la scoperta dell'atomo raccontata da un atomo

1. Da Leucippo a Schrödinger
https://www.unpodichimica.wordpress. com

2. Salve a tutti!!!
Io mi chiamo
Per gli amici
)()(
)(
2 2
22
xExV
dx
xd
m




 EH ˆ
 EH ˆ

3. AHAHAHAH!
Dovreste vedervi! La
vostra non è una
faccia, ma un
enorme punto
interrogativo!
Già, voi mi
conoscete col nome
che mi diede un tale,
un greco Democrito
Un nome assurdo:
ATOMO
 EH ˆ
 EH ˆ
 EH ˆ

4. Non divisibile! Ma dico, vi
sembra un nome da dare a una
particella? Tenendo conto che
non è una particella qualsiasi,
ma la base di tutte le cose!
Qualcosa di più spettacolare si
poteva pensare! Ovvio che con
quel nome non avrei fatto subito
colpo!
Comunque, se volete
continuare a chiamarmi con
quell’assurdo nomignolo
fate pure.
 EH ˆ
 EH ˆ

5. Ma non azzardatevi a
disegnarmi in quei
buffi modi che ho
visto in giro!
Modelli, dite voi.
Caricature, dico io!
Caricature: ecco
cosa sono!
 EH ˆ
 EH ˆ
 EH ˆ

6. Peggio che a me è
andata solo a uno
che ho conosciuto
qualche secolo fa!
Tale Avogadro!
 EH ˆ
 EH ˆ

7. Mi piacciono invece, le parole di
un … come lo chiamate …
fisico, uno che ha scoperto un
sacco di cose su di me!
Ecco cosa dice:
 EH ˆ
Schrödinger

8. “Via via che i nostri occhi della mente penetrano entro
distanze sempre più piccole e tempi sempre più brevi,
troviamo che la natura si comporta in modo così
completamente differente da quello che osserviamo nei
corpi visibili e sensibili del mondo alla nostra scala che
nessun modello concepito in base alle nostre esperienze
su grande scala può mai essere “vero” . Un modello di
questo tipo completamente soddisfacente è non soltanto
praticamente inaccessibile, ma neanche pensabile.
O, per essere più precisi, noi possiamo, evidentemente
pensarlo, ma anche se lo pensiamo esso è erroneo; non
forse così privo di senso come un “triangolo circolare”, ma
certo molto più che un “leone alato”.
Erwin Schrödinger
Scienza e umanesimo

9. Comunque, voglio
ripercorrere il
sentiero che ha
permesso a voi
umani di
conoscermi . Deve essere stato un
duro colpo scoprire che,
in fondo in fondo, la
sostanza che vi
compone è uguale
quella che caratterizza
tutta la materia!
 EH ˆ
 EH ˆ
 EH ˆ

10. E lasciatevelo dire:
siete lenti, lenti
infinitamente lenti!
Più di 2000 anni per
scoprire che esisto!!!
E ancora
oggi, non è
che poi vi sia
tutto così
chiaro!
 EH ˆ
 EH ˆ

11. Ma iniziamo il viaggio. In
questa zona del mondo
antico, la Grecia, si è
incominciato a sospettare
la mia presenza
I greci erano
veramente dei
fantastici
pensatori
Ma come
arrivarono a
un’idea di
atomismo della
materia?
 EH ˆ
 EH ˆ
 EH ˆ

12. Anassimene
Mileto, 586 a.C. circa – 528 a.C
Nel tentativo di
dimostrare che tutto
è aria, Anassimene
parla di rarefazione e
condensazione
Ogni pezzo di materia può assumere lo
stato liquido, solido o gassoso.
I cambiamenti tra questi stati non
implicano un cambiamento di natura, ma
sono conseguiti solo col dilatare una
porzione di materia in un volume sempre
più largo (rarefazione) o nella
trasformazione opposta, con la sua
contrazione in un volume sempre più
piccolo
“Come la nostra
anima - che è aria - ci
stringe assieme, così
pure il soffio e l’aria
abbracciano il mondo
intero”.
 EH ˆ

13. Per immaginare
condensazione e
rarefazione senza
cambiamento della
materia, si può pensare
che essa sia fatta di punti
che si allontanano e si
avvicinano
E questa
potrebbe essere
stata la scintilla
che ha ispirato gli
antichi atomisti
 EH ˆ
 EH ˆ

