Energia

di Antonio Sparzani

il Sole

il Sole

Come ci riferisce Diogene Laerzio (che scrive in greco nel III sec. d.C.), allorché nelle sue Vite dei Filosofi parla del grande Epicuro (IV-III sec. a.C.), nell’antichità, ma anche – aggiungerei – poi nel Medioevo, si dibatteva del singolare tema se il piacere fosse connesso necessariamente col movimento o se consistesse semplicemente nell’assenza di dolore (piacere catastematico, ovvero calmo e stabile). Diogene osserva che, a differenza dei Cirenaici che “non ammettono il piacere catastematico, bensì soltanto quello che consiste in un movimento”, Epicuro li “ammette entrambi, quello della mente e quello del corpo”. E infatti, entrando poi nel merito della dottrina epicurea, Diogene cita esplicitamente la seguente affermazione di Epicuro: “Infatti, l’imperturbabilità e l’assenza di dolore sono piaceri catastematici, mentre la gioia e la letizia sono viste come piaceri in movimento e in azione”. ((cito dall’ottima edizione curata da Ilaria Ramelli, Epicurea (Bompiani 2002); si tratta del frammento 2 dell’edizione Usener, p. 227 del volume curato dalla Ramelli.)) Questa locuzione “in azione” è, nell’originale, energeìa(i), dove la parola vale ‘attività’, ((i curiosi possono andare a vedere qui.)) qualcosa comunque di dinamico. Deriva ovviamente da érgon, opera, impresa, dalla stessa radice indoeuropea [wŗg] che ha dato luogo al tedesco Werk e all’inglese work, ma anche all’italiano organo, tanto per dire.

Per una singolare coincidenza, lo stesso problema, quello se il piacere richieda movimento o no, fornisce l’occasione per la prima comparsa in un volgarizzamento italiano del Tesoro di Brunetto Latini, nella storia della lingua italiana ((v. Grande dizionario della lingua italiana a cura di Salvatore Battaglia e altri, UTET, s. v. relativo.)), della parola ‘relativo’, ma, naturalmente, scusate, questa è un’altra storia, non fatemi trascendere nella relatività.

Energia, vedete, è prima di tutto una parola, che ha assunto un po’ alla volta nel linguaggio naturale un significato non rigorosamente definito, piuttosto, come spesso accade, ha individuato un campo semantico che a tutti noi è famigliare. È normale dire che per sollevare un oggetto pesante occorre molta energia, o che occorre molta forza, senza che alcuno si scandalizzi; si parla anche di energia mentale, psicologica, o di energia vitale, fino agli usi più esoterici e francamente imbarazzanti del termine, su cui né qui né altrove intenderei soffermarmi.
La fisica pesca le parole nel linguaggio comune e ne fa poi quel che pare a lei, inchiodandole, così almeno si spera, ad un significato univoco e nettamente definito. Un po’ alla volta, durante l’Ottocento, il termine appunto si specializzò a designare una grandezza fisica, che, allora come oggi, assume, a seconda dei contesti, varie forme e varie espressioni, che però mantengono tra loro una sostanziale unità. Come quando si somma il peso di un sacco di mele e quello di un sacco di melanzane: la somma dà il peso globale, anche se le mele e le melanzane sono assai diverse (ancorché ottime entrambe). Ricorderete, da qualche lontano, o forse non tanto, studio, che si parla di energia cinetica, quella legata al fatto di muoversi, e di energia potenziale (terminologia aristotelica, notate) che è l’energia che compete ad un corpo in quanto è in una situazione (posizione) nella quale gli altri corpi che gli stanno intorno possono esercitare delle forze su di esso e spostarlo, compiendo così del lavoro.
La cosa bella, o comunque interessante, di queste prime definizioni era che la somma di quei due tipi di energia rimane costante durante il movimento di un sistema di corpi meccanicamente interagenti, cosa che rende tutti i fisici assai contenti; i fisici vanno matti per le grandezze che rimangono costanti durante il movimento – che chiamano costanti del moto – perché attraverso di esse le soluzioni dei problemi si trovano più agevolmente. Quando i fisici si accorsero che, a ben guardare, in un processo reale questa energia somma di cinetica e potenziale (detta energia meccanica) non si conserva affatto (quando lasciate cadere un oggetto per terra, questo, una volta arrivato, non avrà più né energia cinetica – è fermo a terra – né energia potenziale – la gravità ha smesso di poter agire perché il corpo è ormai a terra), invece di dire che l’energia in certi casi non si conserva, preferirono dire che c’è un’altra energia di cui non s’era tenuto conto, nell’esempio sopra, l’energia termica (arrivando a terra, il corpo si è un po’ scaldato e ha scaldato la terra che ha subìto l’impatto).

