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Luce

Andrea Frova

Luce

Una storia da Pitagora a oggi

Edizione: 2017

Collana: Sfere (122)

ISBN: 9788843088010

In breve

Elemento essenziale nella vita dell’universo, la luce stimola da sempre la curiosità umana più di ogni altro aspetto della natura. Gli antichi non la concepivano come indipendente dagli oggetti, limitandosi a discutere i meccanismi della visione. Dal Seicento, invece, lo studio si è spostato sull’essenza della luce, di cui si sono gradualmente comprese natura fisica e proprietà. Nell’Ottocento, Maxwell spiegò il fenomeno come propagazione di un campo elettromagnetico, ma solo con Planck ed Einstein se ne palesò il carattere duale, ossia quello insieme di onda e di quasi-particella (quanto indivisibile di energia). Il volume, oltre a raccontarne la storia e le basi scientifiche, spiega le principali applicazioni – illuminazione, led, laser, telecomunicazioni – nonché le più recenti scoperte, come la rivelazione delle onde gravitazionali, merito del laser, e si chiude con un capitolo dedicato alla luce nella pittura.


«L’arte non insegna niente, tranne il senso della vita», scriveva Henry Miller. È, in pratica, un riconoscimento che in realtà insegna molto, poco meno che tutto. Che dire allora della scienza? La scienza insegna anch’essa, non meno dell’arte, il senso della vita, ma integrato dalla cognizione dell’esistere dell’universo e del nostro esservi parte, un’infima parte.

Ciò malgrado, la maggior parte degli esseri umani nasce, cresce, matura, invecchia, scompare senza mai porsi domande sul come e sul perché della presenza dell’universo, né sulla sua sconfinata dimensione e sulla sua origine (se mai ne ha avuta una), così come sul suo essere in perenne trasformazione e sui suoi destini futuri. Che cosa significa che l’universo esiste, che è popolato di eventi, che racchiude in sé la possibilità di vita? E che cos’è la vita e che senso ha, al di là di quello che, secondo il paradosso di Henry Miller, le conferiscono l’arte e la scienza? Se nulla di tutto ciò esistesse – niente spazio e niente tempo, niente materia e niente energia, niente pieno e niente vuoto – sapremmo figurarci che cosa potrebbe trovarsi al loro posto? Il concetto di esistenza, qualcosa che sperimentiamo come quotidiana normalità, è il più oscuro e impenetrabile dei misteri: ma riusciremmo noi a concepire una non esistenza, un’assenza di tutto, vuoto incluso?

Di fronte a tale consapevolezza, l’uomo di scienza avverte lo stimolo a investigare, pur sapendo che più dettagli riuscirà a scoprire e intendere, più saranno quelli a lui sconosciuti o inspiegabili e più sarà lontana la comprensione globale della realtà. Il profano, l’uomo non toccato da questi assilli, si limita a inventare idoli che giustifichino la sua esistenza e quella del cosmo o, più semplicemente ancora, non si chiede nulla e trascorre la sua esistenza come fanno le altre specie animali. Abbiamo un illustre esempio, in Italia, di questo secondo genere di atteggiamento, ed è Benedetto Croce, il quale però, essendo filosofo e scrittore, ben convinto del suo “sapere”, non si peritò di ingaggiare una personale battaglia contro la conoscenza scientifica. Tra le sue tante asserzioni disfattiste, una delle più emblematiche è:

Le scienze naturali e le discipline matematiche, di buona grazia, hanno ceduto alla filosofia il privilegio della verità, ed esse rassegnatamente, o addirittura sorridendo, confessano che i loro concetti sono concetti di comodo e di pratica utilità, che non hanno niente da vedere con la meditazione del vero.

La luce è forse lo strumento più potente per tentare di rispondere a molte di queste domande, giacché è la chiave di volta della vita, dell’arte e della conoscenza. Per tale motivo l’abbiamo scelta come protagonista di questo libro, che racconta le sue vicende lungo i millenni in cui è stata elemento di attenzione da parte del genere umano. A partire dall’antichità, quando i filosofi della natura elaboravano su di essa congetture mistiche o fantasiose e le ipotesi sul fenomeno luminoso si riducevano essenzialmente a ipotesi sulla visione, per venire alla seconda metà dello scorso millennio, allorché si cominciò a riconoscere alla luce una natura fenomenologica indipendente dagli oggetti che da essa traevano visibilità. E si discusse a lungo con toni aspri se fosse costituita di corpuscoli (punto di vista di Newton) o di onde (Hooke e Huygens). Per passare poi alle grandi scoperte del Sette-Ottocento, che della luce cominciarono a illustrare le proprietà, descrivendone, grazie alla teoria di Maxwell, il carattere (immateriale) di onde elettromagnetiche in propagazione. Giungendo, infine, alla rivoluzione novecentesca della meccanica quantistica, che spiega come la luce sia in realtà un’entità bifronte, riassumente in sé la duplice natura di onda e di corpuscolo.

Accanto a tale progresso delle conoscenze, troveremo modo di parlare di tante straordinarie applicazioni, che spesso sanno di magico, dai led ai laser, dalle fibre ottiche alle microtelecamere ultrasensibili, dalla trasmissione di informazione su veicolo ottico alla memorizzazione di dati in veste luminosa. È tramite un gioco di fasci di luce laser, ad esempio, che poco tempo fa è stata confermata l’esistenza delle onde gravitazionali previste dalla relatività generale di Einstein.

Un soggetto, dunque, davvero emblematico, la luce, di come e quanto la scienza, e l’ottica in particolare, pervada oggi le nostre vite, talvolta anche in modo inquietante.

Indice

Ringraziamenti 
Introduzione

1. Gli antichi 
2. Leonardo, Keplero e Cartesio 
3. Robert Hooke, il Leonardo inglese 
4. Huygens e la luce come onda 
5. La rivoluzione di Newton 
6. Contributi dal Settecento avanzato 
7. Diffrazione e interferenza della luce 
8. La polarizzazione della luce 
9. La velocità della luce 
10. Visione a colori e illusioni ottiche 
11. Il campo elettromagnetico 
12. Transizioni elettroniche nell’atomo 
13. La scoperta dei quanti di energia 
14. Fonti d’illuminazione attraverso i tempi 
15. Esperienze e applicazioni odierne 
16. La luce nell’esplorazione dell’universo 
17. Pittura è luce

Premi Nobel assegnati a lavori nel campo della luce 
Bibliografia