14. Niente si fa a caso, ma
tutto avviene per
ragione e necessità
Il primo fu lui,
Leucippo, ma ci
siamo incontrati di
sfuggita e non
sono così sicuro di
averlo visto
davvero.
Di lui rimane quest’ unica
inquietante frase , ma pare
fosse un ottimo filosofo e il
suo pensiero fu sviluppato
dal più famoso Democrito
 EH ˆ
 EH ˆ

15. "Opinione è il dolce,
Opinione è l'amaro,
Opinione è il caldo,
Opinione è il freddo,
Opinione è il colore;
Verità gli atomi e il
vuoto."
Democrito, nato in
Abdera, piccola
colonia ionica della
Tracia intorno al 460
a, C.
Salvator Rosa, Democrito in meditazione, 1660.
Neanche di
Democrito è
rimasto molto!
Questa è una
frase tratta dal
suo libro “Peri
Physeòs”
 EH ˆ

16. La materia non costituisce
una sola massa compatta,
ma si frantuma in tante
masse di diversa forma e
grandezza; gli atomi mobili
nel vuoto
Per Democrito
quindi
Cari umani,
eravate ancora lontani
dal capire come stiano
veramente le cose, ma
era una bel punto di
partenza!
 EH ˆ
 EH ˆ
 EH ˆ

17. Quando un secolo dopo
Democrito, tale Epicuro
scrisse questa lettera, ero
emozionato: stavo per essere
scoperto! Invece le cose non
andarono proprio così.
"Ancora: le parti di cui sono formati e in cui si
risolvono i corpi sono indivisibili e compatte, e
hanno una varietà di figure tali da non potersi
abbracciare con la mente. (…) Quanto alle
differenze di figura gli atomi non sono infiniti ma
semplicemente tali da non potersi abbracciare col
pensiero. (…) Gli atomi si muovono senza posa in
eterno (…) questo moto non ha inizio dal
momento che atomi e vuoto sono eterni .
Epicuro
Samo, 10 febbraio 342
a.C. – Atene, 270 a.C.)  EH ˆ

18. Il pensiero di Democrito fu
ben presto oscurato.
Epicuro, aveva ripreso
l’idea dell’atomo, ma era
poco interessato alla
scienza e stravolse il vero
significato delle intuizioni di
Democrito
Di Democrito se ne
occuparono filosofi
famosi come
Aristotele che non
capirono,
disprezzarono o
forse ebbero solo
paura del suo
pensiero
C’era un altro grosso
problema. Un universo che si
forma attraverso urti di atomi,
entità eterne, mette in crisi
l’idea di divinità.
Questo influì molto sulla
fortuna di questo pensatore e
dei suoi seguaci,
 EH ˆ
 EH ˆ
 EH ˆ

19. E quindi vinse
Aristotele e la teoria
dei quattro elementi
Aria acqua terra fuoco
Io venni ignorato e
gli alchimisti
imperversarono con
le loro bizzarre
ricerche
 EH ˆ
 EH ˆ

20. IV
sec, a
C.
341 -
271 a
C.
94 -50
a. C.
Leucippo e Democrito
Epicuro
Lucrezio
De rerum natura
Un poema
bellissimo
dimenticato per
secoli!
 EH ˆ

21. Fu la poesia a
salvarmi!
Ora siamo a Roma
e qui vive un
grande poeta,
Lucrezio, che
scrive il “ De rerum
natura”
In pratica le idee di
Democrito e di Epicuro
espresse in forma
poetica.
Lucrezio
 EH ˆ
 EH ˆ
 EH ˆ

22. E affinché tuttavia dei miei detti non dubiti
per il fatto che gli atomi sfuggono agli occhi,
apprendi che esistono corpi oltre gli atomi
che nemmeno si posson vedere e dei quali
devi tu stesso ammettere l’essere.
……………………
Le vesti sospese alla riva del mare
si bagnano,spiegate al sole si asciugano,
né mai come l’acqua s’infiltri nei panni si è visto
né come fugga al venir del calore:
dunque l’umor si sperde in piccole parti
che gli occhi non vedono.
Lucrezio

23. Un poema straordinario ,
scritto in lingua latina perfetta e
con idee rivoluzionarie. Troppo.
Soprattutto per quel che
riguardava la religione.
Il testo si perse
nei secoli e fu il
suo ritrovamento
a dare nuovo
impulso alla teoria
atomica
Lentamente, perché i
tempi erano difficili e il
rogo sempre pronto per
eretici e innovatori.
 EH ˆ
 EH ˆ
 EH ˆ

