Faraday (A.Arons, Guida all’insegnamento della fisica)

Riporto parte di quanto si legge su Faraday e sulla basi del concetto di campo che si trovano nel libro “Guida all’insegnamento della fisica” Arons Arnold B. pag. 252-253.


La grande influenza di Faraday sul pensiero scientifico non ebbe solo origine dall’importanza delle sue scoperte sperimentali, ma anche per le sue speculazioni teoriche. Le sue ricerche lo portarono a rifiutare l’azione a istanza newtoniana nell’ambito delle interazioni elettriche e magnetiche e ad assegnare un ruolo alla linee di forza nel mezzo materiale che riempie lo spazio. Nel fare questo, egli gettò le basi per il concetto moderno di <<campo>> che fu elaborato matematicamente da Maxwell e che è divenuto uno degli elementi più saldi di tutta la fisica teorica.
Faraday nei suoi scritti, separò attentamente le congetture riguardanti l’etere e le linee di forza dai resoconti fattuali relativi ai risultati dei suoi esperimenti e presentò queste ipotesi quasi come si volesse scusare:

Faraday - Storia della Scienza
Non bisogna supporre per un momento che speculazioni di questo tipo nella filosofia naturale siano inutili o necessariamente dannose. Esse dovrebbero sempre essere considerate come dubbie e soggette a errore e a variazione, ma sono tuttavia degli ausili potenti nelle mani dello sperimentatore e del matematico, in quanto esse sono utili non solo per rendere provvisoriamente più chiara un’idea vaga, fornendole qualcosa come una forma definita che può essere soggetta all’esperimento e al calcolo, ma conducono anche, attraverso un processo di deduzione e correzione, alla scoperta di nuovi fenomeni, e provocano così una aumento e un avanzamento della verità fisica reale che, a differenza delle ipotesi che portarono a essa, diviene una conoscenza fondamentale, destinata a non essere cambiata.


Ciò nonostante, in gran parte del lavoro successivo di Faraday è evidente che per lui le linee di forza erano più che un semplice strumento euristico. Egli usò questa idea tanto e con tale successo, che giunse chiaramente a credere in linee di forza <<fisiche>>. (Vedi link.)


James Clerk Maxwell, a quei tempi giovane ricercatore presso il Trinity College di Cambridge, rimase profondamente impressionato dalla concezione di Faraday delle linee di forza. Dotato di un grande talento matematico e di una capacità di intuizione simile a quella di Faraday, egli intraprese un tentativo per sintetizzare tutti i fenomeni conosciuti dell’elettricità e del magnetismo in una teoria unificata. Nei suoi primi due lavori sull’argomento, pubblicati nel 1856 e nel 1861, egli sviluppò un elaborato modello fluidodinamico delle linee di forza di Faraday:


Riferendo ogni cosa all’idea puramente geometrica del moto di un fluido immaginario, spero di ottenere generalità e precisione e di evitare i pericoli che nascono dall’adesione prematura a una teoria per spiegare la causa dei fenomeni. Se i risultati di pura speculazione che ho raccolto risulteranno di qualche aiuto ai filosofi sperimentali nell’organizzare e interpretare i loro risultati, essi saranno serviti al loro scopo, e una teoria matura, in cui i fatti fisici verranno spiegati fisicamente, verrà formata da coloro che, interrogando la natura stessa, possono ottenere la sola soluzione vera per le questioni che vengono suggerite dalla teoria matematica.


Si noti la somiglianza tra questa annotazione e la prima parte del brano di Faraday citato prima. Nel suo primo lavoro, Maxwell usò un elaborato modello concreto che conteneva celle di fluido, vortici e <<ingranaggi di trasmissione>>. In queste pubblicazioni egli iniziò a usare i termini “campo elettrico” e “campo magnetico” essenzialmente nel loro significato moderno. Nel 1865, poi, pubblicò la versione finale della sua teoria, rifuggendo esplicitamente l’azione a distanza:


Ho preferito cercare una spiegazione [dei fenomeni elettrici e magnetici] supponendo che essi siano prodotti da azioni che avvengono nel mezzo circostante oltre che nei corpi eccitati, e sforzandomi di spiegare l’azione tra corpi distanti senza assumere l’esistenza di forze capaci di agire direttamente a notevole distanza... La teoria che propongo può perciò essere chiamata una teoria del “campo elettromagnetico” poiché essa ha a che fare con lo spazio nelle vicinanza di corpi elettrici e magnetici, e può essere definita una teoria “dinamica” poiché assume che nello spazio vi sia della materia in movimento dalla quale vengono prodotti gli effetti osservati.


La generale accettazione della teoria di Maxwell, avvenuta verso la fine del diciannovesimo secolo, segnò la transizione da un'era dominata da una filosofia dell'azione a distanza all'era presente di teorie di campo in cui la quantità di moto, l'energia e altre quantità conservate si propagano attraverso il <<campo>>.

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