Dal libro di L. Viennot Raisonner en physique De Boeck1996 cap. 1 - 2
"L’ESSENZIALE IN FISICA: ASTRAZIONE E COERENZA
La fisica costruisce i suoi oggetti. Indubbiamente la caduta dei corpi,
l’alternanza giorno-notte, lo scorrere di un fiume sono dei fenomeni naturali e anche
oggetti di studio per la fisica. Ma questo non significa che la natura suggerisca
direttamente cosa bisogna guardare nei fenomeni per capirci qualcosa.
La definizione delle grandezze fisiche oggi in uso rivela un processo di astrazione
considerevole.
Si impiega di solito il termine modellizzazione per indicare questa messa in
corrispondenza tra il reale e quello che si decide di estrarvi e di rappresentare.
Questo si fa per mezzo di misure eseguite con apparecchi costruiti (gli
acchiapparaggi ad esempio), i cui risultati sono sfruttati nel quadro di una teoria
(l’ottica geometrica, la meccanica celeste) e discussi dal punto di vista della
loro coerenza con essa.
Un gioco complesso di aggiustamento reciproco tra teoria e risultati segna
l’evoluzione della scienza e permette di costruire una descrizione più coerente
dei fenomeni e delle predizioni più affidabili.
L’operazione richiede sempre una semplificazione del reale.
Questa si può fare attraverso il pensiero. Per esempio si può studiare il
movimento di un oggetto senza tener conto dell’effetto dell’aria su di esso.
Ma si può anche semplificare il reale "preparandolo". Per le
esplosioni delle supernovae o le eruzioni vulcaniche questo non è possibile, ma tutta la
fisica da laboratorio è una fisica del reale "preparato", una sorta di messa in
scena della realtà che ha lo scopo di farla parlare in un linguaggio imposto."
Il nostro percorso didattico (con voi e poi con i ragazzi) suggerisce di partire sempre
dall’osservazione del reale con gli occhi del senso comune, per rendersi conto che la
realtà si può guardare da diversi punti di vista, con diversi scopi, tra cui quello
scientifico che poi via via impareremo a comprendere e a maneggiare sempre più.
Al processo di semplificazione col pensiero (guardiamo separatamente cosa fa la
luce e cosa vede l’occhio, guardiamo un oggetto esteso come un insieme di oggetti
puntiformi, ecc.) affianchiamo subito diverse esperienze di laboratorio in cui osserviamo
il reale dopo averlo "preparato".
Il laboratorio che vi abbiamo presentato è quello che si chiama "laboratorio con
materiale povero".
Si intende con questo termine non tanto e non solo che si tratti di materiale non
troppo costoso, ma che si tratti di materiale in cui il processo di "preparazione del
reale" sia esplicito ed accessibile a insegnanti e studenti. Spesso le
apparecchiature del laboratorio più tradizionale (il banco ottico, le sorgenti
"raffinate" ecc.) permettono misure più precise ma danno preconfezionato il
processo di "messa in scena" del reale che è invece a mio avviso non solo uno
strumento del capire scientifico, ma anche uno dei suoi scopi. Questo non vuol dire che
dove ci siano le possibilità non si affianchi o si faccia seguire al laboratorio con
materiale povero anche un laboratorio più tradizionale o addirittura con strumenti
on-line (nel nostro caso ad esempio per la misura dell’intensità luminosa).
Prosegue la Viennot: "Parlare di semplificazione può stupire quando si
consideri la giungla di apparecchi pieni di cavi e che funzionano sotto la sorveglianza
stretta di un’informatica onnipresente. Ma tutto questo poggia su un’idea
precisa. Rendere conto della complessità dei fenomeni fisici attraverso il numero più
piccolo possibile di grandezze e relazioni. Senza dubbio ci sono dei rischi ad
estendere abusivamente ad altre complessità questo metodo (ad esempio l’insegnamento
e l’apprendimento?) o le sue pretese di riuscita. Ma in fisica i successi sono
davanti agli occhi di tutti."
Il procedere scientifico implica soprattutto un’esigenza di generalità e coerenza.
Una legge fisica non sarebbe tale se si applicasse solo qualche volta e senza sapere bene
perché. Si cerca di raggiungere contemporaneamente la maggior generalità possibile e
nello stesso tempo di definire gli eventuali limiti di validità delle relazioni
che si utilizzano.
L’ottica geometrica, il modello di propagazione rettilinea della luce per raggi,
è molto valida per interpretare spiegare e predire molti dei fenomeni della vita
quotidiana e delle osservazioni e misure che è possibile fare sia in ambiente esterno che
in laboratorio (sole, luci e ombre ecc.) ma vale entro certi limiti (ad esempio: oggetti e
fori "non troppo piccoli") fuori dei quali bisogna ricorrere a teorie e modelli
più complessi (dall’ottica ondulatoria alla meccanica quantistica e ai fotoni).
Semplificazione ragionata, astrazione, messa in coerenza: questi sono i tratti
caratteristici della fisica (delle scienze?)