24. Guardate questa linea del
tempo e osservate: solo nel
1913, dopo la spiegazione
dei moti d browniani da
parte di Einstein e la
pubblicazione del libro “ Les
Atoms” di J.B. Perrin, tutti gli
scienziati furono finalmente
convinti
della mia esistenza!
 EH ˆ Jean Baptiste Perrin
Albert Einstein

25. 1417 1644 1649 1661
Poggio Bracciolini
riscopre il
De rerum naturae
Pierre Gassendi
traduce Lucrezio
in Francese
Robert Boyle
Sceptical Chymist
Esperimento
di Torricelli

26. 1743 -1794 1808 1860 1905 1913
Lavoisier padre
della chimica
Jean Baptiste Perrin
“Les Atoms
Einstein dimostra che i
moti Browniani sono
dovuti agli urti del polline
con le molecole d’acqua
in agitazione termica
Cannizzaro e legge di
Avogadro
Congresso di Karlsruhe
John Dalton
“Un nuovo sistema di
filosofia chimica”

27. All’inizio del 1400,
Poggio Bracciolini
fece il suo fortunato
ritrovamento a Colonia
e da allora il libro
venne apprezzato da
umanisti e scienziati
 EH ˆ
Nella prima metà del
1600, Torricelli con il
suo esperimento
dimostrò l’esistenza
del vuoto, uno dei punti
fondamentali del
pensiero degli atomisti
 EH ˆ
Quasi contemporaneamente
in Francia, Gassendi, un
abate, traduce il poema di
Lucrezio nella sua lingua,
rendendolo di più facile
accesso
 EH ˆ

28. Erano tempi difficili e Gassendi,
rendendosi conto del contenuto
scottante del libro, ma anche della
sua importanza dal punto di vista
scientifico cercò di evitare che la
Chiesa ne impedisse la
circolazione.
Dio ha creato gli
atomi!
Pierre Gassendi
 EH ˆ
Intanto Robert Boyle dava un
colpo durissimo all’ alchimia
con la pubblicazione del suo
libro “ Il chimico scettico”, nel
quale tra l’altro dà la prima
definizione di elemento
 EH ˆ

29. Dalton 1766 - 1844 d.c.
Il mio padre ideale fu
comunque Dalton, senza di
lui chissà per quanto tempo
avreste continuato a
brancolare nel buio!
 EH ˆ

30. Osservando che nelle reazioni chimiche le
proporzioni tra gli elementi erano esprimibili sempre
e solo con numeri interi Dalton intuisce che deve
esistere un' unità fondamentale della materia che
definisce atomo e di cui ipotizza vari tipi differenti
per dimensione.
 EH ˆ

31. Tutti i materiali sono
costituiti di atomi solidi e
indivisibili
Gli elementi chimici, e quindi
gli atomi che li compongono,
sono aggregati in maniera
diversa, ma non distrutti nelle
reazioni chimiche.

32. Vi sono tanti tipi differenti di
atomi quanti sono gli elementi
chimici di Lavoisier
Posso determinare il peso
atomico relativo con tecniche
sperimentali

33. Dopo la scoperta della mia
esistenza inizia il periodo in
cui si cerca di capire come
sono fatto. Si scopre che non è vero
che sono indivisibile e nei
molteplici esperimenti, che
si effettuano in questo
periodo, si rivelano le
particelle più piccole di me
ad iniziare dalla più piccola,
l’elettrone
Incomincia l’incubo dei modelli. Dalle
sfere dure di Dalton al panettone di
Thomson, e dopo la scoperta del
nucleo dal modello di Rutherford a
quello più originale di Bohr fino ad
arrivare a quello che vi ha lasciato
senza parole di Schrödinger
 EH ˆ
 EH ˆ
 EH ˆ

34. 1861- 1876 1895 1896 1897 1898
Crookes e
Goldstein
scoprono i
raggi catodici
Roentgen
Raggi x
Esperimento di
di Thomson e
scoperta degli
elettroni
Maria Sklodowska Curie
Misura la radiazione
emessa dall’uranio
Henry Becquerel
Radiazioni
dall’uranio

35.  EH ˆ
Il 1900 fu anno critico.
All’epoca gli scienziati
erano impegnati a
risolvere il problema delle
radiazioni emesse da “un
corpo nero”
 EH ˆ
Nessuno riusciva a
elaborare
un’equazione che
desse la distribuzione
di tutte le radiazioni
Un fisco tedesco ,
Max Planck ci
riuscì
 EH ˆ

