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dell'elettrodinamica dei corpi in movimento con il riconoscimento del darsi di una inerzia elettromagnetica e della struttura elettromagnetica della materia aggregata gli diede coscienza del fatto che non può costruirsi una dinamica indipendentemente e a priori rispetto ad una teoria del mondo fisico e ad una teoria degli strumenti di misura, ovvero rispetto ad una teoria della costituzione elettromagnetica della materia. Queste analisi e ancora il riconoscimento del gruppo di trasformazioni di Lorentz come gruppo d'invarianza dell'elettrodinamica che rispetta la relatività del moto, gli suggerirono la possibilità di una nuova convenzione geometrica e dinamica, che tenga conto di quanto già detto e rifletta direttamente per tutte le parti della fisica (non solo per la meccanica, ma anche, in particolare, per l'ottica e l'elettrodinamica) la realtà relazionale del moto, e allo stesso modo la realtà invariante del moto della luce. Nel 1904, nella conferenza di St. Louis, 16 Poincaré analizzò la situazione intercorrente tra esperimenti e principi della fisica: il principio di conservazione della massa, il principio di conservazione della quantità di moto, il principio di conservazione dell'energia, il principio d'azione e reazione, il principio di minima azione, il principio di relatività. Una crisi dei principi era evidente: nuovi strumenti avevano introdotto nuove condizioni di possibilità dell'esperienza (l'interferometro, le misure a livello microfisico sull'elettrone, le misure di velocità sempre più elevate) che contrastavano con le codificazioni dell'esperienza precedente. Gli esperimenti di Kaufmann e quelli di Michelson-Morley risultavano decisivi per la costruzione di un nuovo quadro teorico. E' qui che Poincaré annuncia la necessità di una nuova meccanica, basata sul principio di minima azione e su quello di relatività del moto, nonché sulla costanza e l'invarianza della velocità della luce per trasformazioni fra sistemi inerziali di riferimento. Poincaré costruì effettivamente la nuova teoria del moto nell'articolo pubblicato il 5 Giugno 1905, 17 circa un mese prima del lavoro di Einstein (ricevuto il 30 Giugno): qui c'era già anche una teoria relativistica della gravitazione, con l'idea connessa a questa dell'esistenza di onde gravitazionali che si propagano alla velocità della luce; le forze gravitazionali e inerziali sono in ultima analisi forze elettromagnetiche. Poincaré introdusse così la dinamica relativistica invariante per trasformazioni di Lorentz e una crono-geometria euclidea dello spazio-tempo (con quarta coordinata immaginaria, con velocità della luce posta uguale all'unità: i t; contrariamente a quanto usualmente affermato non fu Hermann Minkowski a introdurre lo spazio-tempo quadridimensionale. Nel primo lavoro del 1907 di Minkowski sullo spazio-tempo, il testo di Poincaré è citato come la fonte di questa idea. 18 ) nell’articolo pubblicato nel 1906 ma consegnato il 21 Luglio 1905: 19 la materia, ovvero la massa dell'elettrone, e la sua dinamica sono ottenute dalla dinamica del puro campo elettromagnetico. Poincaré era tuttavia consapevole che una teoria relativistica del moto può essere formulata anche all'interno del 'linguaggio' classico della geometria galileiana e della dinamica newtoniana, ma tale formulazione non riflette direttamente il contenuto invariante della realtà fisica e risulta molto più complicata: spazio e tempo come estensione sembrerebbero, in quanto invarianti, reali, e il moto della luce non invariante e non reale. Per Poincaré gli esperimenti hanno un ruolo primario come base per definizioni operative e costruzioni teoretiche, che costituiscono una teoria 'universale', elettrodinamica della struttura della materia: questa teoria elettrodinamica è universale nella misura in cui essa include una teoria degli 16 H. Poincaré, L'état actuel et l'avenir de la Physique mathématique, in Bulletin des Sciences Mathematiques, v. 28 (1904), pp. 302-324 ; H. Poincaré, The Principles of Mathematical Physics, translated by G. Halsted, in Philosophy and Mathematics, v. I of Congress of Arts and Science: Universal Exposition, St. Louis 1904, ed. by H. Rogers, Houghton Mifflin, Boston 1905, pp. 604-622. 17 H. Poincaré, Sur la dynamique de l'électron, in Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, v. 140 (1905), pp. 1504- 1508, ristampato in Œuvres, v. IX, op. cit., pp. 489-493. 18 H. Minkowski, Das Relativitätsprinzip, Lecture delivered on 5 November 1907, Annalen der Physik, IV Folge, v. 47 (1915), pp. 927-938. 19 H. Poincaré, Sur la dynamique de l'électron, in Rendiconti del Circolo Matematico di Palermo, v. 21 (1906), pp. 129- 175, ristampato in Œuvres, v. IX, op. cit., pp. 494-550.
