Scienziati e patrioti per l’unità d’Italia

     
   
   

Scienziati e patrioti per l’unità d’Italia

Giuseppe Filipponi

 

Nella formazione del moderno stato italiano fu cruciale l’opera di scienziati e patrioti quali Enrico Betti, Francesco Brioschi, Felice Casorati, Luigi Cremona, Eugenio Beltrami, Vito Volterra e altri che a tutti gli effetti dovrebbero essere annoverati tra i Padri fondatori dello stato Italiano, al pari di Cavour o Garibaldi. Il loro contributo fu cruciale non solo nelle guerre e insurrezioni risorgimentali ma soprattutto in seguito, quando come disse Massimo D’Azeglio: “dopo aver fatto l’Italia occorre fare gli italiani”.
Enrico Betti

Spesso nella storia recente si trovano esempi simili di scienziati patrioti come il circolo di Benjamin Franklin in America, dei fratelli Humbold e poi della scuola di Gottinga in Germania, per non parlare del gruppo dell’École Polytechnique di Monge e Carnot, il cui motto era «Pour la Patrie, les sciences et la gloire».
Molti degli scienziati italiani dell’ottocento che abbiamo prima menzionato combatterono direttamente nelle guerre risorgimentali e dopo l’unificazione nazionale si impegnarono a sviluppare la nazione come una moderna potenza industriale scientifica e militare.

Il famoso matematico tedesco Felix Klein nel suo libro Sviluppo delle matematiche del 19esimo secolo descrive il ruolo della scuola matematica italiana di Betti e Casorati sottolinenando come la pur intensa attività didattica e produzione scientifica non limitò l’attività politica dei suoi principali esponenti. Sia prima che dopo l’unità d’Italia essi ricoprirono infatti cariche pubbliche nel governo e nel parlamento della nuova nazione.  Klein tra l’altro si rammarica del fatto che nessuna delle grandi menti scientifiche di Gottinga da Gauss a Riemann avesse mai avuto la
Felice Casorati

 possibilità di organizzare in prima persona non solo la politica dell’istruzione ma in parte anche quella economia e dell' industria della nazione tedesca. Come vedremo Bernard Riemannm, per pochi anni purtroppo a causa della sua morte prematura, fu il legame diretto tra la scuola degli scienziati di Gottinga e il gruppo di matematici italiani intorno a Betti, Brioschi e Casorati in particolare.

La grande scuola fisco-matematica italiana

 
Nel 1858 Francesco Brioschi, Enrico Betti e Felice Casorati compirono un viaggio in Germania e in Francia, con lo scopo di annodare relazioni scientifiche. I contatti di gran lunga più fruttuosi furono quelli con i matematici tedeschi a Berlino, dove si era trasferito da poco Weierstrass, e soprattutto a Gottinga, dove incontrarono Riemann. Quest'ultimo soprattutto ebbe una grande influenza su Betti e Casorati, rinforzata dai soggiorni di Riemann a Pisa negli anni 1863-65 dove andava a curarsi. Sotto l'influsso di Riemann sia Betti che soprattutto Casorati si dedicarono  allo studio delle funzioni di una variabile complessa
Francesco Brioschi

un campo che fin allora era stato quasi totalmente trascurato in Italia, e diedero contributi di rilievo all’ avanzamento delle teorie matematiche, in particolare Casorati dimostrò quello che oggi è noto come il teorema di Casorati-Weierstrass, che in un punto di discontinuità, una funzione ammette come valori tutti quanti i numeri. Dalla dimostrazione si evince che Casorati voleva dimostrare, e dimostra, che si possono trovare valori della funzione arbitrariamente vicini a ogni numero complesso. Lo stesso Klein nell’opera citata, si riferisce ai lavori di Casorati, in particolare al Volume Primo “La teorica delle funzioni di variabili complesse esposta dal dott. Felice Casorati, prof. di Calcolo differenziale e integrale nella R. Università di Pavia.” Pavia, Tipografia Fusi, 1868, come l’opera in assoluto senza dubbio più vicina alle idee di Riemann. Lo stesso Betti esplicitamente riferisce che il contributo di B. Riemann fu importantissimo per la scuola italiana fisico-matematica, decisivo per fargli abbandonare i metodi prettamente algebrici fino ad allora usati e procedere con una nuova impostazione fisico–geometrica.
Betti e Beltrami sono ricordati nella storiografia della scienza come i maestri della teoria dell’elasticità. Riassumiamo qui alcune idee di Beltrami (della stessa età di Klein), della generazione immediatamente seguente a Betti, Cremona e Casorati per mostrare il contrito scientifico che questa scuola italiana ha dato a tutto il mondo.
 
