LA SCIENZA NELL’ETÀ CONTEMPORANEA (I secc. XIX-XX)
34. Caratteri della scienza nei secc. XIX-XX. — Le cause del progresso grandioso della scienza nei secc. XIX-XX si debbono al perfezionamento e all’applicazione rigorosa del metodo, che i due secoli precedenti avevano additato alle ricerche scientifiche. Ma v’ha un altro fatto storico di prim’ordine, un fatto, cui accennammo in uno dei paragrafi precedenti, allorchè intraprendemmo a discorrere della scienza nell’età moderna (§ 25), che sollecita d’urgenza questo progresso: lo sviluppo della grande industria. Questo sviluppo non è stato mai così imponente, a tratti così mostruoso, come in questi ultimi due secoli. Or bene, esso ha imposto alla scienza problemi nuovi, gravissimi, e l’ha sforzata verso la loro soluzione. La grande industria ha portato altresì l’enorme incremento della popolazione, nell’uno e nell’altro continente, e questo fatto, a sua volta, ha imposto agli uomini altri ordini di problemi: come trovare il necessario alla vita di nuove decine e decine di milioni di persone; come costruire le nuove gigantesche città; come proteggerle dalle epidemie. Or bene, a tutto questo, senza l’aiuto di mezzi straordinarii di conquista della natura, o di difesa dai suoi flagelli, non era possibile provvedere.
Tuttavia, in genere, non può dirsi che i secc. XIX-XX abbiano fatto scoperte paragonabili a quelle dei secc. XVI-XVII. Nè c’è stato più un Galilei o un Newton, nè si sono ritrovate ex novo le leggi della dinamica o della gravitazione universale. Unica eccezione può fare, in fisica, il ramo della elettricità. Tutto il resto non è stato che progresso quantitativo, straordinario però sino al punto, che i resultati ne sono apparsi originali e nuovi come qualità.
Il carattere più saliente della scienza, in questi ultimi centoventicinque anni, è quello stesso che si disegnava nei secc. XVII-XVIII, ma, ora, in proporzioni assai maggiori: la compenetrazione di ogni disciplina scientifica nell’altra, al che si devono i massimi progressi di ciascuna. Così lo spettroscopio, un puro strumento fisico, è stato autore di profonde rivelazioni in astronomia; la fisica, con la macchina elettrica, con la termodinamica, ha rinnovato la chimica; i metodi e le scoperte dell’una e dell’altra hanno rivoluzionato i campi della medicina, della zoologia, della botanica; la matematica domina ovunque.
Frattanto, com’era cominciato ad avvenire sin dal sec. XVIII, i vecchi confini fra le varie discipline scientifiche sono rotti, e dalle unioni di parti dell’una con l’altra o di parti diverse di ciascuna, fra loro, sono nate scienze, aventi ognuna una individualità propria: elettro-chimica, elettro-magnetica, zooiatria, anatomia microscopica, termo-dinamica, fisico-matematica ecc. ecc. Certi rami di una sola scienza hanno assunto tale ampiezza, da costituire da soli delle vaste scienze: l’analitica, l’aritmetica superiore, in matematica; la meccanica, la elettrotecnica, l’ottica, in fisica; la chimica organica, l’elettrolitica in chimica; la fisiologia, la patologia, l’anatomia, la clinica, in medicina, e così via. In tal modo il fronte della scienza moderna presenta un’ampiezza senza paragone più imponente che in tutti i secoli passati.
35. Matematiche. — I secoli XIX-XX hanno continuato e approfondito gli indirizzi matematici dei due secoli precedenti. La geometria analitica e la geometria proiettiva sono state coltivate da una folla di scienziati. Questo secondo, anzi, ha mutato nome: la geometria proiettiva di Monge è divenuta la geometria sintetica o superiore, specie per i mutamenti in essa introdotti da Giacobbe Steiner (1796-1863) e da C. Giorgio Cristiano Staudt (1798-1867), il quale formulò un sistema di geometria, concepita al di fuori di ogni idea di numero e di grandezza. Presso i Francesi, il più grande maestro di geometria superiore del sec. XIX è stato il Poncelet (1788-1867); fra gli Italiani, Luigi Cremona (1830-1903).
La geometria moderna ha anche affrontato la discussione delle ipotesi comunemente ammesse dalla nostra geometria elementare — l’antica geometria euclidea —, e n’è nata così la geometria non euclidea.
Il calcolo infinitesimale o, semplicemente, l’analisi, è stato anch’esso approfondito da una pleiade di scienziati, illustri, tra cui citeremo soltanto l’Halphen, la signora Sofia Kowalwski, il grande francese Enrico Poincaré e gli italiani Fr. Brioschi (1824-1897), il fondatore dell’Istituto tecnico superiore di Milano, e Ulisse Dini, morto da poco. Ma sono sorti anche nuovi importanti rami della matematica pura: la così detta teoria dei numeri o aritmetica superiore, la teoria delle forme e la teoria dei gruppi, le funzioni ellittiche, ecc., che dànno un colorito nuovo alla scienza matematica dei secc. XIX-XX. Inoltre, come più volte abbiamo accennato, l’impero della matematica sulla fisica è diventato assai più possente e intimo che per l’innanzi. Ne sono così nate la meccanica analitica, la fisico-matematica ecc.
36. Astronomia. — L’astronomia dei secc. XIX-XX non ha un solo grande nome da contrapporre agli astronomi dei due secoli precedenti e nessuna grande scoperta, che possa competere col copernicanesimo o col newtonianesimo. Ma vanta una folla di studiosi provetti (Delaunay, Adams, Leverrier, Maxwell, Helmholtz ecc. ecc., e, fra gli Italiani, Secchi, Schiaparelli, ecc.), i quali, lavorando nel campo dell’astronomia così detta gravitazionale (matematica) e dell’astronomia descrittiva o astrofisica, hanno stabilito e dimostrato molti punti, ch’erano rimasti oscuri, e precisato e completato molte ricerche del passato.
I progressi del primo di questi due rami dell’astronomia si debbono sopra tutto alla collaborazione della matematica; del secondo, al perfezionarsi degli strumenti di osservazione, alla fotografia, e principalmente alla così detta analisi spettrale (V.i più innanzi), coadiuvata dalle accresciute cognizioni chimiche.
Cerchiamo di elencare alcuni dei principali resultati, dell’una e dell’altra astronomia, cominciando dall’astronomia gravitazionale:
1º Il sec. XIX iniziò, per deliberazione del Congresso internazionale di astronomia, tenutosi a Parigi nel 1887, la carta stellare del cielo, il cui studio è stato distribuito tra diciotto Osservatorî, i quali avrebbero proceduto con metodi e stromenti identici. La carta dovrà contenere le stelle fino alla 14ª grandezza, e in tutto circa 20 milioni di stelle. In Italia ne sono stati incaricati la Specola Vaticana e l’Osservatorio di Catania.
2º È stato stabilito esattamente l’aumento secolare di velocità (5"-6") della luna, che anche Halley e Laplace avevano notato e tentato calcolare. Quale la causa? L’astronomo Delaunay (1865) suppose che si trattasse di un’apparente accrescimento di velocità della luna, ma che in realtà fosse la Terra a rallentare il suo cammino per l’attrito delle maree, ossia per le influenze, che le maree dell’Oceano eserciterebbero sulla rotazione terrestre, per cui il giorno si allungherebbe di 1⁄10 di secondo ogni 10 000 anni. Ma non è che una ipotesi.