strumenti ovvero delle stesse condizioni fisiche della conoscenza. Per Einstein, al contrario, gli esperimenti stanno solo alla fine della gerarchia di livelli della costruzione della conoscenza scientifica come livello di verifica, ma essi non sono presenti nella costruzione della teoria, basata sui principi; non vi è alcuna previa teoria elettrodinamica della struttura della materia che includa una teoria degli strumenti: strumenti come regoli e orologi sono assunti a priori come tali e sono usati per stabilire le definizioni operative. Nell'articolo del 1905 già citato, Zur Elektrodynamik bewegter Körper, Einstein, contrariamente a quanto usualmente ritenuto, non propose affatto una nuova meccanica, ma appunto una "elettrodinamica dei corpi in movimento": i due principi, quello di relatività e quello dell'indipendenza della velocità della luce dal moto delle sorgenti, non sono proposti come principi di una nuova meccanica, ma di una nuova elettrodinamica dei corpi in movimento! Solo che Einstein voleva fondare la nuova elettrodinamica sulla cinematica del corpo rigido: questa gerarchia di discipline, che pone la cinematica prima dell'elettrodinamica, è riflessa anche nella struttura dell'articolo, che si sviluppa prima attraverso una parte cinematica e dopo in una elettrodinamica. Alla fine dell'elettrodinamica, è posta la 'dinamica dell'elettrone (lentamente accelerato)' , che però Einstein, al contrario di Poincaré, non prende come base di una nuova meccanica generale! Così, Einstein sviluppò prima la cinematica e definì operativamente spazio e tempo e apparentemente riottenne le trasformazioni di Lorentz indipendentemente dall'elettrodinamica, attraverso la definizione operativa di spazio e tempo; ma è chiaro che questa definizione operativa si basa sull'uso dei segnali di luce, ovvero su una ridefinizione dei concetti geometrici e cinematici in termini della luce e quindi dell'elettrodinamica che ne costituisce comunque il presupposto taciuto e obliato. Solo nel 1907, Einstein argomentò esplicitamente su una sostituzione delle equazioni meccaniche newtoniane con le nuove equazioni ricavate, sempre nello stesso ordine, per l'elettrone indipendentemente dalla natura elettromagnetica delle forze in gioco. E solo nelle ricostruzioni successive, funzionali alla trattazione della gravitazione e all'elaborazione della teoria della relatività generale, la formulazione della nuova meccanica della 'relatività speciale' fu presentata senza la mediazione della nuova elettrodinamica dei corpi in movimento. 20 Quella di Einstein è in parte quindi una costruzione aprioristica basata su principi e strumenti dati a priori. Nella formulazione della dinamica di Poincaré (non è possibile entrare qui nei dettagli che la differenziano da quella di Einstein), la relatività del moto, indeterminato in termini di spazio e di tempo in relazione ai sistemi di riferimento (inerziali), è invece basata sugli esperimenti ed è la conseguenza di una teoria universale della struttura della materia e/o della misura, cioè di 'un'ermeneutica fisica' in quanto la nostra conoscenza è relativa (ai sistemi di riferimento) o 'incompleta' (in relazione all'indeterminazione del moto) proprio perché i nostri mezzi di conoscenza, gli strumenti, sono sempre correlati a (dati all'interno di) una certa struttura del mondo da cui non si può prescindere. Mentre la formulazione di Einstein tenta di ristabilire la priorità della cinematica meccanica sull’elettrodinamica e quindi in definitiva una concezione, almeno in parte, meccanicistica della natura, la dinamica di Poincaré rappresenta il crollo della concezione meccanicistica della natura e il compimento di una concezione elettromagnetica della natura come attiva e non inerte e passiva, e in definitiva ‘vivente’: la massa-materia è un effetto dinamico del campo elettromagnetico che costituisce l'unica e sola realtà fisica ultima. 21 Nel 1906 Poincaré scrive un saggio su La fine della materia, ristampato poi nelle successive edizioni de La scienza e l'ipotesi come capitolo finale: è qui segnato il crollo di ogni materialismo scientifico e determinismo meccanicista, con il conseguente ritorno alla arcaica, antica, ma anche cristiana percezione della natura come realtà dinamica, come campo elettromagnetico o luce che 'anima' una materia-madre anch'essa attiva, una natura cioè ‘animata’ e ‘vivente’. 20 Si veda per esempio: A. Einstein, Ueber die spezielle und die allgemeine Relativitätstheorie (gemeinverständlich), Vieweg, Braunschweig 1917, tr. it. di V. Geymonat, Relatività: esposizione divulgativa, Boringhieri, Torino 1967. 21 Si veda anche: E. A. Giannetto, >From the Electromagnetic Conception of Nature to Virtual Reality Physics, in Volta and the History of Electricity, ed. by F. Bevilacqua & E. A. Giannetto, Hoepli, Milano 2003, pp. 409-423.
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