La fisica: cos'è, cosa studia e qual è il suo metodo

La fisica è la scienza della natura nel senso più ampio: si occupa di studiare i mattoni fondamentali dell’universo, le forze impalpabili che questi esercitano l’uno sull’altro e le leggi fondamentali che governano tali interazioni. Da un lato, si avventura nelle profondità subatomiche, esplorando le particelle che compongono gli atomi; dall’altro, si espande fino alle vaste distanze cosmiche, dove galassie e stelle tessono la trama dello spazio-tempo.

Ma la fisica è anche l’arte di fare domande e di cercare risposte solide e verificabili. Si chiede “perché” e “come” quando osserva un oggetto cadere a terra, quando misura la velocità della luce, o quando considera le onde che si propagano in un lago. Tutto, dai fenomeni quotidiani come l’ebollizione dell’acqua, fino ai concetti più astratti come la curvatura dello spazio-tempo, rientra nel dominio della fisica.

Nel nostro articolo, scopriremo insieme cos’è la fisica, come è nata e quali sono i metodi che utilizza per giungere alle sue conclusioni.

• Cosa studia la fisica?
• Il metodo sperimentale in fisica
• Un po' di storia: Galileo Galilei e la fisica

Cosa studia la fisica?

La fisica (dal greco phýsis = natura) è la scienza che studia i fenomeni (es. luce, energia) al fine di descriverli. Si dicono grandezze fisiche le proprietà che caratterizzano i fenomeni che sono misurabili. La fisica stabilisce relazioni tra queste grandezze espresse mediante formule matematiche: le leggi fisiche.

La fisica si occupa di tutti quei fenomeni che non comportano trasformazioni chimiche della materia e processi biologici.

Quindi la fisica studia le proprietà osservabili e misurabili attraverso strumenti, cioè, quelle di cui è possibile dare una descrizione quantitativa.

Infatti il fisico inglese William Thomson, meglio conosciuto come Lord Kelvin, diceva: “Ogni qualvolta vi è possibile misurare ed esprimere per mezzo di numeri l’argomento di cui state parlando, voi conoscete effettivamente qualcosa: quando ciò non vi è possibile, o non ne siete capaci, scarsa e insoddisfacente è, da un punto di vista scientifico, la vostra conoscenza”.

Le varie parti della fisica sono:

• meccanica: studia l’equilibrio e il movimento (es. movimento dei pianeti e delle automobili)
• termologia: studia il calore (es. motori degli aerei)
• acustica: studia il suono (es. strumenti musicali)
• ottica: studia la luce (es. occhiali e macchine fotografiche)
• elettromagnetismo: studia i fenomeni elettrici e magnetici (es. corrente elettrica e onde elettromagnetiche)
• atomica: studia gli atomi e le molecole
• astrofisica: studia i corpi celesti
• biofisica: studia problemi biologici con i metodi usati dalla fisica

Il metodo sperimentale in fisica

Ora che sappiamo cosa studia la fisica ci dovremmo chiedere: “Come studio questi fenomeni quantitativi?”

La risposta è semplice: usando il metodo sperimentale.

Il metodo sperimentale, ideato per la prima volta da Galileo Galilei, si compone di:

• una prima parte in cui lo scienziato osserva il fenomeno, individua le grandezze fisiche e fa delle ipotesi
• una seconda parte, invece, in cui sottopone le sue ipotesi a rigorosi esperimenti

Solamente dopo che gli esperimenti hanno confermato l’ipotesi questa diventa una legge.

Però ora dobbiamo spiegare cos’è una legge in fisica.

Una legge fisica è la generalizzazione, dimostrata attraverso equazioni matematiche, di un fenomeno osservato. Si differenzia dal dogma poiché quest’ultimo non può essere dimostrato scientificamente dato che si impone come verità assoluta.

Un vero fisico non effettua misure una volta sola, bensì molte, dato che durante le misurazioni possono essere commessi errori.

Un po’ di storia: Galileo Galilei e la fisica

Galileo Galilei è sicuramente uno dei più grandi scienziati della storia.

Infatti egli inventò il metodo sperimentale, gettando le basi per la fisica moderna, e riuscì a dimostrare la teoria di Copernico, in vigore tutt’ora.

Galileo si accorse, mentre osservava Giove con uno dei primi telescopi, che c’erano 4 piccoli corpi celesti che erano sempre accanto al pianeta, ma in posizioni diverse. Questo lo fece sospettare che questi corpi celesti fossero satelliti di Giove e quindi che anch’esso fosse un pianeta come la Terra.

Galileo osservò molto anche Luna e Venere. Scoprì che la Luna aveva la superficie irregolare, e non perfetta come credevano prima di lui; di Venere, invece, scoprì che le sue fasi (periodi di luce e buio) erano simili a quelli della Luna, ma diverse. Quest’ultimo fu un altro dei piccoli passi che portò ad abbandonare la teoria del filosofo Tolomeo, la quale enunciava che tutti i corpi celesti girassero attorno alla Terra.

Egli quindi nel XVII secolo confermò la teoria di Niccolò Copernico: un astronomo polacco che aveva ipotizzato la teoria eliocentrica (dal greco Helios = Sole, Kentron = centro) senza, però, dimostrarla.

La Chiesa, però, considerò Galileo un eretico, e perciò egli non riuscì a divulgare le sue teorie.

Infatti, pur credendo di aver ragione, fu costretto a rinnegare le sue teorie poiché la Chiesa Cattolica credeva fermamente nella teoria geocentrica (dal greco geo= Terra, Kentron = centro). Si dice, però, che Galileo Galilei, durante il processo, sottovoce sussurrò la famosa frase “Eppur si muove…”, proprio riferendosi alla Terra!