Secondo Beltrami, l'universo non è sempre euclideo; egli in più occasioni studiò la trasmissione dei fenomeni elettrici, magnetici ed elettromagnetici assumendo che lo spazio fosse dotato di curvatura. In particolare Beltrami supponeva che l'etere (il concetto di etere elastico di Maxwell che riempie lo spazio e permette i fenomeni elettromegantici) riempisse uno spazio sferico, pseudosferico o euclideo a seconda del fenomeno fisisco che vi aveva luogo. Gli strumenti matematici indispensabili allo studio degli spazi non euclidei erano stati introdotti da Riemann nella sua lezione di abilitazione tenuta nel 1854 , Le ipotesi su cui si basa la geometria. Dove Riemann,
Eugenio Beltrami

introdussse i  concetti  di varietà e di curvatura, dà l'avvio a uno studio della geometria differenziale allo scopo di spiegare la propagazione delle forze in uno spazio con curvatura costante. Beltrami generalizzò le definizioni e i risultati fondamentali delle teorie del potenziale e dell'elasticità applicando le procedure  sviluppate da Riemann.
 
L’Idea di Beltrami era quella di spiegare le forze elettriche e magnetiche e  a questo scopo si proponeva di determinare le tensioni dell'etere elastico affinché quest'ultimo fosse in grado di propagarle. Secondo Beltrami l'universo “collaborava” alla propagazione di tali forze mediante una variazione della curvatura, il che dimostra che per lui le varietà riemanniane, oltre a rappresentare un concetto essenziale nella geometria differenziale, avevano un ruolo rilevante anche nella fisica. Un punto di vista confermato più tardi con la teoria della relatività di Einstein. Nella memoria “Sull’interpretazione meccanica
Bernard Riemann

 delle equazioni di Maxwell” del 1886 Beltrami dimostrò inoltre che utilizzando l’ipotesi dell’etere elastico di Maxwell è possibile spiegare la propagazione del potenziale elettrico e magnetico solo se la configurazione geometrica (topologica) è semplicemente connessa, fallisce invece negli altri casi. Il chef a intravedere una critica all’idea “troppo meccanicistica” dell’etere elastico, poi abbandonata con l’affermazione dellat eoria della relatività.
Le opere di Betti e Beltrami si muovono quindi lungo un percorso teorico che, dalle ricerche di Gauss e di Riemann sulla geometria differenziale, conduce al calcolo tensoriale di Ricci e Levi Civita, calcolo che sarà quindi usato  da Einstein per sviluppare la teoria della relatività.
Riemann aveva sviluppato la teoria delle funzioni a variabili complessa proprio per trattare in modo unificato fenomeni idrodinamici, elettrodinamici e quelli relativi alla trasmissione del calore. Anche Helmholtz nel 1858 aveva pubblicato una nota in cui rilevava l’analogia de moto vorticoso di un fluido con il campo elettromagnetico. Egli si concentrò però sui principi di conservazione dell’energia del moto vorticoso, Beltrami invece studiò le varie configurazioni dei vortici fluidodinamici con una impostazione simile ai primi ingegneri aeronautici che studiavano il movimento dell’aria intorno alle ali di un aereo. Nella Memoria del 1889 Considerazioni idrodinamiche, Beltrami indagò le configurazioni in cui le linee di flusso e quelle vorticali sono sempre parallele, ovvero quelle configurazioni in cui, nel campo ellettrodinamico, la forza di Lorenz e nulla e la corrente elettrica e libera da forze. Egli da un punto di vista teorico dimostrò che il caso poteva essere reale e descrisse la configurazione di questi vortici che chiamò elicoidali. Configurazioni che come dimostrò il Prof. W. Bostik nel periodo recente sono facilmente individuate nei plasmi ad alta energia che tendono a formare filamenti “force-free” molto densi. Una importante linea di ricerca per la fusione nucleare nel campo delle macchine toroidali compatte.

