lA
esclusiva di due giganti, al quale Galileo donò, vorrei ro
pensie
il
linea, mentre Newton gli did il colore, e in cui collaborazsii
ione
o il pensiero matematico si armonizzarono in una meccavica e
così intima è così assidua di impulsi reciproci, che
matematica si fusero da allora nella più larga compagine di una
nuova dottrina, che poi fu detta « filosofia naturale ».
L'ora della ripresa speculativa era scoccata © sl ge
mr
0
damente al suo pieno splendore! Quando alla metà del ee
angli
bbio
connu
so
iglio
merav
in
Fermat e Descartes disposavano
tichi procedimenti di Apollonio coi nuovi metodi dell'algebra à
«geometria analitica » che, in una sintesi superba,
costituire la
consacrava la equivalenza dei problemi algebrici e geometrici, il
potere euristico della matematica parye realmente adeguarsi alla
complessa totalità dei problemi del cosmo. Ne scaturiva in effetto
una prima sintesi cinematica dei fenomeni naturali; la quale,
benchè subito superata nel suo primitivo quadro, doveva serbarsi
tuttavia luce e guida alle speculazioni fisiche successive.
Cade in questo periodo fecondo la nascita dell’« aritmetica
superiore », che, sbocciata dal genio di
Fermat, e cullata poi da
matematici di prim’ ordine, doveva recare con sè fascino perenne,
Ma i problemi del moto, che avevano preso Galileo, lo conducovano ad esaminaro i classici procedimenti escogitati da Archimede per le sue scoperte geometriche, ed a coglierne il singolare
valore euristico. Con Galileo, i suoi allievi Cavalieri e Torricelli e
fuori d' Italia, Keplero e Fermat, Descartes e Huygens, soguiti da
una pleiade di minori, ripensarono quei procedimenti applicandoli
ai problemi del moto. Simultaneamente
veniva elaborato il problema generale delle tangeuti, già studiato dagli antichi limitata
mente alle coniche e alle spirali. A codesta fervida elaborazione
concettuale arrise il successo teoretico ed euristico più grandioso
che la storia del pensiero
ricordi; ciod la costruzione, data alfine
Leibniz, al « calcolo infinitesimale
» ; a questo
crogiuolo meraviglioso, in cui si sottopone a leggi rigide e operada Newton e da
zioni concrete un ente che trascende le nostre facoltà intellettuali:
voglio dire |’ infinito.
.
Non io presumo dar qui un'idea adeguata di codesto congela magica chiave
gno mirando, che apparve ad un tratto come
nvente il prestigio di aprire tutte le porte del sapere.
Dird solo
che il metematico, per riuscire a cogliere il moto, che è di per sd
di natura transeunte, lo differenzia, cioè lo decompone in tanti
moti
piccolissimi, che
può
cosi
considerare governati da
leggi
elementari; poi egli integra il moto, civb ripete infinite volte codesti moti piccolissimi e infine li somma. Armato di due operazioni
siffatto, che sono il differenziale e Y integrale, il calcolo infinitesimalo prestò al ricercatore come un giuoco di lenti che (seguendo
una immaginosa
Scopio
analogia del
matematico,
ma
un
Volterra), potrebbe dirsi il micromicroscopio singolarmente affinato e
perfotto, perchè mentre permette di spingere lo sguardo a scrutare
Page 4
View in PDF(opens in a new window): misteri dell’infinitamente piccolc, lascia scorgere solo ciò che
si ispira a costruire il suo geniale calcolo delle variazioni, e, in
interessa vedere, e cela tutto quanto potrebbe confonder lo sguardo,
Differenziale e integrale furono i due congegni cho Isacco
Newton andò via via affinando per costruire e risolvere quelle
equazioni difforenziali, cui avevano dato luogo i problemi du lui
posti nell'applicare la sua celebre leggo dell’ attrazione; In tal
guisa l'Archimede moderno costruiva al tempo stesso il calcolo
infinitesimale e la dinamica celeste; due rami del pensiero speculativo, i quali dopo Newton procedono e progrediscono insoparabilmente, si che congegni nuovi e conquiste positive dell’ uno lo di:
vengono simultaneamente dell' altro, e viceversa : così come gemini
fiumi, paralleli di corso, si gonfiano insieme e insieme discendono
maostosi la valle!
