Deutsch
Francais
Nederlands
Svenska
Norsk
Dansk
Suomi
Espanol
Italiano
Portugues
Magyar
Polski
Cestina
Русский
La teoria dell'attrazione elettrica proposta da Johann Euler nel 1759 offre una visione meccanistica dei fenomeni elettrici, che si allontana dalle spiegazioni puramente empiriche precedenti. Il punto centrale della sua teoria è l’analisi del comportamento dell’etere, un fluido teorico che, secondo Euler, permeava lo spazio e interagiva con i corpi elettrificati. Questa visione meccanica si fonda sull'idea che l’elettricità non sia solo una manifestazione di forze invisibili, ma che dipenda da un’azione concreta e misurabile del fluido etereo.
Il principio fondamentale su cui si basa la teoria di Euler è che l'etere, quando viene espulso da un corpo elettrificato (corpo A), non scompare semplicemente, ma si diffonde nell’aria circostante. L’aria che circonda il corpo A diventa quindi “elettrificata” poiché l’etere aumenta la propria densità in quell'area. Questo aumento di etere è il primo passo verso l'attrazione tra i corpi A e B. Infatti, se il corpo B è in grado di assorbire questo etere, anche se minimamente, diventa positivamente elettrificato. La velocità con cui l’etere si muove verso il corpo B dipende dalla "permeabilità" dei suoi pori, e questo movimento determina una diminuzione dell'elasticità del fluido nell'area circostante.
Il concetto di elasticità in questo contesto si avvicina all'idea moderna di pressione interna, ma con una differenza fondamentale: l'elasticità dipende dal punto nello spazio. Quindi, esiste un gradiente di elasticità tra il corpo A e il corpo B che genera una forza risultante, spingendo i corpi l’uno verso l’altro. Questo spostamento reciproco è la base dell’attrazione elettrostatica che osserviamo. Quando la distanza tra i due corpi diminuisce ulteriormente, il movimento dell’etere si intensifica e può produrre un fenomeno visibile, come una scarica elettrica accompagnata da un suono acuto, noto come scintilla.
Euler applica il concetto di gradiente di elasticità per spiegare come due corpi si attraggano, non come risultato di una forza misteriosa, ma come conseguenza di un’interazione misurabile tra il fluido etereo e i corpi. La sua formulazione matematica dell'attrazione elettrica si basa su un modello meccanico, ma la matematizzazione in sé svolge un ruolo subordinato: non è la parte principale della sua spiegazione, ma un supporto alla parte meccanica. La matematizzazione è utilizzata come strumento per descrivere il comportamento del fluido etereo e per calcolare quantitativamente la forza che agisce sui corpi.
Questa visione dell'attrazione elettrica come un'interazione fisica tra corpi attraverso il movimento di un fluido non è solo una curiosità storica, ma un passo fondamentale nella comprensione dei fenomeni elettrici. Sebbene la teoria dell’etere di Euler sia stata successivamente superata dalle scoperte moderne, come la teoria elettromagnetica di Maxwell, essa rappresenta una delle prime formulazioni coerenti che tentano di spiegare l'elettricità in termini meccanici e matematici.
In questo contesto, la teoria di Euler va letta come un tentativo di coniugare la descrizione empirica degli esperimenti elettrici con una spiegazione basata su leggi fisiche precise. La sua idea che il fluido etereo si comporti come un liquido che si muove attraverso lo spazio, variando la sua densità e elasticità, anticipa molti concetti moderni di dinamica dei fluidi e fornisce una chiave interpretativa per fenomeni come l’attrazione elettrica e la conduzione.
Va inoltre osservato che la teoria di Euler si distingue per la sua capacità di integrare due dimensioni: quella meccanica e quella matematica. Sebbene la matematizzazione sia stata una parte essenziale del suo lavoro, il vero valore della sua teoria risiede nel fatto che essa ha offerto una spiegazione coerente e sistematica che ha combinato la comprensione meccanica dei fenomeni con l'analisi matematica. Questo approccio è stato poi ripreso e sviluppato da molti dei suoi successori, ma la sua originalità risiede nel fatto che ha proposto per la prima volta una connessione tangibile tra il movimento del fluido e le forze elettriche.
Importante per il lettore è comprendere che la teoria dell’etere di Euler non era solo una speculazione astratta, ma un tentativo concreto di legare la matematica alle osservazioni fisiche. Anche se oggi l'etere non è più considerato un concetto fisico valido, la sua teoria ha avuto un impatto significativo sull'evoluzione del pensiero scientifico. Euler ha aperto la strada a una comprensione più razionale e quantitativa dell'elettricità, ponendo le basi per la successiva unificazione delle forze naturali.
Qual è la forza di interazione tra corpi con lo stesso stato elettrico?
