I PROTAGONISTI

I Protagonisti della Fisica: (da sinistra)
Galileo Galilei, Isaac Newton, Albert Einstein

GALILEO GALILEI

Galileo Galilei

« 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 son 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 laberinto. »                                                                                (Galileo Galilei, Il Saggiatore, Cap. VI)

Galileo Galilei (Pisa,15 febbraio 1564-Arcetri, 8 gennaio 1642) è stato un fisico, filosofo, astronomo e matematico italiano, padre della scienza moderna. Il suo nome è associato ad importanti contributi di dinamica e in astronomia -fra cui il perfezionamento del telescopio, che gli permise importanti osservazioni astronomiche -e nell'introduzione del metodo scientifico (detto spesso metodo galileiano o metodo scientifico sperimentale).
Di primaria importanza furono il suo ruolo nella rivoluzione astronomica e il suo sostegno al sistema eliocentrico e alle teorie copernicane. Sospettato di eresia e accusato di voler sovvertire la filosofia naturale aristotelica e le Sacre Scritture, Galileo fu processato e condannato dal Sant'Uffizio, nonchè costretto, il 22 giugno 1633, all'abiura delle sue concezioni astronomiche.

IL TELESCOPIO

La grande intuizione di Galileo è stata quella di creare un rapporto biunivoco tra scienza e tecnica. Grazie all'invenzione del cannocchiale (o per meglio dire, telescopio), ha potuto osservare i fenomeni al di fuori della Terra, analizzando astri, pianeti e stelle. Una volta costruito il telescopio, Galileo ha osservato, come prima cosa, la Luna: ha visto l'alba e il tramonto sulla Luna, ha osservato la metà chiara e la metà scura, ha notato la presenza di montagne sulla superficie lunare. Successivamente ha osservato le fasi di Venere. Tra le sue prime scoperte ci fu l'individuazione di piccoli pianeti intorno a Giove, che vennero chiamati "Satelliti Medicei", per dedicare la scoperta alla famiglia dei Medici. Questi satelliti che giravano intorno a Giove confutavano la tesi che tutti i pianeti girassero intorno alla terra. Questa scoperta è stata molto importante per l'imporsi della teoria copernicana del moto planetario: secondo la cosmologia di Aristotele c'era un unico centro del moto (la Terra), attorno al quale ruotavano tutti i corpi celesti; Copernico invece sosteneva che la Terra si muoveva intorno al Sole e la Luna attorno alla Terra e quindi che ci fossero due centri del moto.

 Obiettivo del cannocchiale con
il quale Galileo scoprì i satelliti
di Giove (Firenze,Museo di Storia della Scienza)

PENDOLO

Un orologio a pendolo
(Museo di Storia della Scienza,Firenze)

Galileo era molto interessato ad un approccio di tipo matematico alla questione del moto; egli incomincio' fin da giovane ad analizzare criticamente la fisica aristotelica che gli era stata insegnata, attraverso la sperimentazione diretta sugli oggetti del proprio studio.
Si dice che Galileo intraprese lo studio del moto del pendolo nel 1581, dopo aver osservato il moto di oscillazione di una lampada sospesa nella Cattedrale di Pisa, citta' nella quale compi' gli studi universitari. Egli si accorse che il periodo di oscillazione di un pendolo e' indipendente dalla sua ampiezza, fenomeno detto "isocronismo" del pendolo, e cerco' di trovare le relazioni tra la lunghezza e il peso del pendolo e il suo periodo. In realtà, un pendolo e' strettamente isocrono soltanto se le sue oscillazioni sono di piccola ampiezza, come fu scoperto da Huygens pochi decenni piu' tardi.
Un pendolo pote' quindi essere usato come strumento per misurare gli intervalli di tempo, trovando applicazione per esempio in medicina, come misuratore delle pulsazioni cardiache.
Molti anni piu' tardi, nel 1641, Galileo propose l'utilizzo del pendolo come meccanismo regolatore degli orologi, e ne abbozzo' un progetto. Tuttavia, ormai vecchio e cieco, non riusci' a realizzarlo, e l'orologio a pendolo venne costruito solo nel 1657, da Christiaan Huygens. 

Biografia: GALILEO GALILEI

ISAAC NEWTON

Isaac Newton

Sir Isaac Newton (Woolsthorpe-by-Colsterworth, 4 gennaio 1643 – Londra, 31 marzo 1727[1]) è stato un matematico, fisico ed alchimista inglese. Citato anche come Isacco Newton, è considerato una delle più grandi menti di tutti i tempi. Fu Presidente della Royal Society.

Universalmente noto soprattutto per il suo contributo alla meccanica classica — è noto agli scolari di tutto il mondo l'aneddoto di Newton e la mela — Isaac Newton contribuì in maniera fondamentale a più di una branca del sapere. Pubblicò i Philosophiae Naturalis Principia Mathematica nel 1687, nella quale descrisse la legge di gravitazione universale e, attraverso le sue leggi del moto, creò i fondamenti per la meccanica classica. Newton inoltre condivise con Gottfried Wilhelm Leibniz la paternità dello sviluppo del calcolo differenziale o infinitesimale.