A quella guisa che la geometria analitica era germinata dai
una forma organicamente ed esteticamente
smugliante della sua meccanica analitica.
Il Laplace
sussidiario o probatorio della meccanica celeste, © da lui tenuto
gelosamente occulto, fu, a partire da una veduta teoretica, quasi
contemporaneamente riscoperto da Leibniz, che gli prestò anche
il suggello delle sue notazioni, rimaste poi nella scienza; ma le
ragioni diverse, quasi antitetiche, che informarono le duo costru»
zioni, recarono seco fatali contrasti, che vennero accentuandosi viventi i due inventori e non meno tra i discopoli dalle due scuole,
travisandosi poi fortunatamente al principio del 700 in un indirizzo tendente a valorizzaro le basi conce:tuali ond’ erano scaturito
le due diverse vedute. Ciò non pertanto, e per lungo tempo, strido
il contrasto fra i successi mirabili cui erano giunte le applicazioni
fisiche ed astronomiche del calcolo infinitesimale, e la insuflicienza
concettuale che le basi teoriche di questo tuttavia disveluvano:
ma già sulla scena erano apparsi, fra una pleiade di minori, i tre
in
1’ edifizio
assetto organico e completo il calcolo
della probabilità, che sbocciato dagli studi sull'analisi combinatoria
del Pascal, aveva poi trovato nell’ < ars conjectandi » di Giacomo
Bernoulli le suo basi concettuali. Munito di questo nuovo congegno,
che può ben
dirsi
il
telescopio matematico, in
quanto mira da
lungi abbracciando i contorni delle masse, il Laplace in una ultorioro elaborazione della concezione newtoniana, dá un
ultimo
tocco all'altra mirabile costruzione della meccanica coleste, stabilendo gli effetti reciproci dei pianeti sulle orbite, in una magnifica sintesi, da cui emorgova infine assodata, attraverso il volgere
dui secoli, la stabilità del sistema planetario.
geni di Fermat e di Descartes a partire ‘da due diverse vedute,
così il calcolo infinitesimale, forgiato da Newton come congegno
elabora
perfetta,
Ma siamo ormai all’ alba dell’ 800, del secolo ehe roca 1 miracoli della nuova fisica;
che mentre ci dà la termodinamica,
tutta opera di alta matematica, ci dà pure nel dominio della fisica
sperimentale, la spettroscopia e la nuova elettrologia; che solo in
quest’ultimo campo ci dona sorprese senza fine; fra le quali l'ora
mi consiglia di accennare qui solo: la pila, con cui si apre il secolo e che è come il germe lanciato nel campo; la dinamo, che,
facendomi lecito di continuare l'analogia, direi che insieme alla
teoria di Maxwell no è il fiore, per riserbare come frutto i raggi
Xe
la telegrafía senza fili, con cui codesto secolo delle meraviglie si chiude.
Mentre la grande scoperta del 700, la macchina a vapore,
uscita dall'officina, aveva orientato gli studiosi della fisica verso
indirizzi tendenti a valorizzare le ricerche teoriche, dalle quali si
esprimeva poi tutto un corpo smagliante di dottrina, per la grande
grandi matematici del settecento, cui era fra | altro affidato il
compito di consolidare i fondamenti del grande edifizio: voglio
scoperta dell'800, la corrente elettrica, che pur esce dal gabinetto,
dire Eulero, Lagrange, Laplace.
gliosi progressi della elettricità; e fra tanto sfolgorio
I primi due proseguono la tradizione gloriosa del l'ermat e
vauno costruendo l'aritmetica superiore, e frattanto, folgorati dal
solo newtoniano, da poco scomparso, continuano |’ opera del titano
nelle ricerche algebriche e segnatamente nol calcolo infinitesimale,
che il primo rinvigorisce, consolida e divulga, e da cui il secondo
la vicenda si inverte; nel nuovo campo è proprio la teoria che
necende le ideo da cui rampollano le indagini
recanti i meravibrilla un
fatto che è salionto nella storia della conquista scientifica: proce.
dendo
per cammini diversi, uno ottico, l'altro elettrico, l' opera
inaugurata da Volta si ricompone in un punto; là dove, recinta
di splendori, balza alla vita la teoria elettromagnetica della luce.