Scienziati e patrioti

 
l giovanissimo Enrico Betti combatté a Curtatone nel battaglione degli studenti pisani guidati dal loro professore Mossotti; Cremona fu uno dei principali organizzatori della difesa di Venezia contro gli Austriaci; Brioschi fu uno dei leader della famosa insurrezione che va sotto il nome delle “cinque giornate di Milano”. Assai nota è l’intensa attività politica e patriottica di Casorati, Matteucci, Pacinotti, nelle insurrezioni risorgimentali, o che come Mossotti furono costretti all’esilio a Londra e poi in Argentina. Nel periodo che va dal 1840 al 1860 i “Congressi annuali degli scienziati italiani” divennero centri di cospirazione patriottica tanto pericolosi che nel 1850 furono emanati due ordini, uno del governatore del Lombardo-Veneto e l’altro dalla Curia vaticana per vietarne la partecipazione ai rispettivi cittadini. Questo era il periodo in cui Cavour era riuscito ad imporre al Piemonte un programma economico di industrializzazione forzata, il cosiddetto decennio cavouriano, 
Antonio Pacinotti

un programma che mise il Piemonte in grado di competere militarmente con l’Austria e sostenere l’unificazione nazionale. .Il progetto di Cavour era chiaro edificare dopo l’unificazione i principali centri educativi e iniziare l’industrializzazione del paese basandola sulle tecnologie allora più avanzate come l’energia elettrica. “L’Italia ha nella forza delle acque che scendono dalle alpi più energia di quella di cui può disporre l’Inghilterra con il carbone delle sue miniere” disse Cavour nel celebre discorso fatto al Parlamento piemontese nel 1855, in occasione del quale annunciò il grande progetto del traforo del Moncenisio.
Dopo il 1960 con la formazione dello Stato unitario gli scienziati patrioti che avevano lottato e contribuito grandemente all’unificazione del paese erano gli uomini destinati a realizzare il disegno di Cavour; diventarono gli artefici di una sorta di Progetto Italia volto a trasformare il paese e la sua popolazione da uno stato semifeudale basato sull’agricoltura di sussistenza in una moderna nazione industrializzata. Ferrovie, trafori, elettricità, espansione edilizia, riorganizzazione dell’amministrazione dello stato, dell’esercito e del sistema di istruzione furono le immediate direttrici.
Il contribuito dato dagli scienziati italiani allo sviluppo delle tecnologie elettriche, fino ad allora usata solo per l’illuminazione, fu decisivo. Dobbiamo ad essi se l’elettricità divento anche forza motrice per l’industria. Si dice che l’allora giovanissimo Pacinotti, allievo di Mossotti a Pisa, avesse inventato, quello che fu poi chiamato l’anello di Pacinotti, durante la battaglia di Goito contro gli austriaci.
Era gia noto allora il principio del trasformatore: l’energia elettrica alternata prodotta per via idroelettrica in prossimità di grandi dighe(necessariamente costruite nelle zone alpine o appenniniche) poteva quindi essere trasportata efficacemente a distanza per diverse decine di chilometri per essere utilizzata. Mancava tuttavia un sistema efficiente per trasformare tale energia elettrica in forza motrice: i motori sviluppati erano poco efficienti e cosi anche la trasformazione della corrente alternata in continua. Per questi motivi l’elettricità era utilizzata quasi esclusivamente per l’illuminazione. C’era anche una polemica nell’ambiente scientifico, Lord Kelvin, si opponeva ad ogni ricerca in questo senso sostenendo che ogni utilizzo dell’elettricità al di fuori dell’illuminazione poteva essere dannoso per il corpo umano. Il che ricorda le moderne polemiche sul nucleare e il riscaldamento globale. Fu Galileo Ferraris nel 1888, studente di Enrico Betti, che ideò il motore basato sul campo magnetico rotante, un motore molto efficiente alimentato direttamente dalla corrente elettrica alternata.
Malgrado questo successi tecnologici il decollo industriale della nuova nazione italiana incontrò notevoli ostacoli soprattutto da un punto di vista finanziario, e fu limitato lo sviluppo di un’industria di base siderurgica e meccanica diversamente da quanto avvenne nei paesi più avanzati in Europa.
Un nutrito gruppo di scienziati patrioti riuscì però a prendere in mano le redini del sistema educativo del nuovo stato italiano. Enrico Betti divento Segretario Generale del Ministero dell’Istruzione, Luigi Cremona ne diventò ministro, furono eletti Senatori sia Brioschi che Casorati.
Brioschi fondò il Politecnico di Milano, Cremona la Scuola di Ingegneria di Roma, Betti ampliò la Scuola Normale di Pisa., fu fondato il Politecnico di Napoli e allargato quello di Torino insieme a quello di Bologna e all’Università di Pavia. Il Politecnico di Milano e quello di Torino diventarono centri propulsivi per l’intera economia nazionale. Per far solo un esempio nel 1883 fu costruita vicino Milano ad opera di Giuseppe Colombo, successore di Brioschi al Politecnico di Milano, la prima centrale elettrica europea.

