Un libro al mese
Le 7 misure del mondo
di Piero Martin
Laterza
ISBN 8858145410
In Italia abbiamo l’Istituto nazionale di ricerca metrologica (INRIM), con sede in Strada delle Cacce a Torino: esso svolge le funzioni di istituto metrologico nazionale. Unità di misura e grandezze fisiche sono tra i motivi per cui studenti e studentesse si avvicinano al corso di laurea in fisica; sono gli strumenti per assaporare la scienza che studia l’infinitamente piccolo (i quark nelle particelle) e l’infinitamente grande (il cosmo). Ricordiamoci che misurare è un’azione tipica della fisica. È affascinante osservare l’opuscolo tascabile dell’INRIM con le sette unità di misura fondamentali, i prefissi per indicare a parole le rilevanti potenze di dieci e le costanti universali che assumono un ruolo cruciale nell’odierno sistema internazionale (SI) di misura. I fisici danno fiducia alle costanti fisiche universali per dare un valore immutabile alle unità di misura. È una rivoluzione rispetto al primo trattato internazionale sulle unità di misura firmato a Parigi da 17 nazioni nel 1875.
Il libro contiene sette capitoli, ciascuno dedicato ad un’unità di misura: metro (m), secondo (s), chilogrammo (kg), kelvin (K), ampere (A), mole (mol), candela (cd). I contenuti di musica (“acqua azzurra, acqua chiara” di Lucio Battisti è il titolo di un sotto-capitolo), sport (Harald Bohr era un calciatore della nazionale danese), storia (sumeri, egiziani, romani sono precursori nella definizione di unità di misura per distanza, tempo e massa), filosofia (il significato del tempo è oggetto di dibattito in ogni cultura), educazione civica (le commoventi lettere scritte durante la seconda guerra mondiale da scienziati di chiara fama), letteratura italiana (estratti da Il Saggiatore di Galileo Galilei e da Il sistema periodico di Primo Levi arricchiscono la trattazione), letteratura greca e latina (elettricità e magnetismo sono descritti da Platone nel Timeo, da Tito Lucrezio Caro nel De rerum natura e da Plinio il Vecchio nel Naturalis historia), geologia (il ruolo del quarzo per la misura del tempo è decisivo per la definizione di secondo), chimica (cesio, platino, iridio sono elementi ricorrenti in metrologia), arte (il tempo liquefatto nel dipinto “La persistenza della memoria” di Salvador Dalì è una rappresentazione della relatività di Einstein), religione (Fiat lux nella Genesi evoca l’importanza del fuoco), televisione (Carosello ricorda quanto sono comuni i giocattoli in plastica moplen) accompagnano il lettore in un emozionante viaggio multidisciplinare tra paesaggi con molteplici sfaccettature.
Le storie del metro e del secondo sono le più articolate: i capitoli dedicati sono ricchi di spunti e molto coinvolgenti. La massa dei corpi – grandezza fisica misurata in chilogrammi - è centrale in diverse formule: la legge di Netwon (F= m*a), la legge di gravitazione universale, l’equazione di Schrodinger, la formula di Einstein (E= m*c2). La definizione dell’unità di massa consente di ripassare molti contenuti e riflettere sul binomio massa-energia. La scala Kelvin è basilare per la termodinamica e la sua definizione è indipendente dalle proprietà di una sostanza, come l’acqua, o del corpo umano. Anche per la temperatura termodinamica dal 1954, l’unità di base è legata solo a costanti universali (la costante di Boltzmann kB). La comparsa delle unità di misura di grandezze elettromagnetiche è tardiva rispetto a quelle di lunghezza, tempo e massa. La definizione di ampere - unità di misura della corrente elettrica - basata sul valore della carica elettrica elementare risale al 2019: anche questa unità è libera da artefatti umani, come il chilogrammo.
In linea con le altre, la definizione di mole – l’unità di misura della quantità di sostanza, grandezza fondamentale in chimica – è basata su una costante universale, il numero di Avogadro NA. La mole è una sorta di risma di carta. Come in una copisteria è impossibile contare i fogli bianchi A4 disponibili per la stampa, ma risulta agevole contare i plichi da 500 pagine, così si è stabilito che una mole contenga esattamente un numero di entità elementari della sostanza pari al numero di Avogadro. Le espressioni comuni “vedere la luce” (nascere) e “chiudere gli occhi per sempre” (morire) sottolineano l’importanza della luce, simbolo onnipresente nelle grandi religioni. La candela è una misura della luminosità della sorgente di luce quando la si guarda direttamente. È un’unità di misura assai particolare e molto antropocentrica, perché la costante su cui si basa la sua definizione è molto umana: KCD è legata alla percezione che l’occhio umano ha della luce visibile.
Il viaggio alla scoperta delle sette misure del mondo permette di conoscere la bellezza e l’importanza del misurare, attraverso le costanti universali. Le leggi, che descrivono i fenomeni attraverso grandezze fisiche misurabili, consentono di avere strumenti efficaci nella vita quotidiana, come il GPS (relatività speciale e generale di Einstein) e il forno a microonde.
Che la scienza diventi patrimonio comune dei cittadini è un elemento cardine di una democrazia compiuta (si legga la frase di Eddington a pagina 79). Lo studio e l’istruzione sono ingredienti fondamentali della scienza, come la farina per il pane. Che la scienza sia una delle basi per l’economia; non è casuale che la copia italiana del metro-campione, ora in disuso, sia conservata in un ufficio presso la sede del ministero dello sviluppo economico in via Veneto a Roma.
(settembre SxT-libroalmese)// A. Gozzelino
