Fisica

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La fisica (dal neutro plurale latino physica, a sua volta derivante dal greco physikà– ovvero “le cose naturali”, da physis, “natura”) è la scienza della Natura nel senso più ampio. Originariamente una branca della filosofia (per lungo tempo è stata chiamata filosofia naturale), ancora oggi mantiene con essa legami profondi. Ma in seguito alla codifica del metodo scientifico di Galileo Galilei, negli ultimi trecento anni si è talmente evoluta e sviluppata ed ha conseguito risultati di tale importanza da conquistarsi piena autonomia e autorevolezza.

Questa voce è dedicata a una descrizione sommaria dello stato attuale della scienza fisica. Per un’esposizione storica si veda Storia della fisica.

I fisici studiano in generale il comportamento e le interazioni della materia attraverso lo spazio e il tempo. Nella visione affermatasi con la teoria della Relatività ristretta prima e Generale poi, spazio e tempo sono considerati anch’essi fenomeni fisici, e non semplicemente lo scenario in cui questi avvengono. L’indagine fisica viene condotta seguendo il metodo scientifico, pietra miliare di tutte le scienze naturali, che garantisce la più alta tendenza all’oggettività dei risultati ottenuti (secondo il paradigma galileiano dell’intersoggettività). Il metodo scientifico è anche noto come metodo sperimentale, perché si basa sul concetto di esperimento e l’osservazione dei fenomeni. L’osservazione produce come conseguenza diretta le cosiddette leggi empiriche. Tramite un processo chiamato ciclo conoscitivo si procede a un progressivo affinamento del modello fisico che può rappresentare il fenomeno. Via via che i modelli crescono in complessità e vastità dei fenomeni che sono capaci di descrivere, il contributo della matematica e del ragionamento logico diventa sempre più determinante e, come nel caso emblematico della Relatività Generale, l’astrazione teorica può addirittura precedere la scoperta sperimentale.

Cardine della fisica sperimentale, (ovvero quella branca della fisica che si occupa di “sondare” la natura nella via più diretta), sono i concetti di misura, di grandezza fisica e di incertezza: la fisica prende in considerazione solo ciò che è in qualche modo misurabile secondo criteri concordati (le unità e i metodi di misura), e il risultato di tale misura viene associato a ciò che è stato misurato. Ad ogni quantità è dunque specificata una grandezza, che può essere scalare, ovvero specificata da un numero, oppure vettoriale, cioè specificata da una intensità, una direzione ed un verso, oltre che dall’unità di misura scelta.

Per questo motivo, le teorie della fisica sono quindi generalmente espresse come relazioni matematiche fra quantità fisiche. Le teorie ampiamente confermate vengono usualmente chiamate leggi o leggi della fisica, ma come tutte le leggi scientifiche sono sempre provvisorie, nel senso che sono considerate vere solo finché non vengono confutate, cioè se viene osservato il verificarsi di un fenomeno che esse predicono non possa mai accadere, o se le loro predizioni sui fenomeni si dimostrano errate. O più semplicemente, una nuova teoria permette di predire gli stessi fenomeni, ma con una accuratezza superiore.

La fisica è strettamente connessa con tutte le altre scienze naturali, particolarmente con la chimica, la scienza delle molecole con cui si è sviluppata di pari passo nel corso degli ultimi due secoli. La chimica prende molti concetti dalla fisica, soprattutto nei campi di termodinamica, elettromagnetismo, e meccanica quantistica. Tuttavia i fenomeni chimici sono talmente complessi e variegati da costituire una branca del sapere a sé stante.