La Scuola di via Paniseperna a Roma e il centro di Guidonia

La Scuola di via Paniseperna
Possiamo dire che la scuola di fisica-matematica italiana ha sempre avuto in tutta la prima metà del novecento, grande importanza, e grandi riconoscimenti anche in campo internazionale.
Tutti conoscono il ruolo di Enrico Fermi nelle prime ricerche sulla fisica nucleare .
Grande merito va a Fermi e al suo gruppo di giovani scienziati, Rasetti, Amaldi, Segrè, D’Agostino, Pontecorvo e Majorana. E grande merito va anche a Orso Mario Corbino, fisico sperimentale dell’università di Messina, allora ministro della pubblica istruzione che realizzò le condizioni favorevoli per la nascita della Scuola di Roma. Facendo ottenere ai giovani più promettenti, allora emeriti sconosciuti, borse di studio e cattedre universitarie di assoluto prestigio.
Fece istituire a Roma la prima cattedra di Fisica Teorica, sulla quale chiamò Fermi nel 1926, e la cattedra di Spettroscopia sulla quale chiamò Franco Rasetti nel 1930, dopo averlo fatto trasferire già nel 1926 come aiuto assistente da Firenze a Roma. Corbino non si limitò ad assicurare ai suoi giovani l'appoggio istituzionale ma ne seguì da vicino le ricerche.
Per il gruppo dei "ragazzi di Via Panisperna" fu chiaro che lo studio del nucleo atomico era il campo più promettente della fisica, i vari membri si recarono in laboratori all'estero per apprendervi le tecniche sperimentali necessarie per condurre esperimenti di fisica nucleare. Sul finire del 1933 Fermi elaborò la teoria del decadimento beta, in assoluto il suo lavoro teorico più importante e all’inizio del 1934 pensò che il modo migliore per produrre la radioattività artificiale dovesse consistere nell'impiegare come proiettili i neutroni (scoperti solo due anni prima da J. Chadwick) che essendo elettricamente neutri non subiscono la repulsione coulombiana del nucleo. Dopo alcuni tentativi infruttuosi, egli ottenne prima della fine del mese un risultato positivo nel fluoro e nell'alluminio, utilizzando una sorgente di neutroni del tipo radon-berillio (le particelle alfa emesse dal radon sono assorbite dal berillio che si trasforma in carbonio con l'emissione di un neutrone veloce).
Fermi ne iniziò uno studio sistematico con tutto il gruppo di giovani scienziati.
Durante i mesi di aprile, maggio e giugno 1934 furono irraggiati 62 elementi e in 37 fu osservato almeno un nuovo atomo (nucleo) radioattivo. Complessivamente furono individuate 50 nuove specie di nuclìdi radioattivi
A seguito di alcune anomalie manifestatesi nell'attivazione dell'argento (la cui radioattività indotta variava fortemente a seconda dei materiali che si trovavano in prossimità del campione da attivare e della sorgente di neutroni), nell'ottobre 1934 Fermi e collaboratori scoprirono che per urti successivi contro i nuclei dell'idrogeno di un materiale idrogenato i neutroni vengono notevolmente rallentati e che i neutroni lenti così prodotti sono fino a cento volte più efficaci dei neutroni veloci nel produrre le reazioni nucleari di cattura radiativa.
Il lavoro intensissimo dei "ragazzi di Via Panisperna" sulla fisica del neutrone proseguì nel 1935, ma sul finire di quell'anno Rasetti si recò in America, Pontecorvo a Parigi, Segré come professore a Palermo. Fermi e Amaldi proseguirono le ricerche, scoprendo l'assorbimento risonante dei neutroni da parte di certi nuclei. Fermi formulò in questo periodo la teoria del rallentamento dei neutroni che conteneva molte delle idee fisiche e dei metodi matematici che saranno alla base della teoria dei reattori nucleari.
Sul finire del 1938, poco dopo la promulgazione in Italia delle cosiddette leggi razziali, Fermi si recò a Stoccolma per ricevere il premio Nobel, conferitogli per i suoi fondamentali contributi alla fisica dei neutroni, e di lì proseguì per gli Stati Uniti dove si stabilì (prendendo la cittadinanza nel 1944). La decisione di emigrare da parte di Fermi fu presa perché sua moglie, Laura Capon, era ebrea.