Tanto fervore d' indagini, tanta dovizia di acquisti nel campo
Page 5
View in PDF(opens in a new window)ndfriasdicuozni'doanlvetrevadnlioarceiovcreorlicusaz,piocnhde,redaetlturcanovnemcroesvtoiomleandrtiogipdgoirtaeànzdieaoilseos,uonciehles,icmabsmoblopico,-pieou)itesbueldfmiensiztreotdiedcilamsceonsctìoelsoplernfedtuetnet,ecocfriromernoitiu,rlap,eamrlevcioeasnpinrocapirneantdael,gilticocnsaflodureizl-i
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Page 6
View in PDF(opens in a new window)pieno 800 per aprire la via ad insperate conquiste. Un rapido
sguardo al panorama abbozzato ci fa esperti che la matematica,
pur suggerendo alle scienze il suo modello impeccabile, ha invariabilmente subito le suggestioni dei problemi della fisica e che in
senso consono alla risoluzione di questi ha quasi sempre orientato
la sua linea di sviluppo. Invece alla metà dell'800 la corrente
critica ne svolge gli orientamenti sì da sciogliere le sue teorie da
ogni dipendenza dalla fisica, costruendoli come organismi autonomi,
stagliati dal quadra generale, senza appoggi estranei, a sè stanti,
in sè chiusi. E una nuovissima tendenza che spicca in quel tempo.
Spoglie non solo di ogni contenuto intuitivo, ma scevre da ogni
vincolo cogli altri rami della matematica, costruite come pure orditure logiche, codeste teorie apparvero a taluni come edifizi logici
di un automatismo vuoto, come uno scintillio superfluo ed inane.
Eppure di là scaturirono forme concettuali che, con ogni probabilità, resteranno
fra
le
più
alte
creazioni dell'ingegno umano;
vogliamo accennare alle geometrie non euclidee, alla geometria degli
—
127
dalla terra, può ben dirsi infinitesima al confronto dell'altro mondo,
di cui abbiamo qualche notizia sfuggente e nel quale/figurano dimensioni dell ordine dì milioni d’ anni-luce
!
Mentre la veduta critica della geometria andava così attuando,
in armonia ai risultati acquisiti, un progressivo assestamento delle
categorie fondamentali del pensiero, sul tronco di essa s'innestava,
evolvendosi rapidamente, la geometria degl' iperspazi.
Perchè tre sono le direzioni in cui si estendono i corpi, e in
tre sensi (ortogonali) diversi è possibile muoverci, e con tre numeri
possiamo determinare la posizione di un punto, ab antiquo ci è
prestare al nostro spazio tre e tre sole dimensioni.
Sopra siffatto limite aveva già espresso qualche dubbio Galileo;
ma poi vennero i matematici dell 800, i quali, considerando un
continuo ad n coordinate, e volendo dare una spiegazione analogica
ni fatti meccanici e fisici in esso svolgentisi, hanno concesso allo
avvenuto di
spazio quante dimensioni occorrevano a siffatte rappresentazioni.
Ne è scaturita la pangeometria o geometria degl’ iperspazi.
iperspazi, al calcolo assoluto, agli operatori fr nazionali.
Se dei fatti come quello di far uscire un oggetto da una ca-
Che la somma dei tre angoli d'un triangolo sia uguale a due
mera chiusa, senza romperne le pareti, od altri consimili, ove una
retti la prima scuola ci ha appreso con sentimento di necessità,
quarta dimensione soccorra, vanno relegati nel dominio dei giuochi
ma senza avvertirci che codesta proposizione è vera solo in quanto
del pensiero, perchè non possono ottenere prova sperimentale, è
lo sia l’altra precedente: « per nn punto fuori di una retta passa
pure
una ed una sola parallelh alla retta data ». Invero, codesta propossiede una sua propria intuitività, per cosi dire matematica, e,
proposizione, come Y altra, è stata infirmata e così clamorosamente
ciò che ormai nessuno può disconoscere, ha proiettato luce insperata sopra molti fatti prima avvolti in profondo mistero.