Così è proseguita la storia: anche tenendo conto dell’energia meccanica e dell’energia termica l’energia totale non si conserva. Prendete la luce del Sole, che ci mette otto minuti e mezzo circa ad arrivare dal Sole a noi; questa luce ci porta calore e quindi energia, sì, ma in quegli otto minuti e mezzo durante i quali sta viaggiando – ed è quindi già partita dal Sole, ma non è ancora arrivata sulla Terra – dove sta questa energia, che noi poi ci ritroviamo sulla Terra? Dove sta? Nello spazio vuoto non c’è alcunché di ‘caldo’ che abbia un’energia termica. Ovvio, sta nei raggi, direte voi, allora però bisogna aggiungere ai tipi di energia finora noti anche quella elettromagnetica, perché i ‘raggi’ sono onde elettromagnetiche, mica sono fenomeni meccanici o termici. Ecco quindi che s’ha da aggiungere un altro termine, per mantenere in piedi l’ormai celebre e irrinunciabile ‘conservazione dell’energia’. Consiglio agli interessati di andarsi a leggere quanto dice in proposito il grandissimo scienziato francese Henri Poincaré, nel suo libro La Scienza e l’ipotesi (1902), fortunatamente ritradotto di recente :«tra le funzioni che rimangono costanti non ve n’è alcuna che possa essere espressa rigorosamente in questa forma particolare; perciò, come scegliere tra di esse quella che va chiamata energia? Non abbiamo più nulla che possa guidarci nella nostra scelta.
Non ci resta che un enunciato per il principio di conservazione dell’energia: vi è qualche cosa che rimane costante. In questa forma, esso diventa immune dagli attacchi dell’esperienza e si riduce a una sorta di tautologia.» (corsivo nell’originale, p. 195).
Insomma, un po’ deludente per chi si aspetta una definizione chiara e distinta – e generale – di una grandezza fisica, mi immagino che molti dicano, ma la scienza non è almeno capace di definire con precisione i propri termini? Se neanche il linguaggio è chiaro, come si fa, dove andremo a finire, non c’è più certezza, e via di questo passo.
E invece il bello sta proprio qui, anche nelle questioni più astratte e (apparentemente) teoretiche la scienza (la fisica non è la matematica) procede per prove ed errori, si arrangia, si precisa un po’ alla volta, le definizioni diventano sempre meglio delimitate, le affermazioni si affinano in maniera da specificare meglio il proprio campo di applicazione. Ovvero, si lancia il sasso, e poi, non si ritira proprio la mano, ma ci si deve fermare un attimo, o molti attimi, a valutare come mai il sasso è andato a finire proprio là, come si potrebbe lanciarlo meglio e così via.
Questo per dire che non è che adesso bisogna disperarsi perché non abbiamo una definizione chiara di energia, affatto, ne abbiamo molte buone approssimazioni che vanno bene, working [ricordate, vero, working, parente di ergon…] definitions, si potrebbe dire, definizioni che funzionano nella maggior parte dei casi, che sono poi quelli che abbiamo rapidamente percorso per introdurre il concetto. L’importante è forse non confonderla con altre grandezze fisiche, che hanno a che fare con la “produzione di attività”. La forza, ad esempio. Sul libro appoggiato qui sul mio tavolo agisce comunque la forza di gravità – tanto che se gli tolgo il tavolo dal di sotto, il libro cade al suolo (e se poi tolgo il suolo, ecc.) – ma nessuna energia è connessa con ciò, quella forza non sta producendo ora energia su quel libro, la produrrebbe soltanto qualora appunto levassi il tavolo, e in questo consiste l’affermazione che quel libro possiede energia potenziale.

