La scienza e la matematica hanno un legame profondo che risale alle prime civiltà umane. Fin dall’inizio, l’uomo ha usato la matematica per risolvere problemi pratici e comprendere il mondo. Tuttavia, solo con la rivoluzione scientifica queste discipline hanno sviluppato un metodo rigoroso per esplorare e descrivere la realtà. Scopriamo insieme come si sono evolute!
La Matematica Antica
La matematica è una delle prime discipline create dall’uomo. Le prime forme di scrittura spesso servivano a enumerare beni materiali, poco più degli indicatori delle risorse in un gioco di strategia. La natura del nostro mondo, ricca di oggetti simili ma distinti, che possiamo raggruppare in categorie liogiche ha portato il cervello umano (e in parte quello di alcuni animali) a contare spontaneamente. La matematica antica si sviluppò per risolvere problemi pratici complessi, come il calcolo delle superfici agricole, la costruzione di edifici e lo sviluppo dei calendari: tuttavia, anche la matematica più astratta, nei secoli successivi, mantenne radici nella geometria piana e solida.
Ad esempio, tanto i matematici greci come Pitagora ed Euclide che quelli europei fino al rinascimento affrontavano geometricamente problemi che oggi risolviamo tramite l’algebra.
La Filosofia Naturale
Contemporaneamente, l’osservazione della natura, un tempo branca della filosofia nota come “filosofia naturale”, iniziava a prendere forma. Aristotele promosse un metodo deduttivo: partire da principi generali per spiegare fenomeni specifici. Tuttavia, per secoli, la filosofia non riuscì a diventare vera scienza per diverse ragioni, tra cui una fiducia eccessiva nei soli passaggi logici, un’osservazione qualitativa più che quantitativa e l’uso estremo del “principio di autorità”, ossia riferirsi alle opinioni di antichi autorevoli pensatori (come lo stesso Aristotele, che non aveva affatto intuito molte caratteristiche del moto dei corpi).
La Nascita dell’Algebra
In India, durante il nostro medioevo, si sviluppò la notazione letterale, come evidenziato nel manoscritto Bakhshali, che trattava vari tipi di equazioni. L’indiano Brahmagupta contribuì allo sviluppo del sistema decimale e studiò numeri negativi, radici quadrate e la risoluzione delle equazioni di secondo grado. Nell’800 d.C., il centro dello sviluppo matematico divenne il mondo islamico, da cui derivano i termini Algebra (“Al-Jabr”, “calcolare”) e Algoritmo (“Al-Kwarizmi”, nome di un autore storpiato in un concetto).
Solo nel 1200, i numeri indiani, attraverso il mondo islamico, giunsero in Europa con il nome di Numeri Arabi grazie al Liber Abaci di Fibonacci.: le moderne notazioni algebriche richiederanno però alcuni altri secoli per svilupparsi.
Il Metodo Scientifico
In questo contesto matematico nacque Galileo Galilei, considerato il padre della scienza e creatore del metodo sperimentale. Galileo introdusse l’idea di formulare ipotesi da verificare con esperimenti che avrebbero confermato o confutato l’ipotesi. Nel corso della storia, l’indagine scientifica ha oscillato tra approcci deduttivi e induttivi: oggi, la scienza afferma che un esperimento può solo confermare una legge in un determinato contesto o smentirne il carattere universale.
È quando una spiegazione fallisce nello spiegare un fenomeno che nascono nuovi paradigmi scientifici, come avvenuto per la relatività e la meccanica quantistica all’inizio del ‘900. La fisica del ‘900 ha raggiunto una complessità tale che un’ipotesi teorica viene spesso formulata decenni prima delle tecnologie necessarie per provarla.
Nasce la Fisica
Grazie alle sue capacità osservative e matematiche, Galileo ottenne risultati notevoli, come la relazione tra la distanza percorsa da un oggetto in caduta e il quadrato del tempo impiegato. Tuttavia, Galileo non disponeva ancora di tutti gli strumenti matematici necessari: la vera nascita della fisica si deve a Isaac Newton, che nel 1687 pubblicò il “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica”. Partendo dai lavori di Galileo e Keplero sulla gravitazione, Newton introdusse una nomenclatura di grandezze fisiche e le basi del calcolo infinitesimale, permettendo lo studio delle relazioni tra grandezze fisiche come rapporti di variazioni.
Ecco come, partendo dal lavoro di Newton, inizia il nostro viaggio nella fisica.