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.