36. E se l’energia non
venisse emessa in
continuo, ma in parti
discrete e le dimensioni
di ciascuna parte
fossero inversamente
proporzionali alla
lunghezza d’onda?
Potrei chiamare
i pezzetti di
energia “quanti”!
Max Planck premio nobel nel 1918

37.  EH ˆ
Planck calcolò il rapporto
tra energia e lunghezza
d’onda utilizzando un
valore piccolissimo che
rappresenta la
granulosità dell’energia e
che prese il nome di
Costante di PlancK
La scoperta di Planck
fu così importante da
costituire uno
spartiacque tra la fisica
classica e la fisica
contemporanea.
 EH ˆ
 EH ˆ
Quando mi accorsi di
questa scoperta capii
che ormai eravate
vicini alla soluzione
del mistero

38. 1904 1908 1911 1913 1914
Maria e Pierre
Curie coniano il
nome radioattività
per indicare il
fenomeno
dell’uranio
Thomson
propone il
modello a
panettone
Da osservazioni e
dalle equazioni di
Einstein, Perrin
calcola le dimensioni
dell’atomo:
circa 10 -10 m
Modello atomico
di Rutherford
nucleo atomico
Scoperta dei
protoni da parte
di Rutherford
Bohr
Atomo quantizzato

39. 1923 1925 1926 1927 1932 1932
Compton
Onde sotto
forma di
particelle
Heisenberg
principio
d’indeterminazione
Chadwick
Scoperta del
neutrone
De Broglie
Particelle sotto
forma d’onda
Meccanica
ondulatoria
Born diede alle
onde un’ impronta
probabilistica
Heisenberg
Nucleo formato
da protoni e
neutroni
Pauli
Principio di
esclusione
Schrödinger

40. Planck
Bohr
Curie
Einstein
de Broglie
Schrödinger
Heisenberg
Pauli
V Congresso Solvay, 1927

41. Gli scienziati che vedete riuniti
nella famosa fotografia del
1927, con le loro scoperte,
hanno profondamente
cambiato il modo di
considerare la materia.
 EH ˆ
Leggete che cosa scrive a questo
proposito Schrödinger,
il fisico che ha inventato la
complicatissima equazione che mi
descrive
 EH ˆ
)()(
)(
2 2
22
xExV
dx
xd
m





42. Le nostre idee sulla materia sono
diventate “ molto meno materialistiche”
di quello che non fossero nella seconda
metà del sec. XIX. Sono ancora molto
imperfette, molto confuse, mancano di
chiarezza sotto vari aspetti; ma questo si
può affermare, la materia non è più la
semplice palpabile grossolana cosa nello
spazio, di cui una qualunque parte può
essere seguita durante il suo moto e
possono essere accertate leggi precise
che ne governano il movimento.
Schrödinger

43. Siamo ora costretti ad affermare che i
costituenti ultimi della materia non possiedono
per nulla una “identità”.
Quando si osserva una particella di un certo
tipo, per esempio un elettrone, in un certo
punto e in un determinato istante,
l’osservazione deve essere riguardata in linea
di principio come un evento isolato . Anche
se si riesce a osservare una particella dello
stesso tipo dopo un un tempo brevissimo e
in un luogo vicinissimo al primo, e anche se
si ha una qualunque ragione di ritenere che
esista una connessione causale tra la prima e
la seconda osservazione, l’asserzione che si
tratti della medesima particella che è stata
osservata nei due casi non ha un significato
preciso, vero.

44. E vi prego di rimarcare bene, di convincervi che
non è che non siamo in grado di accertare
l’identità di due particelle in certi casi, e non ne
siamo in grado invece in altri. E’ fuori dubbio
che la questione dell’”identità “ non ha nella
realtà alcun significato.

45. Che dite ero sempre io a
parlare con voi?
Non lo saprete mai e non
è di nessuna importanza!
Ora vi lascio , ma sono
convinto di una cosa: dentro di
voi non scienziati, per ora, c’è
molto più Aristotele che non
Schrödinger
E in futuro?
Nulla si può dire del futuro!
 EH ˆ
 EH ˆ

46. Fine

47. Fonti:
E. Schrödinger – Scienza e Umanesimo - Firenze 1953
I. Asimov – Cronologia delle scoperte scientifiche – 1991
P. Odifreddi - Come stanno le cose - Milano 2013
Lucrezio- Della Natura- Firenze 1969