3º La stessa azione delle maree allungherebbe la distanza fra il sole e la Terra, tra la Terra e la luna. Questi due corpi, anzi, si suppone, sarebbero un tempo stati vicinissimi, e la luna avrebbe ruotato intorno alla Terra nell’identica durata di tempo in cui la Terra ruotava intorno al suo asse: i due corpi, anzi, si sarebbero mossi, come se fossero stati congiunti l’uno all’altro.
4º Nel 1843-46 venivano scoperti, e non già per osservazione, ma per calcoli condotti a termine dagli astronomi gravitazionali — Adams e Leverrier — il pianeta Nettuno, la sua posizione e la sua orbita, che disturbavano i movimenti di Urano. Solo più tardi il pianeta fu segnalato dall’astronomia descrittiva, e precisamente dall’Osservatorio di Berlino.
Ed ecco ora le principali conquiste dell’astronomia descrittiva:
1º Sono state scoperte parecchie centinaia di piccoli pianeti (asteroidi), specie tra Marte e Giove, alcuni con orbite grandemente inclinate sull’eclittica ed assai eccentriche, somiglianti, perciò, più a quelle di comete che di pianeti o stelle fisse.
2º Insieme con gli asteroidi, sono stati scoperti numerosi satelliti dei varii pianeti, tra cui altri cinque di Giove, oltre i primi quattro scoperti dal Galilei. Taluni di essi hanno particolarità singolari. Un satellite di Marte ha una rivoluzione più veloce della rotazione di quella del suo pianeta, sicchè gli ipotetici abitanti di Marte dovrebbero vederlo levarsi a occidente e tramontare a oriente. Ma più strano è il caso del satellite di Nettuno, che (come quelli di Urano) ruota intorno al suo pianeta da est a ovest.
3º Sono stati studiati minutamente, fino ai limiti del possibile, le superficie dei pianeti e dei satelliti. Noi conosciamo i monti, i crateri della luna, la loro altitudine, e sappiamo che la luna non ha acqua e, forse, neanche atmosfera.
È stato studiato Giove, il gigante dei pianeti del nostro sistema solare, e si è potuto determinare che esso ha una densità pari ad appena 1⁄4 di quella della Terra, poco maggiore dell’acqua, e che perciò si trova in uno stadio che potrebbe dirsi pastoso.
Grazie alle osservazioni dell’astronomo italiano Giov. Virginio Schiaparelli, noi adesso conosciamo bene la superficie di Marte, il più vicino (a noi) dei grandi pianeti, con le sue macchie, che sono state talora interpretate per acqua e terra, con le sue grandi linee, scure e parallele, denominate canali, e inesplicabili. Sappiamo che gli anelli di Saturno non sono corpi (solidi o liquidi) continui, ma corpuscoli solidi rotanti intorno al pianeta.
4º Lo studio del sole, della sua composizione è progredito enormemente, grazie, dicevamo, alla analisi spettrale, ossia all’analisi della sua luce mediante lo spettroscopio, con il quale gli astronomi analizzano lo spettro[86] prodotto dai raggi di una sorgente luminosa. Noi conosciamo con questo mezzo le caratteristiche della luce emanata da un solido o un liquido o un gas (a piccola o ad alta pressione), o che attraversa un gas. E abbiamo perciò potuto concludere che lo spettro solare dimostra che la luce del sole proviene da un corpo a temperatura, elevatissima incandescente (solido o liquido, o da un gas ad alta pressione), e che ha attraversati gas più freddi, esistenti nell’atmosfera solare. Nel sole ci sarebbero ben 30 o 40 metalli: sodio, ferro, idrogeno, carbonio ecc. allo stato di vapore. La luce irradia specialmente dalle parti esterne, le più fredde, e la temperatura crescerebbe andando dall’esterno verso l’interno. Anche la densità del sole sarebbe pari ad appena 1⁄4 di quella terrestre.
5º Lo studio delle comete, delle altre stelle, delle nebulose — grazie sempre alla spettroscopia e alla fotografia — è di molto progredito.
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Una domanda, che si sono posti gli astronomi dei secc. XIX-XX, è questa, se la ipotesi del Laplace sulla formazione del sistema solare ne sia riescita confermata o no. Quella teoria ha dovuto affrontare alcune difficoltà: i satelliti di Urano e Nettuno hanno (dicevamo) un movimento retrogrado, e gli asteroidi hanno orbite eccentriche e assai inclinate: il che rompe l’uniformità e la simmetria dei movimenti del sistema solare, su cui Laplace, aveva fondato la sua ipotesi. Ma tali eccezioni sono forse spiegabili. D’altra parte, tutte le restanti osservazioni hanno accresciuto il numero dei corpi, i cui movimenti recano le caratteristiche segnate dal Laplace; l’esame spettrale ha mostrato l’uniformità della materia dei corpi componenti il sistema solare; infine, noi possiamo anche sorprendere nebulose in un processo di condensazione analogo a quello supposto dal Laplace per la nebulosa, donde sarebbe uscito l’intero sistema solare. In conclusione può dirsi che la vecchia ipotesi dell’astronomo francese esca dalle nuove scoperte più rafforzata che indebolita.
37. Fisica. — A differenza dell’astronomia, la fisica dei secc. XIX-XX vanta scoperte ed applicazioni grandiose. Uno dei più possenti impulsi ai suoi progressi è stato l’uso costante del calcolo matematico nei problemi di fisica, che ne ha cambiato in gran parte le basi e l’indirizzo.
Innanzi a tutte stanno le applicazioni della elettricità, di cui diremo fra poco. Ma contemporaneamente si è, in questi due secoli, iniziata l’analisi spettrale; si sono conquistate le regioni dell’aria; si è concepito il calore come dovuto al moto molecolare, e si è fondata la termodinamica. Le vecchie teoriche sulla natura della luce sono state abbandonate e sostituite, come aveva voluto l’Huyguens, con la teoria ondulatoria della luce, medesima, ossia con la esistenza di vibrazioni luminose dell’etere. A queste vibrazioni si tende a riferire anche i fenomeni elettrici e magnetici, sì che la natura degli uni è (si afferma) identica a quella degli altri. Il sec. XVIII ammetteva ancora una mezza dozzina di imponderabili (luce, flogisto, calore, suono, elettricità ecc.); oggi non se ne ammette che uno solo: l’etere.
In altra direzione, le scoperte di Enrico Hertz hanno dischiuso la strada alla telegrafia, alla telefonia senza fili, e l’elettricità, applicata alla chimica, ha ispirato una nuova concezione della materia, che sembra finalmente rispondere all’eterna domanda che da venti secoli — dall’età di Talete e di Democrito —, il pensiero umano, pur lottando contro se stesso, torna invincibilmente a proporsi: — Quale l’essenza della materia?[87] —
A). Gli studî sull’elettricità. — L’iniziatore degli studî moderni sulla elettricità è Alessandro Volta (1745-1827), la cui prima giovinezza cade in sullo scorcio del sec. XVIII. Allora egli aveva scoperto l’elettroforo e l’elettroscopio. Nel primo anno del nuovo secolo, egli scoprirà e fabbricherà la pila elettrica, che reca il suo nome (pila di Volta), formata di coppie di dischi di zinco e rame, ciascuna separata dall’altra da un corpo conduttore bagnato. Questa pila era capace di emettere scariche elettriche continuatamente, e non già interrottamente e bruscamente, come faceva la bottiglia di Leyda.