Newton fu il primo a dimostrare che le leggi della natura governano il movimento della Terra e degli altri corpi celesti. Egli contribuì alla Rivoluzione scientifica e al progresso della teoria eliocentrica. A Newton si deve anche la sistematizzazione matematica delle leggi di Keplero sul movimento dei pianeti. Oltre a dedurle matematicamente dalla soluzione del problema della dinamica applicata alla Forza di gravità (problema dei due corpi) ovvero dalle omonime equazioni di Newton, egli generalizzò queste leggi intuendo che le orbite (come quelle delle comete) potevano essere non solo ellittiche, ma anche iperboliche eparaboliche.

Newton fu il primo a dimostrare che la luce bianca è composta dalla somma (in frequenza) di tutti gli altri colori. Egli, infine, avanzò l'ipotesi che la luce fosse composta da particelle da cui nacque la teoria corpuscolare della luce in contrapposizione ai sostenitori della teoria ondulatoria della luce, patrocinata dall'astronomo olandese Christiaan Huygens e dall'inglese Young e corroborata alla fine dell'800 dai lavori di Maxwell e Hertz. La tesi di Newton trovò invece conferme, circa due secoli dopo, con l'intuizione del "quanto d'azione" di Max Planck e i lavori di Einstein sull'interpretazione dell'effetto fotoelettrico e la conseguente introduzione del quanto di radiazione elettromagnetica, il fotone.

TELESCOPIO RIFLETTORE

(configurazione newtoniana)

Il telescopio riflettore è un tipo di telescopio che raccoglie la luce per mezzo di uno specchio parabolico, concentrandola sul fuoco della parabola, dal quale può essere osservata, fotografata o analizzata mediante strumenti. Più semplici da costruire e più efficaci rispetto ai telescopi a rifrazione, sono oggi i telescopi più utilizzati per l'osservazione ottica.

Newton costruì un telescopio riflettore che usa un grande specchio concavo per far convergere i raggi luminosi in un altro specchietto più piccolo inclinato di 45° così che esso li diriga nell'oculare. Per via dello specchio concavo l'immagine dell'oggetto è notevolmente ingrandita senza la benché minima aberrazione cromatica. Newton stesso costruì degli esemplari di questo telescopio che risultarono più piccoli e potenti degli altri telescopi di allora.  

     ISAAC NEWTON, Telescopio riflettore, 1671-1766 

(Ferro, ottone, legno, replicaOpera Laboratori Fiorentini)

Nel 1668 Newton realizzò un piccolo telescopio riflettore capace di circa 35 ingrandimenti. Era composto da uno specchio concavo parabolico e uno specchietto piano, il quale deviava i raggi luminosi lateralmente verso l'oculare.

Biografia: ISAAC NEWTON

ALBERT EINSTEIN

Albert Einstein

Albert Einstein (Ulma, 14 marzo 1879 – Princeton, 18 aprile 1955) è stato un fisico e filosofo tedesco naturalizzato svizzero, divenuto in seguito cittadinostatunitense.La grandezza di Einstein è consistita nell'aver mutato per sempre il modello istituzionale di interpretazione del mondo fisico: nel 1905, l'anno ricordato comeannus mirabilis, Einstein pubblica tre articoli a contenuto fortemente innovativo, riguardanti tre aree differenti della fisica:

• dimostra la validità della teoria dei quanti di Planck tramite l'effetto fotoelettrico dei metalli; 
• fornisce una valutazione quantitativa del moto browniano e l'ipotesi di aleatorietà dello stesso; 
• espone la teoria della relatività ristretta, che precede di circa un decennio quella della relatività generale. 

Nel 1921 ricevette il Premio Nobel per la Fisica per i suoi contributi alla fisica teorica e specialmente per la sua scoperta della legge dell'effetto fotoelettrico" e la sua fama dilagò in tutto il mondo: era un successo insolito per uno scienziato e, durante gli ultimi anni della sua vita, la fama di Einstein non fece che aumentare, superando quella di qualunque altro scienziato della storia. Nella cultura popolare, il suo nome divenne ben presto sinonimo di intelligenza e di grande genio.Oltre a essere uno dei più celebri fisici della storia della scienza, fu un grande pensatore e attivista in molti altri ambiti (dalla filosofia alla politica). Per il suo complesso apporto alle scienze e alla fisica in particolare è indicato come uno dei più importanti studiosi e pensatori del XX secolo.La sua immagine rimane a tutt'oggi una delle più conosciute del pianeta, e ne ha fatto e ne fa largo uso anche il mondo della pubblicità: si è giunti infatti, inevitabilmente, alla registrazione del marchio "Albert Einstein". 

EFFETTO FOTOELETTRICO

In fisica dello stato solido l'effetto fotoelettrico è il fenomeno fisico caratterizzato dall'emissione di elettroni da una superficie, solitamentemetallica, quando questa viene colpita da una radiazione elettromagnetica avente una certa frequenza.Tale effetto, oggetto di studi da parte di molti fisici, è stato fondamentale per comprendere la natura quantistica della luce.

Approfondimento:  Effetto Fotoelettrico


Biografia: ALBERT EINSTEIN