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Palmipedone #202 —Henry Cavendish—

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La scienza, come la poesia, si sa che sta ad un passo dalla follia.
[Leonardo Sciascia – La scomparsa di Majorana – 1975]

Henry Cavendish (1731-1810) era una persona strana. Di quella stranezza tipica di quei personaggi che li cerchi su Wikipedia e ci trovi scritto che probabilmente avevano la Sindrome di Asperger.
Tanto per cominciare ne esiste un solo ritratto, questo:

E ne esiste uno solo perché Cavendish, come raccontano i suoi colleghi dello Royal Society, era

timido e schivo a livelli patologici

talmente tanto da adottare la strategia della fuga per sottrarsi dalle situazioni da lui giudicate insostenibilmente imbarazzanti, tipo i convenevoli e le presentazioni: guardava a terra e poi scappava a gambe levate. Sempre i suoi colleghi raccontano che l’unico modo di coinvolgerlo in una conversazione era quello di non guardarlo e di parlargli come se fosse stato assente. E comunque le conversazioni dovevano limitarsi all’ambito scientifico, ad argomenti riguardanti il puro intelletto: la sfera dei sentimenti, il concetto di bello e quello di sublime, la religione erano ben lungi dall’essere considerati argomenti degni di nota.

Come se non bastasse non nutriva grande simpatia nemmeno nei confronti del genere femminile: le donne del personale domestico non dovevano avere contatti diretti con lui per nessuna ragione al mondo, tutte le comunicazioni avvenivano per iscritto, gli ingressi per la servitù erano diversi, cioè Cavendish entrava ed usciva dalla sua abitazione utilizzando una scala appositamente installata sul retro. Raccontano i membri della Royal Society che, una sera, vi era un gran via vai alle finestre del posto dove si trovavano riuniti per cenare: Cavendish credette che l’oggetto di quelle osservazioni fosse la luna. Quando, una volta avvicinatosi alle finestre, capì invece che tanta attenzione era rivolta ad una bella fanciulla che, in strada, ricambiava curiosa gli sguardi, se ne tornò al suo posto bofonchiando espressioni di disgusto. Non di disapprovazione, notate bene, di disgusto. Disgusto che poi non era tanto lontano dalle reazioni che il suo modo di vestire suscitava negli altri, della serie “Si veste come mio nonno”: camicie con polsini frufru e cappello a tricorno erano i pezzi forti del suo look.

Tuttavia era un grande matematico barra astronomo barra meteorologo barra geologo barra chimico barra fisico barra filosofo. E per questo, nonostante le sue innumerevoli stranezze, era da tutti molto stimato. Scrive George Wilson, suo biografo e a sua volta membro della Royal Society:

Era esattamente l’opposto di quella classe di pensatori la cui inventiva o abilità o successo nella ricerca sono bel aldisotto del loro desiderio di distinguersi, ma che sono diligenti nel diffondere il loro pensiero nonostante esso sia ben lontano dal meritare la pubblicazione.

Tra i pochi studi che videro la luce c’è quello sul peso della Terra o più precisamente sulla sua densità (“Experiments to Determine the Density of Earth”) di cui ho cominciato a parlare qui e per il quale Cavendish si avvalse della strumentazione progettata da un geologo, tale John Michell, ma ricostruita da zero perché Cavendish era uno preciso, uno pignolo, uno un po’ matto. E anche l’esperimento per misurare la densità della terra l’aveva già condotto un tale Maskelyne utilizzando la deviazione di un filo a piombo dalla verticale provocata dalla grande massa del monte Schienhallion, in Scozia (scelto per la sua forma particolarmente simmetrica, stile montagna disegnata da un cinquenne). Con varie approssimazioni sulla cui legittimità Cavendish era abbastanza scettico Maskelyne era giunto alla conclusione che la densità della terra fosse pari a quattro volte e mezzo quella dell’acqua.

Con uno spirito del tipo ora vi faccio vedere io quanto siete tutti degli incapaci, Cavendish assemblò il seguente set up sperimentale:
alle estremità di un’asta di legno lunga circa 2 metri erano appese due palle di piombo da 160 kg l’una, l’asta era a sua volta sospesa attraverso un cavo metallico flessibile, struttura che in fisica prende il nome di bilancia di torsione. L’idea era quella di avvicinare altre due sfere di piombo più piccole a quelle sospese per indurre delle oscillazioni del pendolo provocate dalla loro attrazione gravitazionale. Misurando l’entità di questa forza e confrontandola con quella (nota) fra le sfere grandi e la terra Cavendish giunse alla conclusione che, con una buona precisione, la densità della terra doveva essere pari a 5,48 volte quella dell’acqua, beccatevi questa.

L’esperimento di Cavendish è importante perché costituisce (implicitamente – non era quello il suo scopo) la prima misura della costante di gravitazione universale G che compare nella formula della forza gravitazionale che si esercita fra due masse (M1 ed M2) distanti r,

F=G \frac{M_1 M_2}{r^2}

formula dovuta al ben più famoso Isaac Newton, quello della mela in testa, morto però qualche anno prima senza conoscere l’effettivo valore della costante G.

Per concludere questo papiro (alla fine del quale saranno giunti sì e no in due) non c’è nulla di meglio di un video didattico d’epoca, di quelli che non ne fanno più di così belli (e non ci sono più le mezze stagioni, piove, governo ladro), di quelli che mi piacciono un sacco perché fanno capire la fisica sia ai fisici che ai muri.