da ritenere possibile il sussistere di altre geometrie, le quali, per
contrapposto a quella da noi tutti studiata e che è detta euclidea,
furono dette non euclidee; e sono quelle nelle quali, in luogo di
quell’unica parallela, se ne hanno due (geometria di Lobatschefskij),
vero che
la geometria degl’iperspazi, vituperata da tanti,
Frattanto la geometria intrinseca
delle superficie,
sbocciata
dalla mente di Gauss all'alba dell' 800, elaborata ed estesa poi da
oppure nessuna (geometria di Riemann). La possibilità effettiva di
Riemann e dalla sua scuola a varietà a un numero qualunque di
rappresentare quei tre fatti diversi (una parallela, due, o nessunx,
dimensioni, si concretava alla fine del secolo nel calcolo assoluto
a una
di Ricci-Curbastro e Levi-Civita, costruzione così astratta e cosi
retta data, per un
punto fuori di essa), sopra tre diverse
superficie concrete, che sono il piano, la pseudosfera e la sfera,
fornisce la prova a priori della possibilità non solo logica, ma
pura da sembrare ai matematici stessi una elucubrazione, sfugprima ipotesi, l'euclidea; ciò non toglie
gente ad ogni applicazione, esistente per pura edificazione logica.
Non tarderemo a constatare a quale altezza si erge l'edificio cui
siffatta costruzione sarà per prestare essenziale sosteguo.
Parallelamente nell'analisi si evolve il calcolo degli operatori
che possiamo essere condotti a correggere silfatta ipotesi o a so:
funzionali, che prendono voga ad opera specialmente di Volterra,
reale, di codeste tre differenti geometrie. Nello stato presente delle
mostre conoscenze la struttura dello
ferenza rispondente
alla
spazio viene ritenuta di pre
stituirla con una delle altre due, qualora nuovi dati siano acquisiti,
Pincherle ed altri, ed offriranno lineamenti insperati per la preci.
o possiamo disporre
sione quantitativa e la descrizione di fenomeni nuovi.
di più
osservazione più largo
raffinati strumenti; o di un campo di
dell'attuale. Perchè se è vero che nel nostro mondo i triangoli misurati dàuno
la somma degli angolì
terni
l'ipotesi
in-
Ricordando da ultimo le analisi scaturite dal concetto dovuto
a Clifford di curvatura dello spazio, le quali sì riallacciano alle altre
euclidea, è pure
profonde di Riemann sulle ipotesi della geometria, crediamo di aver
vero che la sfera, avento per centro il sole e per raggio la distanza
accennato a quel multiforme complesso di teorie matematiche, reuguale a due
retti, realizzando
Page 7
View in PDF(opens in a new window)—
taggio del secolo XIX, le quali, afliancate da una critica potente,
offrono il nuovissimo esempio di costruzioni elaborate in se stesse,
in un mondo perfettamente astratto.
Ora, codeste costruzioni furono precisamente quelle che permisero di forgiare l'impalcatura, su cui doveva erigersi la più
completa sintesi dell’ universo, di cui il pensiero umano si gloria;
voglio dire la teoria della relatività, che è vanto di Einstein.
euclideo, ha recato molta semplicitá di forma alla rappresentazione, ed ha dato modo di sfruttare il ricco contenuto matematico
dolla teoria degl' iperspazi.
Nella larga messe di risultati positivi che la teoria di Einstein
(relativita ristretta), pormette di cogliere, brilla la spiegazione
della esperionza di Michelson, che costituiva uno scandalo pei fisici; ma essa consente ancora di correggere lo equazioni della
elettrodinamica, illumina certi fatti spettroscopici e riceve infine
conferma nella nuova dinamica dell'elettrone.