L’equazione presentata implica che la forza risultante tra due corpi sia di tipo repulsivo se entrambi possiedono una carica elettrica di segno uguale, sia essa positiva o negativa. In termini matematici, questo si traduce nel fatto che se entrambe le quantità α e δ sono negative, la forza risultante sarà positiva, indicando un’attrazione reciproca. Al contrario, se una delle due quantità è positiva e l’altra negativa, la forza risultante avrà segno negativo, corrispondente a una repulsione. Un risultato interessante si verifica nel caso in cui una delle quantità (α o δ), ma non entrambe, sia nulla. In tal caso, la forza risultante è zero, un risultato che all’inizio sembra contrastare le osservazioni sperimentali dell’epoca, secondo le quali corpi elettrificati attraggono corpi non elettrificati quando sono abbastanza vicini.
Questa apparente contraddizione fu rilevata anche dallo stesso Aepinus, il quale, prima di arrivare alla formulazione di questa equazione, aveva calcolato la forza totale esercitata da un corpo A (con fluido elettrico in eccesso) su un corpo B nel suo stato naturale (non elettrificato). In questo caso, la forza totale risultava zero, un altro esempio di un’apparente discrepanza tra teoria e osservazione. Aepinus riconosceva che tale risultato non corrispondeva immediatamente all’esperienza quotidiana, ma difendeva comunque la validità della sua teoria, affermando che, pur essendo discordante con l’esperienza comune, essa fosse necessariamente vera, in quanto derivante direttamente dai principi fondamentali della teoria di Franklin. Se tali principi fossero stati falsi, l'intero sistema teorico di Franklin sarebbe crollato. Aepinus concluse che, sebbene un corpo non elettrificato non possa attrarre un corpo elettrificato direttamente, esso diventa elettrificato attraverso l’induzione elettrica quando si avvicina ad un corpo già elettrificato.
L'esperimento di Aepinus a conferma di questa teoria fu fondamentale. Egli avvicinò un corpo elettrificato a una barra metallica, inizialmente non elettrificata, e osservò che la barra diveniva essa stessa elettrificata, con uno degli estremi caricato positivamente e l’altro negativamente. Questo esperimento evidenziò un fenomeno che oggi identifichiamo come polarizzazione elettrica: l’effetto che permette a un corpo inizialmente neutro di acquisire una distribuzione di cariche elettriche opposte in prossimità di un corpo elettrificato. Tale polarizzazione creava una situazione di attrazione tra i corpi, che è ciò che viene osservato in natura.
Aepinus, attraverso il suo approccio matematico, riuscì a chiarire la relazione tra la forza risultante e la polarizzazione. La forza tra due corpi, uno dei quali è elettrificato, non può essere spiegata semplicemente dalla quantità di fluido elettrico presente in ciascun corpo, ma deve considerare anche come tale fluido si distribuisca in modo diverso nelle varie parti del corpo. In effetti, Aepinus ipotizzò che ciascun corpo fosse diviso in n parti, ognuna con uno stato elettrico diverso da quello delle parti vicine. In tal modo, calcolò matematicamente la forza risultante tra due corpi, A e B, divisi ciascuno in più parti e determinò che la forza tra le diverse parti di ciascun corpo non fosse omogenea ma variasse in funzione della posizione.
Il concetto di polarizzazione elettrica di Aepinus è fondamentale perché stabilisce che la forza tra corpi non dipende solo dalle cariche totali, ma anche da come queste sono distribuite spazialmente nei corpi. Sebbene la teoria di Aepinus non fosse del tutto corretta, poiché mancava della moderna comprensione delle leggi dell’elettromagnetismo, essa gettò le basi per le successive scoperte nel campo. Questo approccio matematico e teorico rappresentava un avanzamento significativo rispetto alla fisica empirica dell’epoca, nella quale l’esperimento e l’osservazione venivano generalmente considerati superiori alla teoria.
Inoltre, la metodologia di Aepinus, che dava priorità alla matematica per suggerire esperimenti e nuovi fenomeni (come la polarizzazione), rappresentava una novità per il periodo, stabilendo la matematica come strumento principale per la costruzione teorica. Fu una visione che anticipò le future scoperte nel campo dell’elettromagnetismo, contribuendo all’evoluzione del pensiero scientifico verso l’uso rigoroso della matematica nelle teorie fisiche.
In questo contesto, l'approccio di Aepinus alla matematizzazione della forza elettrica risulta fondamentale per comprendere come i fisici del XVIII secolo cominciarono a concepire le leggi fisiche come relazioni quantitative, in grado di spiegare non solo i fenomeni conosciuti, ma anche di prevederne di nuovi. La forza di interazione tra corpi con lo stesso stato elettrico, quindi, non deve essere vista solo come una questione di segno e quantità di cariche, ma come un fenomeno che dipende dalla distribuzione di queste cariche e dalle leggi matematiche che governano il loro comportamento.