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Palmipedone #197 —Sailing to Philadelphia—

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Nel 1861 Re Carlo II d’Inghilterra concesse a tale William Penn la fondazione, in America, di una colonia a maggioranza religiosa quacchera comprendente il territorio del Delaware (già colonia olandese) e le zone circostanti sopra il Maryland che, invece, c’era già da prima.
L’atto costitutivo del Maryland stabiliva il suo confine settentrionale al 40° parallelo nord. Quello della neonata Pennsylvania definiva invece il confine sud lungo il Twelve-Mile Circle (una specie di arco di cerchio di raggio di circa dodici miglia centrato sulla cupola del palazzo di giustizia della città di New Castle, in Delaware), percorso in senso antiorario, e lungo il medesimo 40° parallelo per una longitudine ovest corrispondente a cinque gradi. Capitale della colonia sarebbe stata Philadelphia. Vi ho fatto un disegno:


Sarebbe stato perfetto se il 40° parallelo avesse effettivamente intersecato il Twelve-Mile Circle: non solo è decisamente più a nord, ma si trova anche più a nord della città di Philadelphia la quale non risultava quindi in Pennsylvania, ma in Maryland. Con sommo disappunto quacchero. E che ci fu una guerra di confine non c’è bisogno che ve lo venga a raccontare io.

La corona britannica si decise a risolvere il problema con appena ottant’anni di ritardo, nel 1760, quando inviò due tizi a risolvere la questione.
Il primo era un cartografo, tale Jeremiah Dixon, un Geordie, cioè inglese originario della regione del Tyneside (dal nome del fiume Tyne) e per la precisione della contea di Durham, che se v’immaginate la Gran Bretagna come una vecchia seduta che guida, questi posti stanno un po’ più giù della cervicale della vecchia in questione. Il padre era proprietario di miniere di carbone ed era quacchero, questa è una storia piena di quaccheri.
Il secondo, Charles Mason, era un astronomo del Gloucestershire (che si trova sotto il braccio della vecchia). Per qualche anno aveva lavorato presso l’osservatorio reale di Greenwich come assistente del Reverendo James Bradley. E James Bradley non era mica uno qualunque, ma la sua storia l’ha già raccontata in maniera magistrale uno che di astri e astronomi se ne intende sicuramente più di me, e questo tale è il mio Prof. di astrofisicadue Amedeo Balbi, che è pure un divulgatore di prim’ordine. Quindi se volete sapere qualcosa in più su James Bradley ve lo andate a leggere qui. Charles Mason, figlio di un panettiere (che non sono riuscita a capire se fosse quacchero o meno), si dedicò per tutta la sua vita, in qualità di astronomo, a perfezionare le cosiddette Tavole Lunari che dovevano servire come strumento per determinare la longituidine durante la navigazione.
I due si conobbero durante una spedizione verso Sumatra (nell’Oceano Indiano) per osservare il transito di Venere (Dixon, oltre ad essere un cartografo, era anche un astronomo dilettante); per amor di cronaca a Sumatra non ci arrivarono in tempo perché la spedizione subì un attacco da parte di una tre alberi francese per cui furono costretti ad effettuare l’osservazione da Capo di Buona Speranza, che è la punta meridionale dell’Africa.
Nel 1763 i due furono incaricati dalla Royal Society per conto della Corona Britannica di stabilire un nuovo confine fra Pennsylvania/Delaware e Maryland ché, chiaramente, la scelta del 40° parallelo nord non era ottimale per nessuno. Ci misero cinque anni. La Mason-Dixon Line risultò composta composta di quattro “segmenti”: una linea tangente, una linea Nord, un arco di cerchio (il Twelve-Mile Circle) ed il 39°43′ parallelo nord, appena sotto il punto più a sud di Philadelphia, per fare contenti i quaccheri.


Tra la linea Nord, il 39° parallelo ed il Twelve-Mile Circle risultò confinato un piccolo cuneo di terra (the Wedge) sul quale solamente il Maryland non poteva esercitare alcun diritto di possesso in quanto aldilà della Mason-Dixon Line. D’altro canto Pennsylvania e Delaware si trovavano entrambi sotto lo stesso governatore per cui, inizialmente, non c’era alcun interesse nel chiarire di chi fosse la giurisdizione. Ovviamente quando Delaware e Pennsylvania divennero indipendenti l’uno dall’altro il triangolino di terra divenne motivo di liti che terminarono ufficialmente solo nel 1921. Nel millenovecentoventuno. Dopo tre anni nacque mia nonna. E Rita Levi Montalcini era già nata. Nel millenovecentoventuno decisero che sarebbe appartenuto al Delaware. È così ancora oggi.

Vi ho raccontato tutta questa storia primo per accrescere immensamente la vostra cultura, secondo perché mi piace aver qualcosa da narrare che non siano gli affari miei e terzo perché c’è una canzone bellissima in cui Mark Knopfler e James Taylor interpretano rispettivamente Jeremiah Dixon (the Geordie boy) e Charles “Charlie” Mason (a baker’s boy) che si recano a Philadelphia (a world away the coaly Tyne, un posto lontano dal Tyle nero di carbone) per disegnare la Mason-Dixon Line.
E niente. La canzone è questa:

ed il testo lo trovate qui.

Fra l’altro, mentre si occupavano di prendere le misure necessarie per tracciare la Mason-Dixon Line, i nostri eroi si accorsero di un errore sistematico: detto in soldoni, le misure effettuate con il teodolite tiravano da una parte. Quando queste informazioni giusero alla Royal Society, in Inghilterra, un altro illustre membro, tale Henry Cavendish, capì che la grande massa dei monti Allegheny, esercitava un’attrazione gravitazionale sugli strumenti di misura dei due scienziati britannici: tale attrazione, per quanto lieve, non era compensata sul lato opposto da una massa equivalente poiché l’acqua dell’oceano Atlantico era molto meno densa della roccia.

Poi, magari, il resto della storia ve lo racconto un’altra volta.