L'elettrodinamica dei corpi in quiete si era pressochè conchiusa
colle classiche scoperte di Maxwell. Per quella dei corpì iu moto,
la teoria formulata da Hertz si era trovata in contraddizione coi
dati sperimentali, in particolare coll’ aberrazione astronomica, onde
dovette dar luogo alla successiva del Lorentz, la quale aveva acquistato notevole prestigio per avere condotto a una brillante previsione relativa al fenomeno Zeeman, scoperto di poi. Ma come essa
implicava la possibilità di constatare il moto della materia rispetto
ull’ etere, e cioè un vero moto assoluto, fece luogo alla clamorosa
esperienza di Michelson, la quale diede risultati nettamente coutrari all’ aspettazione generale,
mostrando che la
Juce, a propagarsi di lunghezze uguali, l'una parallela, l'altra perpendicolare
al moto della terra, impiega tempi precisamente uguali,
A rabberciare la sua vacillante teoria, il Lorentz emise l’ipotesi che i corpi in moto subissero una contrazione nel senso della
traslazione. É qui che interviene |’ Einstein; il quale, svolgendo
nello studio tutte le risorse di un'alta mente matematica, con uno
slancio che resterà memorabile, estende ai fenomeni eterei il principio classico di Galileo che il moto uniforme in
linea retta non
altera U osservazione fenomenica. D'altra parte, appoggiandosi alle
conclusioni cui, per vie diverse, erano giunti De Sitter, Tolman e
Majorana, |’ Einstein presta alla luce un privilegio che la colloca
in augusta solitudine, nè più nè meno che se essa possedesse una
velocità infinitamente grande; postula cioè che la luce si propaga
nel
vuoto con
velocità, che è
indipendente dal moto tanto della
Mentre la matematica, colle sue costruzioni autonome, era
così entrata trionfalmente nel campo della fisica del macrocosmo,
si era andata evolvendo, con successo crescente 6 novità di risultati, la fisica dell'atomo. La scienza dell'800, orientata sulla continuità degli scambi energetici della materia, non dava conto delle
radiazioni emesse dal così detto corpo nero, difficoltà conclamata
all'alba del 900. Ma proprio nel 900 il fisico Planck emette I’ ipotesi che Y energia della materia non sia suscettibile di scambi per
quantità continue, ma avvenga a salti, a gradini, a scatti, per
mezzo di piccole quantità indivisibili, le quali però debbono essere
multiple di una energia elementare, detta quanto d'energia. La
nuova idea passa subito attraverso la feconda mente di Einstein,
che la estende al fenomeno fotoelettrico, coi quanti indivisibili di
luce, cioè i fotoni, deputati al lavoro di lancio della luce verso
l'esterno, i quali sembrerebbero riporre in onore l'obliata teoria
balistica della luce; nè qui si arresta l'indagine dell’ Einstein, che,
in una ulteriore elaborazione, spiega certe anomalie sul calore specifico dei solidi, riguardo al quale fenomeno, come negli altri differenti e non meno salienti, fenomeno fotoelettrico e irradiazione
del corpo nero, la costante di Planck, connessa al quanto d' energia, viene determinata sperimentalmente con accordo perfetto; sorprendente concinnità di risultati, in grazia della quale la costante
di Planck viene a brillare come dominatrice nel campo della fiSica nuova.
sorgente quanto dell’ osservatore.
Conseguenza di codeste premesse si è che la misura di intervalli
spaziati
e
temporali
fra gli eventi non è più indipendente
dallo stato di moto, e che gli antichi assoluti spazio e tempo deb:
bono far luogo a un nuovo assoluto
unico: lo spazio-tempo o cronotopo.
Siffatto mondo di Einstein è stato quindi posto in nuova luce
da Minkowski, che lo considera come un continuo tetradimensionale
di eventi, rappresentabile in uno spazio a quattro dimeusioni, che
è l'insieme delle dimensioni
necessario per produrre
dello
spazio consueto, e del tempo
l’ avvenimento. Codesto spazio, tuttavia
Ma nel 912 il Bohr, riformando arditamente la geniale teoria
dell'atomo nucleare, che il Rutherford aveva eretto pochi anni
prima, presta all'atomo stesso un nucleo centrale di massa materiale e carica positiva, il protone, coi satelliti che gli ruotano intorno, gli elettroni, aventi carica negativa e massa nulla, ed applica alla sua ipotesi la teoria dei quanti di Planck, estesa da Einstein. Il nuovo quadro ha consentito una ulteriore determinazione
della costante di Planck, la quale coincidendo con esattezza mirabile colle altre tre già ricordate, fornisce una nuova e luminosa
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View in PDF(opens in a new window)prova che lo sguardo lanciato dall’ uomo negli ombratili ripostigli
dell'atomo si conforta di luce sicura,
Dal numero e dalla disposizione degli
elettroni
ruotanti
in
determinate orbite uttorno al nucleo (i quali adumbrano con perfetta analogia il sistema dei pianeti ruotanti intorno al sole), dipendono le proprietà dei vari elementi; conseguentemente, attraverso svariati artifici, cui soccorsero, oltre le teorie matematiche,
i metodi nuovamente aflinati della spettroscopia e gli studi più
recenti sulle scariche dei
gas
rarefutti, si è potuto costruire un
quadro completo della distribuzione orbitale degli elettroni intorno
si vari nuclei di tutti gli elementi conosciuti.