Le immediate scoperte, a cui la pila dette luogo, furono numerose, e accesero molte, talora utopistiche, speranze. Ma la più notevole per le sue conseguenze (sebbene casuale) seguì poche settimane dopo che il Volta ebbe annunziato a un amico d’Inghilterra, e descritto a lui privatamente, la sua pila, e cioè prima ancora che egli l’avesse fatta di ragion pubblica. Codesta scoperta consistette nella proprietà della pila di scomporre l’acqua in ossigeno e idrogeno. Per essa venivano gettate le basi della elettrochimica, ossia di un nuovo, straordinario metodo per la ricognizione dei fenomeni chimici, il quale rivoluzionerà la scienza, che li riguarda.
Nel 1821 il fisico Davy, avendo fatto comunicare i due poli della pila con due bacchette orizzontali di carbone, distanti fra loro pochi centimetri, scopriva la luce elettrica. Ma un anno prima (1820) il fisico Arago aveva annunziato, e ripetuto all’Accademia delle scienze di Parigi, una esperienza del chimico danese Gian Cristiano Oersted[88] (1777-1859), la quale dimostrava, sperimentalmente, ciò di cui in passato si era talora sospettato: l’esistenza di un rapporto costante fra il fenomeno elettrico e quello magnetico.[89] Nello stesso anno Francesco Arago (1786-53) scopriva che il filo di ferro, il quale trasmette la corrente elettrica, attira la limatura di ferro, ossia che la corrente elettrica crea intorno a sè un campo magnetico. Sarebbe, dunque, il magnetismo una conseguenza dei fenomeni elettrici?
Il fisico Andrea Maria Ampère (1775-1836) dimostrò questo fatto con una serie di esperimenti classici. Anzi egli formulò in proposito un’ipotesi suggestiva, ma intorno alla quale la scienza ancora discute. Secondo questa ipotesi, le molecole della calamita, come dei vari corpi magnetizzabili (ad es. il ferro), sarebbero percorse da piccole correnti circolari perpendicolari all’asse del corpo stesso. Ma poichè esse correnti si rivolgono in tutte le direzioni, non esercitano nessuna azione esterna. Invece, sotto l’azione della elettricità quelle correnti pigliano una direzione comune, cioè il corpo si magnetizza.
Questa teoria e tutte le dottrine minori, che vi si connettono, l’Ampère svolse in una sua Memoria del 1823, nella quale gettava le fondamenta della elettrodinamica.
In qual modo codesta teorica si applicherebbe a spiegare il magnetismo terrestre? Come, nel sec. XVI, il Gilbert aveva considerato la Terra come un grande magnete, così, ora che il magnetismo veniva identificato con l’elettricità, l’Ampère considerava la Terra come una grande sfera percorsa da correnti elettriche in direzione da est a ovest. Tale idea fu cimentata alla prova dell’esperimento su una sfera di legno, dall’italiano Leopoldo Nobili (1794-1835), e su di essa, egli potè riprodurre tutte le particolarità dell’azione della Terra sull’ago magnetico.[90]
Nel 1825 Guglielmo Sturgeon fabbricava il primo elettro-magnete, avvolgendo un grosso filo di rame sopra una bacchetta di ferro verniciato a forma di ferro cavallo, il quale, appena la corrente lo attraversava, diveniva una potente calamita, capace di sostenere 154 libbre. Era così creato il pezzo fondamentale di tutti i futuri apparecchi, trasmettitori a distanza di segnali (telegrafi e telefoni elettro-magnetici), o che da una data energia elettrica ne ricavano un’altra, diversa dalla prima (trasformatori), o che trasformano il movimento in energia elettrica (dinamo),[91] o questa in quella (motori elettrici)[92] ecc. ecc. Infatti il primo telegrafo Morse (di Samuele Morse, 1791-1872) sarà del 1837;[93] il primo cavo telegrafico sottomarino (fra Douvres e Calais), lungo 45 km., è del 1851, e nel 1858 venne terminato il primo cavo sottomarino europeo-americano, intorno a cui, però, occorse, per renderlo sicuro, lavorare un altro decennio circa.
Anche le prime macchine elettro-magnetiche vennero tentate a mezzo il sec. XIX, appena fu nota l’enorme forza attrattiva dell’elettro-calamita. Il primo motore di tal genere fa costruito nel 1831, e il primo battello, mosso da motori elettro-magnetici, fa provato nel 1837 a Pietroburgo sulla Neva. Ma si trattava di un mezzo troppo costoso, e tale l’elettromagnete rimase finchè non furono noti i fenomeni così detti d’induzione. Tali fenomeni vennero scoperti, in modo definitivo, da Michele Faraday (1791-1867) intorno al 1831. Secondo i suoi resultati, una corrente elettrica avrebbe potuto generare, attraverso un magnete, altre correnti con potere magnetizzante. Ed egli, infatti, riuscì a produrre le correnti d’induzione elettro-magnetica, le cui conseguenze industriali sono infinite, e hanno rivoluzionato l’industria e reso possibili le automobili, nonchè gli apparecchi della moderna aviazione.
Alle correnti d’induzione elettro-magnetiche si collega anche il telefono. Lo inventò per primo un italiano — Antonio Meucci — nel 1849; ma esso fu solo rivelato al mondo dall’Esposizione universale di Filadelfia del 1876. A questa Esposizione però non figurava la scoperta del Meucci, ma quella di Alessandro Bell, di cui ancora usiamo l’apparecchio ricevitore. Poi il telefono si diffuse superbamente in America e in Europa.
Nella seconda metà del sec. XIX, si sono studiati intensamente, e con resultati preziosi, gli effetti della scarica elettrica attraverso il vuoto. Le prime esperienze, veramente impressionanti, furono quelle di Guglielmo Crockes[94] del 1873. Per esse il grande fisico credette di ritrovare un quarto stato della materia (oltre il solido, il liquido, il gasoso), tanto diverso dal gasoso quanto questo lo è da quello liquido. Venti anni dopo, seguirono gli esperimenti di Guglielmo Corrado Röntgen,[95] che, nel 1895, scopriva i raggi X o Röntgen (dal nome del ritrovatore), pei quali i corpi, che alla luce ordinaria risultano opachi, divengono trasparenti, onde fu possibile fotografare (radiografare) lo scheletro umano.
Tale la gamma meravigliosa delle scoperte dal sec. XIX nei dominî della elettricità.
B). Il telegrafo senza fili. — Il telegrafo elettrico senza fili ha anch’esso una ben faticosa preistoria; fu tentato più volte nel corso del sec. XIX: e in Francia e in Inghilterra e altrove. Ma la sua fortunata istoria comincia dal giorno in cui il fisico Hertz e gli altri che si posero sulle sue orme (Lodge, in Inghilterra, Righi e Calzecchi-Onesti, in Italia, inventore, l’uno, dell’eccitatore, l’altro, del ricevitore, Tesla in America, Enrico Poincaré in Francia) ricercarono i mezzi più opportuni per produrre, raccogliete e guidare le onde elettriche. Il 2 giugno 1896 un giovane italiano, appena ventiduenne, discepolo del Righi — Guglielmo Marconi — fece brevettare un suo sistema di telegrafia senza fili che doveva poi diventare universale. Questo non conteneva alcun elemento nuovo. Ma il suo autore aveva saputo felicemente combinare insieme elementi, che, uno ad uno, gli altri avevano trovati, e farli convergere verso un successo pratico. Anche prima di Colombo, dirà con fine ironia, giustamente, un fisico moderno, si conoscevano le uova; solo però il grande Genovese insegnò il modo di tenerle ritte in piedi...