Il centro di Guidonia
Antonio Ferri ; una delle gallerie del vento costruita negli Stati Uniti con il suo contributo

Eravamo nel 190 , i fratelli Wrught non avevano ancora volato ma in italia il maggiore Moris a Roma aveva gia impiantato la prima Galleria del vento. Nel 1914 fu quindi costruita la grande galleria a doppio ritorno a Lungotevere Michelangelo a Roma. Dalla sua bocca di 2 metri usciva un vento a 200 Km/h Nessun aereo aveva mai volato ancora a tale velocità. Essa diventò oggetto di visite dei tecnici di tutto il mondo che venedo a roma ne riportavano l’indirizzo sul taccuino insieme a San Pietro e il Colosseo.
Cosi scrive Gaetano Arturo Crocco in un saggio sulla storia dell’aeronautica in Italia per dimostrare come il nostro paese primeggiasse negli studi e nelle ricerche in questa disciplina fino alla seconda guerra mondiale. Behli anni 19, 1920 , 1921 gliidrovolanti italiani vinsero ripetutamente la coppa internazionale Schneider per l’alta velocità Insieme a Ferrari a Torino e Pistoleri a Pisa, Gaetano Arturo Crocco fu il padre della scuola di gasdinamica italiana che insieme a quella di Prandtl e Busemann in Germania pose negli anni 30 le basi per il volo supersonico.
Nel 1935 Crocco organizzo il Congresso Volta sulle alte velocità in Aviazione a Roma dove Prandtl parlo della portanza supersonica e Busemann presento l’ala supersonica, “sottile come una lamentta” riferisce Crocco.
Pezzo forte della conferenza fu la visita al Centro Studi e Sperimentazioni Aeronautiche Militare Italiana di Guidonia (vicino Roma) dove sotto la direzione del generale Arturo Crocco l’Aeronautica italiana aveva realizzato il centro di ricerche più importante al mondo.
Nel centro erano istallate 4 gallerie del vento subsoniche , una stratosferica, e la più grande galleria supersonica allora esistente al mondo.
La galleria fu costruita da Antonio Ferri e Luigi Crocco (figlio di Gaetano Arturo) e Ferri ne diresse gli esperimenti fino al 1943.
Pochi si rendono oggi conto quanto siano stati importanti gli studi degli scienziati italiani in quegli anni per lo sviluppo dell’aeronautica in tutto il mondo.
Lo sapevano bene però gli americani che nel 1945 portarono Luigi Crocco ad insegnare all’Università di Princeton e Antonio Ferri andò prima al centro di ricerche di Langley (Virginia) e quindi all’Università di Brooklyn a New York. Esattamente come fu fatto con gli scienziati tedeschi di Peenemunde, Wernher von Braun e il suo gruppo.
Ferri appena arrivato negli USA scrisse il primo libro sul volo supersonico allora esistente a livello mondiale “Supersonic aerodynamics” giovandosi quasi esclusivamente degli studi e gli esperimenti effettuati nel centro di Guidonia che nel libro vengono riportate a centinaia.
Il libro è stato praticamente tradotto in quasi tutte le lingue del mondo, purtroppo manca solo la traduzione in italiano. In seguito Ferri riuscì a far costruire agli americani gallerie supersoniche discontinue, vincendo non poche resistenze. Questo fatto è riconosciuto come la chiave che ha poi dato agli USA la supremazia nel campo aeronautico negli anni a venire.
Ferri divento famoso negli USA, consigliere aeronautico di ben 3 presidenti. Alla fine degli anni sessanta ingaggio la battaglia per far finanziare dalla NASA e dal Pentagono un progetto per la costruzione di un velivolo transatmosferico capace di arrivare a velocità ipersoniche. Un aereo per operare sia dentro che fuori l’atmosfera fino alla orbite basse di 5-600 Km e in grado di atterrare e decollare orizzontalmente come un normale aereo.
Purtroppo il governo USA trovò il progetto troppo costoso e non fu realizzato, in seguito ne fu costruita una versione limitata, con il decollo verticale, che è lo Shuttle che conosciamo.
 

     
         
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