Al protone e all’ elettrone, quali unici costituenti dell'atomo,
veniva alcuni anni più tardi tolto il privilegio ormai ventenne,
perchè il Rutherford, con un bombardamento, eseguito
nel
919,
delle strutture atomiche con atomi di elio, svelava la presenza
illimitato, cioè entro di esso si procede sempre, ma è finito, vale
a dire ogni suo punto ha da ogni altro distanza finita.
Poichè Je conclusioni che precedono sembrano gettare un'ombra sospetta sul superbo edificio della meccanica newtoniana, occorre qui sottolinenre non solo che questa, nell'ordine fenomenico
che contempla, conserva intatta la sua validità; ma che le sorprendenti previsioni, ch’essa consente nel meraviglioso groviglio
dei fenomeni celesti, la porranno sempre in luce di somma conquista. Duttavia se si varcano quei confini, all’ ingresso del campo
elettromagnetico, le ipotesi del Newton dovranno essere opportunamente corrette. Uosì anche una volta si delinea il contrasto fra il
perenne fermerto evolutivo del pensiero e la rigidità degli schemi
teorici, rinnovando un urto benefico che ad ora ad ora appare
inevitabile fra gli sforzi indefessi di costruire un nuovo quadro
più trasparente della realtà.
nell'atomo di due nuovi corpuscoli, il neutrone, specie di protone
senza carica, € |’ elettrone positivo.
A questo punto l’opera indefessa di una coorte di fisici mateunico quadro l’ atomo
matici tende gli sforzi per comprendere in
di Bohr-Einstein, la meccanica quantistica e la teoria della relatività.
Frattanto questa teoria, esprimendo muovi valori dal seno di
quel
potente processo innovatore ond’ era nata, per opera dello
stesso suo ideatore, lo Einstein, estendeva a qualunque moto | assenza di significato
assoluto, che aveva prestato ai moti rettilinei
uniformi, dando così luogo a quella relatività generale, che, prendendo a sostegno, non più uno spazio euclideo, ma uno spazio tetradimensionale, dotato dì curvatura, compiva il lontano vaticinio
di Riemann e comprendeva in
ment
gravitazionali.
La
una sintesi superba anche i fenoconquista
avviene a mezzo di un nuovo
ingresso della matematica nel campo della fisica: il calcolo assoluto, che è uno dei culmini delle teorie create
per puro gusto
matematico, diventa |’ impalcatura essenziale della nuova costruzione. La quale toglie alla massa il suo carattere di invariabilità,
riducendola uguale all'energia divisa per il quadrato della velocità della luce, e pervenendo in tal modo a identificare massa ed
energia. La stessa teoria signoreggia poi, in campi diversi, posizioni
culminanti e contrastanti, e spiega, fra l'altro, Y incognita relativa
allo spostamento del perielio di Mercurio, inesplicato colla teoria
newtoniana e costituente uno scandalo per gli astronomi. La energia della luce diventa pesante a spiegare come la luce stessa sia
deviata da un campo gravitazionale,
quale è, ad esempio, quello
del sole. Il mondo
della
tetradimensionale
relatività
generale è
Mentre la teoria accennata proiettava nuova luce su fatti da
tempo inspiegati, a comporre il contrasto stridente fra la concezione dell'etere cosmico e la teoria dei quanti, nel 924 Luigi de
Broglie propone di sostituire all’iden dell' elettrone ruotante intorno al nucleo, il concetto di un'onda avente una lunghezza che
sia sottomultipla dì quella dell'orbita elettronica. Per tal via il
corpuscolo, nato quando il suo secolare nemico, l'etere cosmico,
era già stato spogliato ad opera di Maxwell, Hertz, Lorentz delle
sue iniziali caratteristiche, soccorso quindi dalle teorie della relatività 6 dei quanti, che lo stesso avversario avevano quasi soflocató fra le loro spire, nell'istante in cui egli sta per conquidere
definitivamente i) consumato antagonista, scende nd un compromesso specioso: si fa sostituire da un gruppo o pacchetto d' onde,
dotato della sua stessa velocità. Sorge così lu meccanica ondulatoria
che, pei fini proposti, può considerarsi equivalente alla cosidetta
meccanica delle matrici; la quale, a differenza della prima, vuol
fondarsi esclusivamente sui fatti, pei quali si posseggono mezzi
diretti di osservazione e di misura; mentre entrambe compongono
per sentieri diversi il dissidio sorgente fra gli schemi fondamentali
del continuo (fisica del macrocosmo), e del discontinuo (fisica dell'atomo).