C). La locomotiva; la conquista dell’aria. — Non ostante l’applicazione della macchina a vapore a carrozze automobili fin dal 1829, la locomotiva era più un’aspirazione che una realtà. Nell’ottobre di quest’anno, Giorgio Stephenson costruiva quel tipo di locomotiva, che poco dopo doveva figurare nel primo tronco ferroviario inglese Liverpool-Manchester. Solo allora le ferrovie diventarono uno dei meccanismi indispensabili della civiltà contemporanea.
Gli aerostati erano stati scoperti in sullo scorcio del sec. XVIII. Il pallone aerostatico dei fratelli Mongolfier fu provato nel 1783. Dieci anni più tardi, essi venivano impiegati a scopi militari sul fronte belga nelle Guerre della Rivoluzione. Questi aerostati sono stati gli strumenti che fino a ieri maggiormente hanno giovato alla scienza: un’ascensione del fisico Gay Lussac del settembre 1804 provò che l’aria a m. 6366 di altezza non contiene idrogeno; che, quindi, il lampo e il tuono non si possono attribuire alla combinazione di questo gas coll’ossigeno dell’aria; e provò altresì che la forza magnetica scema con l’allontanarsi dalla Terra, ecc. Ma questo non significava ancora la conquista dell’aria.
L’automobile, l’autoscafo, il dirigibile e l’areoplano poterono trionfare solo quando vennero scoperti i motori a scoppio, nei quali una miscela gasosa (ottenuta mescolando l’aria col vapore di un liquido combustibile, ad es. la benzina), viene incendiata dalla scintilla di una piccola macchina a induzione, e con la sua esplosione mette in moto l’apparecchio.
Questi motori sono i più leggeri possibili, dacchè il loro peso per cavallo-motore può scendere sino a 4 kg. Fu Santos Dumont, nel 1898, a Parigi, a farne l’applicazione al primo dirigibile, che girò intorno alla torre di Eiffel.
Le prime esperienze con gli areoplani rimontano al 1891, ma il merito di aver dato sicurezza a questo genere di locomozione aerea spetta agli americani fratelli Wright[96] (1903). Tuttavia il principio, a cui gli aeroplani obbediscono, è diversissimo da quello dei dirigibili. Gli aeroplani sono più pesanti dell’aria, tal quale l’aquilone, con cui si baloccano i fanciulli. Solo in essi la funzione della corda dell’aquilone è sostituita dall’impulso del motore. Esattamente, un aquilone potrebbe paragonarsi a un aeroplano tenuto all’àncora, e un aeroplano, a un uccello immobile su le ali.
D). Termodinamica. — Tutte le numerose applicazioni della moderna termodinamica poggiano sul principio che il calore può trasformarsi in movimento (lavoro), e viceversa; o, più precisamente che fra le due quantità di calore e di lavoro (reciprocamente create) esiste una equivalenza perfetta, indipendente dalla natura dei corpi nei quali la trasformazione avviene (legge della conservazione della energia). Gli studii concreti sulla migliore applicazione di questo principio si debbono all’inglese Rumford, ai tedeschi Mach, Mayer, Helmholtz, Clausius, agl’italiani Morosi e Paoli, al francese Sadi-Carnot (1796-1832)[97] e a molti altri. Esso fece possibili le potenti e mirabili macchine termiche moderne e rese servigi grandi allo studio di numerosi fenomeni, elettrici e chimici, allo studio dei corpi gasosi, e, in modo speciale, alle ricerche sul cangiamento di stato fisico dei corpi.
E). Teorie ottiche. — Nel sec. XIX, tra il 1815 e il 1825, si perveniva, finalmente, per merito di Agostino Fresnel, a una teorica esatta circa il problema, difficilissimo, della natura della luce. Si ripigliava, ma con una sostanziale correzione, la teoria delle vibrazioni dell’Huyghens del sec. XVII. I raggi luminosi sarebbero, come l’Huyghens li aveva concepiti, la direzione in cui si propagano le vibrazioni dei corpi luminosi. Però queste vibrazioni non devono più imaginarsi longitudinali, ondulatorie, come quelle di uno stagno, in cui si scagli un sasso, ma perpendicolari alla direzione nella quale si propaga l’onda, ossia al raggio luminoso. Per rendere concretamente l’idea per via di una grossolana imagine sensibile, il raggio luminoso e le vibrazioni possono, secondo la teorica del Fresnel, paragonarsi alle spazzole che servivano un tempo a pulire i tubi di vetro dei lumi a petrolio, in cui un filo di ferro reggeva delle rigide setole di crino, irradianti in tutte le direzioni e perpendicolari al filo che le sorreggeva. L’argomento principe che vale a consolidare questa teoria delle vibrazioni, contro la teoria newtoniana delle emissioni, fu raggiunto solo nel 1850 dal Foucault e dal Fizeau. Secondo la teoria delle emissioni, giusta le leggi che presiedono alla rifrazione, la velocità della luce dovrebbe crescere passando da un corpo meno denso a uno più denso (dall’aria nell’acqua); il rovescio dovrebbe accadere secondo la teoria delle vibrazioni. Or bene, successive, accurate misurazioni fecero rilevare che la velocità della luce (298 000 km. circa al secondo nell’aria) si riduce a 3⁄4 di codesta cifra nell’acqua, mentre deve essere superiore nel vuoto assoluto.
Così la teoria newtoniana era condannata, e la contemporanea, dispregiata divinazione dell’Huyghens, vendicata!
Ma dove avviene la vibrazione luminosa, ossia la vibrazione che si fa luce? Il Fresnel e i fisici, che lo seguirono, notando che la luce, a differenza del suono, si trasmette anche nel vuoto (come avviene negli spazi interplenatarii e sotto la campana pneumatica), adottarono l’opinione che la vibrazione luminosa abbia luogo in un mezzo imponderabile, sparso nello spazio e in tutti i corpi, che, rievocando un’antica parola greca, denominarono etere; che, anzi, la luce è vibrazione dell’etere.
Il Fresnel stesso credette poter determinare il perchè delle varietà dei colori nella luce, e riprese la teoria dell’Euler (§ 30 A): i colori non dipendono (come il Newton aveva pensato) dalla grandezza delle molecole luminose, ma dalla durata delle vibrazioni, ossia dalla lunghezza dell’onda. Questa lunghezza crescerebbe dal violetto al rosso.
L’eco delle discussioni, che la teorica del Fresnel aveva suscitate, non era ancor spenta, quando un altro grande fisico del secolo — James Clerk Maxwell (1831-79) — formulò una ipotesi assai suggestiva, che per altro era balenata anche al Faraday. Le onde elettromagnetiche (egli osservò) sono, come le onde luminose, costituite da vibrazioni trasversali alla direzione della loro propagazione. Inoltre la velocità di queste onde è quella stessa della luce. Inoltre, nel 1845, il Faraday era riuscito a magnetizzare un fascio di luce, ossia a fare in modo, sotto l’azione di un grande magnete, che le sue vibrazioni avvenissero secondo un piano differente da quello originario. Sarebbero dunque le onde luminose niente altro che onde elettromagnetiche? Sarebbe la luce ment’altro che elettro-magnetismo? Nacque così la teoria elettromagnetica della luce, che è adottata da gran parte degli scienziati contemporanei.
Ma come col Maxwell, e poi con l’Hertz, la dottrina sulla natura della luce sembrò identificarsi con quella della natura dell’elettricità e del magnetismo, così, poco dopo, essa fu estesa all’altro agente imponderabile, che noi riscontriamo nel mondo dei fenomeni fisici: il calore. Tutti sono stati ritenuti, egualmente, effetto di vibrazioni dell’etere, anzi le vibrazioni stesse di questo agente misterioso e meraviglioso della natura.
