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Premessa sugli obiettivi e sul metodo della scienza

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Academic year: 2021

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Premessa sugli obiettivi e sul metodo della scienza

La scienza è mossa da due motori principali:

la libera curiosità intellettuale;

la necessità di soddisfare bisogni individuali e collettivi.

Ciò si riflette in un equilibrio tra immaginazione (teoria, speculazione, ...) e tecnica (applicazione, produzione,...).

Sia immaginazione che tecnica inducono domande sulla natura.

Affinché domande e risposte producano conoscenza

(scienza) occorrono un buon metodo e un buon

linguaggio che permetta di rendere le conoscenze

durature, progressive e universali (matematica).

(2)

Sintesi del metodo:

Ogni volta che si vuole studiare un insieme di fenomeni naturali è necessario precisare l’insieme delle leggi fondamentali, o principi, che permettono di spiegare fenomeni già noti e prevedere l’esistenza di nuovi.

Principi (leggi fondamentali) non si lasciano dimostrare attraverso ragionamenti logici. La loro validità viene verificata solo attraverso l’esperienza. Sono

generalizzazioni di fatti sperimentali.

[ nota: la fisica è scienza sperimentale. Differenza rispetto alla matematica, alla metafisica, ecc. ]

Ogni osservazione è soggetta ad errori. Il metodo

sperimentale permette di verificare la validità dei principi soltanto entro limiti noti, a meno degli errori

sperimentali.

[ nota: Il significato dei termini “vero” e “falso” ]

I campi di indagine si estendono e la precisione delle

misure migliora. Capita allora che certi principi cessino di

essere validi. In questo caso si può generalizzare i principi

noti o sostituirli con nuovi principi. In questo secondo

caso, i vecchi principi mantengono comunque validità

entro il campo in cui erano stati introdotti e verificati.

(3)

L’efficacia del metodo deriva dal fatto che tutti i risultati ottenuti con procedimenti logici e calcoli matematici a partire dai principi fondamentali sono validi entro gli stessi limiti in cui i principi sono verificati dall’esperienza.

[ nota: la matematica e la logica come strumenti per accrescere la conoscenza a partire dai principi ]

L’insieme dei principi validi per una certo insieme di fenomeni e delle leggi derivate da questi con

procedimenti logici e calcoli matematici costituisce una teoria fisica.

[Questa sintesi è tratta da D.V.Sivuchin, Corso di Fisica generale, Vol.1, Ed. MIR, 1977]

La meccanica newtoniana è la prima teoria fisica in senso moderno e archetipo di teoria fisica (sviluppo dei concetti, ruolo delle osservazioni, linguaggio

matematico,…). È anche il punto di partenza per le successive teorie (relatività einsteiniana e meccanica quantistica).

Spazio, tempo, movimento. Il passaggio da una pura

descrizione di fenomeni alla riorganizzazione delle

conoscenze empiriche attorno a pochi concetti chiave e

poche leggi fondamentali, su cui basare una scienza

predittiva.

(4)

Dunque, la fisica:

Ø ha come obiettivo capire la natura;

Ø usa un metodo ritenuto efficace e rigoroso;

Ø è basata sull’osservazione quantitativa dei fenomeni.

Cosa rende un’osservazione quantitativa? Si osserva un fenomeno scegliendo prima cosa conviene osservare, mettendosi nelle condizioni migliori per estrarre la massima informazione. Si cercano condizioni ripetibili, riproducibili anche da altri osservatori. Si estraggono

risultati in forma di numeri (universalmente comprensibili).

Questa è la sensata esperienza di Galileo, che implica equilibrio tra congettura (teorica) e verifica (sperimentale).

Che fai tu, luna, in ciel? Dimmi che fai, Silenziosa luna?

Sorgi la sera, e vai,

Contemplando i deserti; indi ti posi.

[…]

Scienza descrittiva o predittiva?

Esempio: la scoperta di Nettuno.

Le congetture di Galileo e Newton e il principio di continuità.

La verifica sperimentale necessaria (Keplero, Newton…)

(5)

L’osservazione quantitativa richiede procedure operative per la misura di grandezze.

La questione centrale non è l’essenza di una grandezza fisica (cos’è il tempo? cos’è lo spazio?), ma la sua

misurabilità in termini operativi (come si misura un intervallo di tempo? come si misura una distanza?).

La procedura operativa richiede istruzioni su come operare il confronto tra la grandezza da misurare e un campione di misura scelto arbitrariamente. Il confronto produce numeri, con un’incertezza sperimentale,

anch’essa esprimibile con numeri.

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