Per tal modo relatività, teoria dei quanti e meccanica ondulauna nuova corrente vorrebbe sostituire la accennuta
meccanica delle matrici), costituiscono oggi un complesso armonioso,
edifizio, a struttura ed espressione essenzialmente matematiche, cui
le teorie estratte Pangeometria, Geometria di Riemann, Calcolo
assoluto, Uperatori funzionali, forgiate per puro sentimento di
toria (cui
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View in PDF(opens in a new window)estetica, hanno prestato i loro schemi, sui quali così la nuova costruzione tende a inquadrarsi mirabilmente.
A questo punto dobbiamo tuttavia notare che, se da un lato
la scienza del 900, affiancata da raflinati metodi sporimentali
e teoretici, ha potuto penetrare nei recessi del mondo ultramicroscopico e assodare la reale esistenza dei corpuscoli costitutivi
della materia, possedenti caratteristiche determinate, recentemente
lo Heisenberg, in una veduta realistica, ardita, e, in certo senso,
conclusiva, rilevava che ogni relazione concernente l' elettrone
urta contro un'impossibilitá essenziale, derivante dal fatto che
l'elettrone, sotto l'influenza dell’ esperienza stessa, risulta modificato nelle sue caratteristiche individuali, A partire da siffatta
concezione, lo Heisenberg lanciava il suo principio d'indoterminazione, inteso a dominare, nella sua singolarità, la fisica del microcosmo; «il mondo dei fenomeni corpuscolari, quale si manifesta alle nostre osservazioni, non obbedisce alla legge di casualità ». Di conseguenza, solo nel mondo macroscopico regnerebbe
lo stretto determinismo, mentre le leggi del mondo corpuscolare
dovrebbero trovare la loro espressione in criteri puramente statistici.
Senza investigare se il principio enunciato implichi un rapporto conveniente ed adeguato fra causa ed effetto, ci limitiamo
qui a rilevare il contrasto che ne deriva.
Abbiamo tentato di segnare a grandi tratti le linee salienti
dello sviluppo della matematica, considerata come istrumento euristico, per darci, in una visione panoramica, una rapida, se pure
assui incompiuta idea, della potenza dei suoi congegni, dello
slancio della sua ispirazione concettuale.
Nata da un accozzo di regole empiriche, si fibra nel genio
greco e s'innalza con repentino volo alla dignità di scienza, per
toccaro rapidamente i fastigi della speculazione geometrica: superstite dei: tempi
barbarici, negletta nella notte medioevale, si
ammanta
simbolismo orientale; si rinvigorisce coll’ algepoi
del
bra, si trasfigura colla geometria analitica, si fa sicura e dominante col calcolo infinitesimale; indi si affianen di una critica
potente a rivalutare metodi e principi, a consolidare saldamente
le basi; poi si protende indefessa a idealizzare il sensibile e a
geometrizzare
alla
realtà
il
mondo; e infine, disancorata da ogni appoggio
fisica, ricostruisce il proprio edifizio come organismo
logico autonomo, e, di nuovissime armi precinta, rientra nel campo
fisico a sovvertire le tradizionali categorie di pensiero e tende
ormai ad esprimere in una sintesi luminosa il mondo dei soli e il
micrucosmo,