F). L’etere. — Che cosa, dunque, sarebbe l’etere? Poichè esso esiste nel vuoto, dovrebbe essere considerato come imponderabile. Inoltre esso non dovrebbe avere consistenza, dovrebbe essere immateriale, perchè non oppone alcuna resistenza sensibile ai corpi celesti che vi si muovano dentro (non si dà neanche il senso percettibile di alcun vento d’etere). Ma è di una elasticità enorme, come nessun gas conosciuto, perchè le sue vibrazioni (luminose, elettromagnetiche ecc.) sono rapidissime; ed è anche condensabile perchè nei corpi la velocità di propagazione delle sue vibrazioni è minore che nel vuoto, e in proporzione della loro densità.
Ma non è tutto. Poichè le vibrazioni (luminose, elettromagnetiche ecc.) dell’etere hanno una direzione perpendicolare all’asse della loro propagazione, ciò significa che l’etere presenta uno dei caratteri specifici dei corpi solidi... Nei gas le differenti particelle si possono spostare, ossia vibrano, senza che si manifesti alcuna reazione delle une sulle altre; qualche traccia di reazione — e quindi di rigidità — comincia ad apparire nei liquidi, ma soltanto i solidi posseggono la rigidità occorrente perchè delle vibrazioni trasversali possano produrvisi e mantenervisi. Ora le vibrazioni esclusivamente trasversali, anzi perpendicolari, dell’etere fanno supporre in questo «corpo» una rigidità maggiore che nei solidi, per es., nell’acciaio... La «materia» per eccellenza imponderabile, sarebbe dunque, al tempo stesso, per eccellenza solida?... Ma come mai un solido può essere attraversato da altri solidi, secondo avviene dell’etere, percorso da pianeti e stelle fisse?... Le sue proprietà, dunque, sarebbero diversissime da quelle da noi conosciute presso i corpi che sogliamo raggiungere coi nostri sensi, e pressochè paradossali...
Che più? Nell’etere stesso alcuni fisici credono di poter additare la ragione della gravitazione universale, rispondendo così a una domanda dinanzi alla quale lo stesso Newton aveva dovuto arrestarsi: — Quale la causa della gravitazione universale? —
G). Che cosa è la materia? — Anche a questa domanda ha creduto di poter rispondere, ancora una volta, la scienza del sec. XX, e ha costruito la teorica elettrica della materia, cui ha portato il contributo, veramente geniale, dei suoi studii, il nostro Augusto Righi. Ma a questa teoria ha contribuito, in misura maggiore, la scienza chimica, e perciò ce ne occupiamo più innanzi (§ 38 B), a tale proposito.
38. Chimica: A). La nuova teoria atomica. — Il sec. XIX si apre, in chimica, come dicevamo, con la rinascita della teoria atomica. Si era già avviato su questa strada, sin dal 1815, Guglielmo Prout;[98] ma il suo massimo sistematizzatore è Giorgio Dalton (1768-1844). Studiando le sostanze gasose, il Dalton pervenne al concetto che ogni gas è composto di particelle respingentesi fra loro con una forza che diminuisce con la distanza dei loro rispettivi centri. Più tardi, studiando le proporzioni delle combinazioni chimiche tra le varie sostanze, notò che queste proporzioni si possono esprimere con numeri interi o con multipli di essi. Così, ad es., nei due idrocarburi metano ed etilene uno stesso peso di idrogeno è combinato con una quantità di carbonio doppia nell’etilene di quella contenuta nel metano. Lo stesso avviene nei cinque ossidi dell’azoto. Egli notò in conclusione tre fatti: a) che ogni corpo (come aveva stabilito G. Luigi Prout) è invariabilmente composto degli stessi elementi uniti nelle identiche proporzioni (legge delle proporzioni definite); b) che, quando un elemento si unisce con un altro, per dare origine a nuovi composti, in ciascuno di questi composti, in rapporto a una quantità costante di uno di essi, le quantità dell’altro variano in proporzioni multiple (legge delle proporzioni multiple);[99] c) che, quando due corpi A e B si combinano separatamente con un terzo corpo C, le quantità, con cui A e B si uniscono con C, sono eguali a quelle in cui si uniscono fra loro A e B o multipli di esse (legge delle proporzioni reciproche). Onde il Dalton concluse che la materia deve essere composta di atomi, aventi dimensioni e peso diversi, per le diverse sostanze, ma identici per ciascuna sostanza e che la combinazione chimica altro non è che un raccostamento di atomi.
Tali vedute furono confermate, contemporaneamente e successivamente, da ricerche collaterali di altri: Gay Lussac, Ampère, Davy, Berzelius ecc. Tuttavia la nuova ipotesi andava incontro a talune difficoltà pratiche; alcune esperienze nuove sembrarono contradirla. E bisognò rettificarla. Il tentativo più razionale, diretto a tale scopo, venne fatto, nel 1813, dall’italiano Amedeo Avogadro (1776-1856). Secondo la sua teoria (che però si limitava ancora ai gas), volami eguali di qualsiasi gas — semplice o composto — nelle stesse condizioni di temperatura e pressione, contengono il medesimo numero di molecole ch’egli chiamava particelle integrali, onde i pesi relativi di tali volumi rappresentano i pesi relativi di dette molecole. Però, nel caso dei gas semplici, le particelle integrali sarebbero composte di un certo numero di atomi della stessa specie, mentre, nel caso di gas composti, risulterebbero di atomi di specie differenti. Tale ipotesi introduceva, oltre l’atomo, il concetto di molecola, e assegnava, all’uno e all’altro, una funzione diversa nella costituzione della materia. La molecola sarebbe una associazione di atomi, l’ultima particella fisica della materia; l’atomo sarebbe quella particella di materia, che, nelle reazioni chimiche, non soggiace, praticamente, a ulteriore divisione, anche se noi, teoricamente, possiamo concepirla divisibile.
Ciò non ostante, questa teoria non ebbe l’onore di un riconoscimento universale se non dopo il Congresso chimico europeo del 1860 a Carlsruhe. Colà il chimico italiano Stanislao Cannizzaro (1826-1910), tornando a sviluppare la teoria dell’Avogadro, mostrò quanto facilmente essa risolvesse molte delle difficoltà in cui si avviluppava la chimica del tempo, e come la migliore interpretazione della teoria del Dalton fosse quella appunto offerta dall’Avogadro.
Da allora in poi le formule chimiche, oggi in uso, seguono il metodo indicato dall’Avogadro: danno, cioè, l’indicazione degli atomi e delle molecole dei corpi. Così, ad esempio la formula chimica dell’acqua (H2O) significa che ogni molecola è composta di 2 atomi di idrogeno e di 1 atomo di ossigeno.
B). Radioattività e sue conseguenze teoriche. — Negli ultimi anni del sec. XIX la teoria atomica ha subito un’ulteriore trasformazione, in seguito alla scoperta del fenomeno della radioattività. Non solo: questa scoperta ha dato un colpo inatteso al concetto della intrasformabilità dei corpi, affermata solennemente agli albori della chimica moderna contro l’alchimia medievale, e ha improvvisamente rivendicato, non la pratica, ma il principio ispiratore di quest’ultima.
Nel 1896 Enrico Becquerel trovò che i sali d’uranio emettevano una radiazione invisibile, che però poteva impressionare la lastra fotografica. Dopo di allora si è trovato che altre sostanze possiedono tale proprietà ed emettono radiazioni di genere diverso, che si sogliono indicare con le prime tre lettere dell’alfabeto greco (α, β, γ: alfa, beta, gamma).
