Si penetra a fondo la costituzione dell’aria, anzi, si riesce a dominare tutti i gas e i loro fenomeni. I fatti dipendenti dal calore (fusione, volatilizzazione, liquefazione) sono studiati minutamente e determinati quantitativamente. Si misura la compressibilità dei liquidi, che l’Accademia del Cimento aveva negata. Progrediscono le ricerche di acustica e di meccanica; e, se la grande autorità del Newton incombe tuttavia sui progressi dell’ottica, in compenso, grazie ai newtoniani, piglia largo campo la fisico-matematica, ossia l’applicazione della matematica alla fisica.
Come facemmo per l’età precedente, illustriamo anche questa volta i principali resultati del sec. XVIII in fisica.
A). Scoperte varie. — Fra gli studiosi maggiori dei fenomeni relativi al calore, ci furono, in questo secolo, Daniele Fahrenheit[79] (1690-1740), inventore del termometro, che porta il suo nome. Nel suo primo strumento, ch’era ad alcool, il punto 96° corrispondeva alla temperatura del corpo umano sotto l’ascella, e lo zero, alla temperatura di un miscuglio di ghiaccio, acqua e sale ammoniaco. Più tardi, allorchè egli cominciò a sostituire il mercurio all’alcool, fissò al 32° la temperatura del ghiaccio in fusione (lo 0° del termometro centigrado) e, al 212°, quella dell’acqua in ebollizione (il 100° del centigrado).
Il termometro centigrado, che noi oggi usiamo più di consueto, fu introdotto dagli scienziati svedesi Andrea Celsius (1701-44) e Märten Strömer. Giuseppe Black (1728-99) e, sopra tutti, i grandi francesi Antonio Lorenzo Lavoisier e l’astronomo Laplace studiarono la dilatabilità dei metalli; studiarono e determinarono la quantità di calore sviluppata nella combustione del carbonio e dell’idrogeno, e, quindi, il fenomeno della respirazione animale.
Indagarono nei fenomeni luminosi l’astronomo G. Bradley (cfr. § 28 D) (scopritore dell’aberrazione della luce), e i due Giovanni Bernouilli (padre e figlio), che cercarono di spiegare i modi di propagazione della luce dal sole e dalle stelle, fino a noi, adoperando l’ipotesi dell’etere, che prevarrà nel sec. XIX (cfr. § 37 F). Il grande matematico Leonardo Euler (1707-83) rivendicò, solo contro la folla dei newtoniani, la teoria ondulatoria della luce dell’Huyguens, e per primo, esattamente, spiegò le diversità dei colori con la diversa durata delle vibrazioni.
Studiarono la compressibilità dei gas Daniele Bernouilli (1700-1782), uno dei maggiori fisici dell’epoca. E finalmente, fatto caratteristico, un frate, professore di astronomia a Bologna, l’ab. G. B. Guglielmini, verificò per primo, lasciando cadere un corpo dalla torre degli Asinelli a Bologna, la deviazione verso oriente dei corpi cadenti, quale conseguenza del moto della Terra, comprovando così, in modo ineccepibile, la scomunicata teoria copernicana!
Ma su due punti della fisica del sec. XVIII è necessario indugiare in modo speciale: 1) la macchina a vapore che suscitò la grande industria e rese possibile il grande commercio moderno; 2) le nuove scoperte sul terreno della elettricità, le quali saranno capaci di non minori e incalcolabili resultati.
B). La macchina a vapore. — La macchina a vapore, come quasi tutte le scoperte dell’età moderna, era anch’essa nota alla scienza greca. Il fisico alessandrino Erone ne aveva costruita una, ch’egli aveva denominata eolipila (§ 9 F). Ma non vi erano seguite applicazioni pratiche. Eolipile furono costruite anche nella Rinascenza, anzi pare che i minatori di Boemia si servissero di una macchina a vapore per estrarre dal sottosuolo il minerale greggio. Neanche Dionigi Papin (1647-1713), al cui nome la macchina a vapore suole collegarsi, riuscì, attraverso i suoi numerosi tentativi, a costruirne una soddisfacente. Egli — infelicissimo — rimase sempre qualche pollice al di qua della gloriosa scoperta, di cui pure aveva intravisto gli elementi fondamentali.
La macchina a vapore moderna è il portato diretto delle esigenze dello sviluppo industriale, nella Inghilterra nel sec. XVIII, e si connette a questo grande fenomeno di storia economica, più che ad alcuna astratta speculazione scientifica. Fu primo Tomaso Savery, capitano di marina e meccanico abilissimo, a trarre ispirazione dai tentativi di Papin per costruire una macchina a vapore, capace di trar fuori dalle miniere inglesi l’acqua, che vi rendeva pressochè impossibile l’estrazione del carbon fossile (1699). Cotale macchina fu perfezionata da due artigiani dei dintorni di Darmouth, Tomaso Newcomen e Giov. Cawley; poi, da un fanciullo, addetto appunto a una macchina-vapore di una miniera — Enrico Potter (1713) —, il quale riescì a rendere automatico il movimento dei suoi rubinetti. Si perviene così al periodo glorioso dello splendore e della diffusione della macchina a vapore, a cui dette il suo nome Giacomo Watt[80] (1736-1819). Il Watt vi aggiunse dapprima un condensatore del vapore, separato dal cilindro (condensatore isolato); poi trasformò radicalmente i principii, su cui la macchina fin allora poggiava; da ultimo costruì la macchina a doppio effetto e trasformò il movimento rettilineo in movimento circolare, capace di far girare una ruota, che a sua volta trasmettesse il movimento a organi speciali.
Solo allora la macchina a vapore entrò in ogni genere di lavori industriali, in Inghilterra e nel continente, moltiplicando la produzione e alleviando la fatica umana.[81]