Parentesi terra terra sulle parole dei nostri consumi domestici: anche la parola potenza sta in questo campo semantico definito vagamente dalla lingua naturale. Non suona strano dire che per sollevare un gran peso ci vuole molta potenza, ma la fisica ha accuratamente riservato per questa nuova parola un significato distinto: la potenza è l’energia (il lavoro, si dice nei manuali di fisica) erogata (o assorbita, secondo i casi) per unità di tempo. Una macchina capace di darvi 1000 J (joule, unità di misura di energia) in un’ora è meno potente di una in grado di fornirvi gli stessi 1000 J in un minuto, o in un secondo. L’unità di misura della potenza è il watt, simbolo W, che è la potenza di una macchina che fornisce un J al secondo. Un Kilowatt, simbolo Kw, è la potenza di una macchina che fornisce 1000 J in un secondo, quindi 3.600.000 J in un’ora, perché in un’ora ci sono 3600 secondi. Tra l’altro quei 3.600.000 J sono l’energia che corrisponde a 1 Kw adoperato per un’ora, il celebre Chilowattora che compare nella vostra bolletta della luce. Il vostro contatore Enel mediamente ha una potenza (massima consentita) di 3 Kw, non potete prelevare più di 3 x 3.600.000 = 10.800.000 J al secondo. Vi sembrano tanti, così, come numero, in realtà sapete anche voi che la lavatrice e il forno assieme eccedono la potenza consentita. Il joule è un’unità piccola per le necessità energetiche dell’uomo d’oggi.

3 pensieri su “Energia

  1. Bell’articolo. Ben vengano queste iniziative. Tempo fa ho dovuto sopportare l’ennesimo strafalcione di uno dei nostri politicanti: confondeva il principio di Archimede col terzo principio della dinamica. Ed e’ uno che ha la fama di essere persona colta… Sarei curioso di sapere quanti fra i non addetti ai lavori rammentano i concetti di energia cinetica e potenziale. Nel nostro paese per essere uomo di cultura basta che citi una terzina di Dante… Detto questo, prof, riguardo alle varie forme di energia e alla difficolta’ di definire il principio di conservazione mi permetta di ricordare un’equazioncina piccola piccola: quella che sancisce l’equivalenza fra energia e massa. E’ un’equazione di una semplicita’ disarmante, eppure custodisce il segreto di tutte le questioni energetiche: il funzionamento delle centrali nucleari, i buchi neri, perfino il big bang sono racchiusi la’ dentro. Basta pensare che energia e massa sono la stessa cosa (a meno di una costante), e definire la conservazione dell’energia non risulta poi cosi’ difficile.

    "Mi piace"

  2. Progetto Cicero (http://progettocicero.ning.com) e il comitato organizzativo del Festival Occidente (http://www.festivaloccidente.it) bandiscono un concorso Fotografico-letterario avente come tema:

    “Le radici della Nostra Terra: LA TERRA SU CUI CAMMINIAMO HA VISTO NUMEROSE GENTI, QUELLE DA CUI NOI DISCENDIAMO.”

    Si può partecipare con fotografie o con testi (saggi, racconti, poesie etc. massimo 2 cartelle).

    Il concorso scade il 31 maggio.

    Leggi il bando completo a questo indirizzo:

    http://progettocicero.ning.com/group/concorsoleradicidellanostraterra/forum/topics/bando-completo-del-concorso-le

    Spero che vorrai partecipare all’iniziativa.
    Un saluto

    Enrico Moretti
    (Vicedirettore del Progetto)

    PS.
    Coerentemente con i nostri obiettivi, per l’accesso al concorso, richiediamo una registrazione, completamente gratuita, nel sito all’indirizzo http://progettocicero.ning.com/?xgi=db6QQdU , per la quale sono richiesti i seguenti dati: Nome, Cognome, Età, Residenza ed una foto del viso.

    "Mi piace"

Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo di WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione /  Modifica )

Google photo

Stai commentando usando il tuo account Google. Chiudi sessione /  Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione /  Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione /  Modifica )

Connessione a %s...

Questo sito utilizza Akismet per ridurre lo spam. Scopri come vengono elaborati i dati derivati dai commenti.