Questi elementi radioattivi sarebbero forme di materia, le quali subiscono trasformazioni, aventi per resultato quello di riprodurre, a loro volta, nuove forme, dotate di proprietà, chimiche e fisiche, diverse da quelle della sostanza madre. Uno dei corpi, prodotti dall’uranio è appunto il radio, scoperto dalla signora Curie nel 1898: esso, sopra tutti, dotato di potenza radioattiva, e il solo che si sia ottenuto allo stato di sale puro e di metallo libero.
Il radio, dunque, ci permette di assistere al fenomeno di un’organica e naturale trasformazione della materia. Dal radio, che ha il peso atomico 226,5, si ottiene, per successive perdite di particelle alfa, il radio A, B, C, D, E e poi il radio F, che ha il peso atomico 210,5, e che, emettendo sempre raggi alfa, darebbe il corpo avente il peso atomico 206,5, prossimo cioè a quello del piombo, il cui peso atomico è 206,9; il che sembra confermato da osservazioni geologiche. Analogamente, il torio dal peso atomico 232,5 scenderebbe a 208,5 che è il peso atomico del bismuto.
Siamo, dunque, di fronte a vere trasformazioni della materia, le quali si producono in un solo atomo, o mediante proiezioni di particelle alfa e con diminuzione del peso atomico, o con emissione di raggi beta senza che il peso atomico varii (almeno sensibilmente) o senza alcuna emissione, come avviene nei corpi non radioattivi, e che dànno origine a corpi radioattivi.
L’atomo (l’indivisibile!), dunque, sarebbe un corpo divisibile...., un complesso di corpuscoli minori (quelli che si dissero gli elettroni),[100] un edifizio assai complicato e delicato, capace di assumere nuove configurazioni e proprietà, capace di disgregarsi con perdita dei suoi componenti e dare origine a nuovi corpi di peso atomico inferiore.
Talune osservazioni sui fenomeni della elettricità e della luce nei corpi hanno altresì indotto a considerare l’atomo come formato da una parte centrale immobile ed elettrizzata positivamente, intorno alla quale ruotano dei corpuscoli carichi di elettricità negativa: gli elettroni. La stessa sua porzione centrale sarebbe un nucleo di elettroni, e il tutto potrebbe paragonarsi a un microscopico sole cinto di pianeti, che ruotano intorno ad esso. La radioattività sarebbe una proiezione delle particelle interne di questo infinitesimo sistema solare, quale conseguenza della stabilità imperfetta dell’atomo, che è costretto a disintegrarsi e a proiettare elettroni fino a che esso non trovi un sistema stabile, ossia non si trasformi in una sostanza, che allora non sarà più radioattiva.
Questa, l’ultima forma assunta dalla antichissima teoria atomica democritèa; questa, l’ultima risposta della scienza alla eterna domanda: — Che cosa è la materia? —
C). Chimica organica. — La nuova teoria atomica è forse la scoperta più impressionante che la chimica contemporanea, potentemente aiutata dalla fisica, abbia compiuto nell’età più recente. Ma altre più modeste, sebbene, forse, più solide, possono starvi a fianco. Sin dai primi decenni del sec. XIX cominciò a diventar popolare la chimica così detta organica, ossia la chimica delle sostanze organiche.
La costituzione chimica di molte sostanze organiche era già nota fin dai secoli precedenti. Ma lo sforzo di tutta la prima metà del sec. XIX fu di tentar di distinguere quale fosse la differenza qualitativa fra i prodotti del mondo organico e i prodotti del mondo inorganico.
Dapprima si suppose che gli elementi delle sostanze organiche differissero, per la natura loro, da quelli delle sostanze inorganiche. Ma gli esperimenti, compiuti nella prima metà del sec. XIX, smentirono questa supposizione. Dove dunque la differenza? Un’altra ipotesi era quella che il sec. XIX ereditava dal sec. XVIII: che, cioè, alla formazione dei prodotti organici presieda una speciale «forza vitale». A risolvere il problema aiutò molto la scoperta dell’isomerismo nelle sostanze organiche e inorganiche. Fu scoperto, cioè, che delle sostanze, formate degli stessi elementi, nelle stesse proporzioni, hanno proprietà affatto diverse l’una dall’altra. Ad es., la grafite e il diamante sono chimicamente carbonio, ma hanno proprietà le mille miglia lontane dal carbonio. Si venne così al concetto che le proprietà di una sostanza non dipendono dalla loro composizione chimica, ossia dalla natura dei loro atomi, ma dalla disposizione di questi atomi nella molecola.
Questo concetto fu ribadito dai progressi, cui la chimica man mano pervenne, nella riproduzione artificiale di molti degli elementi degli organismi, vegetali e animali. Le più notevoli tra queste sintesi chimiche riguardano gli zuccheri e le proteine, essendo i primi tra i più caratteristici prodotti della vita delle piante; le seconde, fra i più importanti prodotti vitali in quanto entrano nella composizione dei tessuti animali.
Si trovò in conseguenza che i «prodotti organici» sono composti di elementi chimici inorganici, e, precisamente, di carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, più fosforo (o zolfo), e che ciò che li rende «organici» deve essere solo un diverso aggruppamento dei loro atomi. In questo modo la chimica si poneva in contatto con la vita, e un suo ramo speciale si dice oggi, appunto, biochimica.[101]
Un’altra conclusione è derivata da queste esperienze: che i processi chimici della vita organica sono sostanzialmente analoghi a quelli che si praticano nei laboratorii scientifici, anche se talora qui si ottengono alcuni prodotti organici con metodi diversi (in genere più energici e più rapidi) di quelli che la natura preferisce seguire.
D). Elettrolisi. — Con la elettrolisi chimica siamo in presenza di una delle più mirabili applicazioni della fisica alla chimica. Si tratta dei fenomeni che avvengono nelle soluzioni di sostanze chimiche sotto l’azione della corrente elettrica. Intorno ad essa il fisico Arrhenius formulò la sua teoria della dissociazione elettrolitica o ionizzazione (ioni sarebbero gli atomi carichi di elettricità). Secondo questa teoria, non sarebbe la corrente elettrica quella che determinerebbe la scomposizione delle molecole dei corpi nei loro atomi (gli ioni); questi esisterebbero già disciolti, allo stato libero,[102] innanzi il passaggio della corrente. La quale, invece, si limiterebbe ad attirarli verso il polo positivo o negativo, ossia, come si dice, ad orientarli.
E). I nuovi elementi chimici. — I nuovi procedimenti di analisi chimica hanno portato alla scoperta di un numero grandissimo di sostanze elementari (corpi semplici, come una volta si diceva), quali al tempo del Lavoisier non era possibile concepire. Fino al sec. XIX, noi lo sappiamo, non se ne imaginavano che quattro (terra, aria, acqua, fuoco) o tre (zolfo, mercurio, sale). A mezzo il sec. XIX, erano 62. Essi si contano oggi in numero di circa 80, senza tenere conto delle sostanze che provengono dalla disintegrazione dell’uranio, del radio e del torio e delle loro emanazioni. La successione di tali scoperte segna le tappe di una conquista, via via più intima, del mistero della natura.
39. Medicina. — I grandi progressi della medicina, nel sec. XIX, sono stati determinati dai progressi di tutte le altre discipline scientifiche, che le hanno fornito i propri strumenti ed i propri resultati.
La fisica ha fornito alla medicina lo specchio per la esplorazione della laringe, l’elettricità, per la cura di gran numero di malattie, specie quelle nervose; la chimica le ha fornito l’anestesia per le operazioni chirurgiche; la fisica, la chimica e la botanica, insieme, i mezzi e i resultati delle ricerche sui batterî, le sieroterapie (contro il vaiolo, il carbonchio, la difterite, l’idrofobia, il tifo) ecc. ecc.
D’altra parte, i progressi della medicina sono stati determinati dalla introduzione, anche in questa scienza, del metodo sperimentale.
Lo scienziato, a, cui spetta il merito di questa galileiana rivoluzione è stato Claudio Bernard (1813-78). I suoi criterii in proposito sono svolti nella sua Introduzione allo studio della medicina sperimentale, ch’è del 1865. Il Bernard vi sostiene i concetti del determinismo, che, cioè, ogni fenomeno è determinato da condizioni materiali, che ne sono le sue cause prossime, e che, se si riproducono, fanno riprodurre anche il fenomeno, e vi combatte il vecchio vitalismo, del sec. XVIII, per cui, in luogo di queste condizioni materiali, sarebbe esistito un certo «principio vitale», che rendeva superflua ogni altra ricerca.
Per ritrovare queste condizioni, il Bernard raccomanda l’esperimento, anzi esperienze comparative.
Questo non era nuovo; le altre scienze seguivano siffatto metodo da trecento anni almeno, e i pochi medici, veramente scienziati, del sec. XVIII non si erano comportati diversamente. Potrebbe dirsi, anzi, che da tale punto di vista, la nuova scienza del sec. XIX ne abbia continuato e completato e perfezionato i metodi; ma questo perfezionamento e completamento hanno dato luogo a resultati assolutamente imprevisti e grandiosi. La medicina dei secc. XIX-XX ha mirato a cogliere esattamente il rapporto tra l’anatomia patologica — le lesioni locali — e i sintomi di queste lesioni: ciò che costituisce la così detta clinica. Ha perciò cercato di stabilire con esattezza i quadri di ciascuna malattia. E questo è stato un mezzo potente per la graduale conquista della terapia di ciascuna.
Centro scientifico della medicina, nella prima metà del sec. XIX, furono la Francia e Parigi. Colà si ebbe Cruveillier per l’anatomia umana, Laennec per la clinica medica, Esquirol per la psichiatria (malattie mentali); sopra tutti, il ricordato Claudio Bernard, che non fu solo l’introduttore in medicina del metodo sperimentale, ma il più grande fisiologo del secolo. Per questa parte, il merito — grandissimo — del Bernard fu duplice: a) collegare strettamente lo studio dell’organismo umano, allo stato normale (fisiologia), con quello dell’organismo umano, allo stato malato (patologia), e dimostrare quanto il primo ordine di conoscenze giovi al secondo; b) fermare l’attenzione sui fenomeni vitali, ch’egli concepiva analoghi per i due regni delle piante e degli animali.
Contemporaneamente si sviluppava la scienza tedesca: con sede, prima, a Vienna; poi dopo il 1870, dopo l’unificazione e l’ascesa, politica ed economica, della Germania, a Berlino.
A Vienna, tra il 1837 e il 1897, lo Schleider e lo Schwann fondavano la così detta dottrina cellulare. Questa dottrina approfondiva largamente la teoria delle cellule animali, a cui già era pervenuto il sec. XVIII, dichiarando la cellula punto di partenza e sede di tutti i fenomeni vitali. Il sommo patologo Virchow[103] estendeva tale dottrina alla patologia, dichiarando le cellule (e non già il sangue e i nervi), i veri focolari delle malattie. Probabilmente, questa violenta reazione alla teoria umorale del secolo scorso oltrepassava la verità: anche l’alterazione del sangue (si ammette oggi) è causa di malattia, ma essa conteneva la massima parte di vero.
In conseguenza Heule[104] e Köllicher fondavano lo studio dei tessuti (istologia) allo stato, sano e malato, schiudendo così la fonte di un altro larghissimo contributo alla medicina contemporanea.
L’Italia, nella prima metà del secolo, a motivo delle sue condizioni politiche, delle agitazioni per l’indipendenza e per l’unità, che distraevano gli spiriti dalla scienza pura; a motivo dell’oscurantismo dei governi, che diffidavano della scienza stessa e non vi fornivano, nelle scuole superiori, alcun aiuto, rimase assai addietro dalle altre nazioni in tutti i rami della scienza medica. Ma la lotta per la conquista del sapere, iniziatasi, dopo il 1860, con volontà eroica, di successo, pur in condizioni materiali difficilissime e con scarsi aiuti governativi, e l’intimo contatto, in cui la nostra scienza si volle ora porre con la scienza d’oltr’Alpe, ebbe la virtù di suscitare una splendida scuola medica italiana.
Ecco taluni degli studii e talune delle scoperte moderne, coi relativi autori, su questo campo: la scoperta ch’è il midollo rosso delle ossa a fabbricare il sangue (Bizzozzero); gli studii sulle funzioni del cervelletto, sugli organi a secrezione interna (le così dette glandole); la cura della tubercolosi e del tetano; la scoperta delle ptomaine (veleni svolti dal cadavere) (Selmi); l’interpretazione della origine e della diffusione della malaria (Celli, Grassi); la scoperta degli agenti infettivi della polmonite e della meningite cerebro-spinale; il processo del così detto morbo di Banti; la diagnosi del cancro (Fichera); la batteriologia, e la sierologia (Pasteur); l’antisepsi; la fasciatura elastica per le emorragie.
Altra caratteristica della medicina, nei secc. XIX-XX, è stata quella di allargare la sua considerazione dall’individuo alla collettività, ossia dalla terapeutica della malattia alla cura preventiva dell’individuo e della collettività. Così sono nate la medicina e la igiene sociale, che hanno di molto ridotto la mortalità ed elevato la media della vita. Inoltre la medicina è passata a proteggere anche la vita degli animali.
Da tutto ciò è seguito che oggi la medicina non è più una scienza, ma è un fascio di scienze: anatomia, istologia, fisiologia, patologia, igiene, clinica medica, clinica chirurgica, psichiatria, neuropatologia, chirurgia, ostetricia, ginecologia, otorinolaringoiatria, tossicologia, zooiatria, zootecnica, acquicoltura e pesca, ecc. ecc.
40. Zoologia e botanica: A). La teoria della evoluzione. — Nel sec. XIX le vecchie zoologia e botanica puramente descrittive, le quali non facevano che accumulare e collezionare materiale, cominciarono a declinare nella estimazione scientifica. Si volle penetrare più a fondo il processo della vita. Già lo sforzo di classificare, secondo tratti essenziali, le varie specie, animali e vegetali, e i primi accenni della teoria dell’evoluzione, nel sec. XVIII, erano appunto mossi da questo impulso. Ma il sec. XIX adottava completamente il nuovo indirizzo, e ne fu dominato per gran tempo. Nacquero così la botanica e la zoologia, che si dissero scientifiche, e per gran tempo gli scienziati vecchio stile furono costretti a nascondersi nell’ombra dei loro ricchi gabinetti. Allora irruppe in piena luce la teoria della evoluzione, ossia la dottrina così detta trasformistica delle specie.
Il Lamarck (Giovanni Battista Pietro Antonio di Monet, cavaliere di Lamarck) (1744-1829), il più illustre e consapevole fondatore della teoria della evoluzione, intitolò la grande opera, ch’egli dedicava a questo soggetto, con la denominazione di Filosofia zoologica (1807). Egli si schiera contro l’opinione corrente, la quale si appoggiava alla grandissima autorità di Cuvier, circa la fissità e invariabilità delle specie, e contro la teoria della creazione diretta. Non gli animali (egli afferma) furono creati per i modi di vita, in cui oggi li vediamo muoversi, ma i loro modi di vita li han fatti quali li vediamo. L’ambiente naturale li costringe e certe funzioni, le quali talora sviluppano organi esistenti, talora ne impongono la nascita ex-novo, tal’altra fanno sparire gli organi che esistevano. La funzione, dunque, — essa soltanto! — determina l’organo e tutti i caratteri di ogni animale e di ogni specie. Vero è che le variazioni avvengono lentissimamente, attraverso molti secoli, ma i caratteri acquisiti si ereditano, e a lungo andare questa eredità determina l’origine di nuove specie e la sparizione delle specie intermedie.
Queste teorie il Lamarck ribadì nella Introduzione alla sua più tarda Histoire des animaux sans vertèbres (1816). Ma caddero, naturalmente, nella impopolarità universale, furono soffocate dalla condanna della scienza ufficiale, e il loro autore morì nella povertà e nella disistima più immeritata.
Tuttavia nei cinquant’anni che scorsero tra la pubblicazione della Filosofia del Lamarck e l’Origine delle specie di Carlo Darwin, non sono rari gli accenni di scienziati di ogni ordine verso la nuova eresia, benchè nessuno voglia essere confuso col grande eretico francese.
Carlo Darwin (1809-87), nipote di Erasmo (§ 33 B), iniziò la sua gloriosa carriera scientifica, non solo ignorando Lamarck, ma aborrendone e ammettendo (fino al 1834 almeno) la teoria della creazione diretta delle specie. Un grande viaggio di esplorazione scientifica, che egli fece nell’America del Sud, tra il 1831 e il 1836, cominciò a scuotere quella sua opinione convenzionale. Egli fece colà un mondo di osservazioni, e prese un cumulo enorme di appunti. Or bene le sue osservazioni e i suoi appunti lo costringevano a constatare, con l’eloquenza del fatto, le variazioni e la variabilità delle specie animali e vegetali. Tuttavia, egli non s’affrettò a lanciare nessuna ipotesi; fece la relazione del suo viaggio, e continuò a osservare e studiare. Nel 1839 un libro famoso di Malthus sulla Popolazione gli fece balenare l’idea che le variazioni delle specie, ossia la scomparsa di alcune e la persistenza di altre, dipendessero da una lotta per l’esistenza, attraverso cui le specie meglio adatte alla vita, meglio capaci di adattamento, trionfano e sopravvivono, mentre le altre scompaiono. Questa legge egli chiamò della selezione (scelta) naturale, e svolse nel suo libro famoso su L’Origine delle specie (1859). Ogni individuo, come ogni specie, ha caratteri suoi differenziali, dipendenti dal caso, ossia da cause impossibili a determinare. Gli individui e le specie lottano tra di loro per conquistarsi il cibo, l’aria, l’abitazione. Quelli che hanno i caratteri più adatti per tal fine (o che sanno acquistarli), sopravvivono, mantengono quei caratteri, li perfezionano, dànno luogo a nuove specie. Gli altri sono destinati a sparire.
Il Darwin, in tal modo, escludeva dal novero delle cause delle variazioni delle specie ogni fattore, che non fosse quello della selezione per l’esistenza o, anche, della conquista della femmina (selezione sessuale). Ciascuna di queste sue affermazioni era corredata (ecco il tratto caratteristico e il merito indimenticabile del Darwin!) da una mole enorme e decisiva di fatti. Però, più tardi, egli dovette convenire che i nuovi caratteri delle specie derivavano anche dall’azione dell’ambiente e dall’uso (o dal disuso) degli organi, il quale ultimo determina, negli animali e nelle piante, conseguenze ereditarie. In tal modo egli si riaccostava visibilmente a Lamarck.
Questi concetti il Darwin usò nella spiegazione delle origini delle specie superiori — l’uomo compreso —, e nella sua Origine dell’uomo (1881) escluse l’idea di una creazione, diretta e materiale, dell’uomo, nel senso letterale, biblico. Ciò non era nuovo. Anche S. Agostino e S. Tommaso d’Aquino avevano elevato il trono e la dignità di Dio creatore (§ 11 E). Ma il Darwin sostituì al concetto di creazione quello di derivazione della specie umana da specie inferiori, oggi disparse. Fu questo l’assunto che gli procurò le lotte più accanite perchè esso veniva a distruggere l’antropocentrismo della tradizione religiosa, come, parecchi secoli innanzi, Copernico e Newton ne avevano distrutto il geocentrismo.
Ciò non pertanto, oggi, sia pure con maggior giustizia verso Lamarck, la teoria, o l’ipotesi, dell’evoluzionismo domina la botanica e la zoologia. E alle antichissime, eterne domande, che primi i filosofi ionici si erano poste — «Donde nacque la vita?»; «Quale l’origine dell’uomo?» — la scienza moderna crede (o s’illude?) di aver dato una risposta soddisfacente.
B). Problemi minori. — Il problema principe della origine delle specie ha, nei secc. XIX-XX, fatto passare in sott’ordine gli altri progressi botanici e zoologici.
Non ostante la repugnanza, con cui, verso la metà del secolo, la botanica e la zoologia descrittive erano considerate, deve dirsi che la conoscenza materiale del mondo delle piante e degli animali si è, d’allora ad oggi, accresciuta per varie ragioni: a) i viaggi di esplorazione, con iscopi scientifici, alle regioni polari, in alta montagna, sotto il livello del mare, in regioni impervie o inospitali (Africa del centro, Australasia, Oceania); b) la creazione di numerose società scientifiche con Bollettini ed Atti, i quali permettono ai naturalisti di pubblicare subito le vicendevoli ricerche, e subito prenderne conoscenza; c) i numerosissimi Musei di scienze naturali, ordinati con metodo; d) gli allevamenti scientifici, che permettono, a piante e ad animali esotici, di vivere a lungo e di riprodursi; e) la rappresentazione di piante e animali fatta con mezzi perfetti (fotografia, incisione, litografia, cromolitografia).
Per questa più approfondita conoscenza, si sono alle antiche aggiunte nuove classificazioni di animali e di piante. Pur troppo, si tratta di tentativi che non possono mai dirsi definitivi. Se a classificare i gruppi superiori noi possiamo far intervenire l’indole delle funzioni più vitali, che per essi ben conosciamo, non così avviene per i gruppi inferiori, meno conosciuti e più difficilmente conoscibili. Per questi bisogna starsi paghi in gran parte dei caratteri esteriori, formali (morfologici); e ogni nuova scoperta sposta continuamente i caratteri differenziali.
Come per ogni altra scienza, anche per la botanica e la zoologia, il concorso delle altre discipline scientifiche (fisica, chimica, geologia) è valso ad approfondirne la conoscenza. La quale è ormai così sconfinata, da aver dato luogo a numerose e vaste discipline speciali: embriogenia (che studia lo sviluppo degli organi dell’ovulo); embriologia (che studia il piccolo animale che l’uovo racchiude); fisiologia (studio del funzionamento degli organi, animali e vegetali, allo stato normale); ontogenia, la quale trae dalla embriogenia le conseguenze opportune circa l’origine prima dell’animale e le trasformazioni che ha potute subire dalle epoche antichissime; biologia, la quale studia i rapporti degli animali, tra loro, con le piante, e le leggi della loro vita;[105] paleontologia zoologica e botanica, che studia gli animali e le piante esistenti nei periodi preistorici o antichissimi; istologia (che studia i tessuti) vegetale e animale ecc. ecc.
In questo modo, e con tutti questi mezzi, la scienza moderna affronta la conquista del mistero della natura, con cui essa si batte da almeno tre millennî.