Meldrum - The Development of the Atomic Theory | L | +-

27 May, 2026

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1 Declino e sostituzione delle teorie di affinità di Bergman

Sommario delle evidenze storiche che mostrano come le idee di Berthollet abbiano rapidamente soppiantato la dottrina delle affinità di Bergman, nonostante alcune opinioni contrarie.

Il testo analizza la velocità e la totalità con cui le teorie sull’affinità chimica di Torbern Bergman furono abbandonate in favore di quelle di Claude Louis Berthollet. Viene messa in discussione l’opinione secondo cui l’insegnamento di Berthollet fu trascurato, offrendo invece una narrazione di rapida e completa sostituzione.

L’autore cita un passo altrui per confutare una posizione storiografica, sostenendo che Ladenburg coglie molto meglio nel segno. “Von Meyer, in his “History of Philosophy,” advances the opinion that Berthollet’s teaching was neglected.” - (fr:40). La tesi centrale è che un cambiamento così radicale si verificò proprio perché le basi della dottrina di Bergman erano errate, paradossalmente spiegando così la sua lunga durata: “It was thus that Bergman’s doctrine, although based upon wrong assumptions, and therefore leading its author to false conclusions, kept for so long a time the upper hand.” - (fr:41).

La prova della rapida scomparsa delle idee bergmaniane è fornita con chiarezza dalla citazione di Ladenburg. “Ladenburg is much nearer the mark when he remarks that ‘tables of affinity disappear soon after the appearance of Berthollet’s Statique Chimique.’” - (fr:42). La quasi totale assenza di resistenza al nuovo paradigma è descritta come un evento senza quasi eguali: “The truth is that Berthollet’s ideas supplanted Bergman’s with an ease almost unparalleled in the history of science.” - (fr:42).

La definitività del cambio di paradigma è certificata dalle osservazioni di scienziati contemporanei agli eventi. Si noti il dato temporale preciso: già nel 1803, Karsten constatava l’oblio totale della vecchia dottrina. “Karsten remarked in 1803 that not a trace was to be found of our previous ideas on affinity” - (fr:43). Ancor più precoce è la testimonianza del traduttore di Berthollet, segno che la capacità persuasiva della nuova teoria fu immediata: “and as early as 1801, Fischer, who translated Berthollet’s ‘Recherches’ into German, declared that the new view of chemical phenomena was so convincing that it was impossible to uphold the old theory.” - (fr:43).

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2 L’evoluzione della teoria dell’affinità chimica: da Bergman a Berthollet

L’affermarsi della dottrina dell’affinità chimica di Berthollet fu favorito dalla necessità di spiegare le numerose anomalie accumulate sotto la vecchia teoria.

L’analisi del testo mette in luce un momento cruciale nello sviluppo del pensiero chimico, segnato dal passaggio da una teoria dell’affinità a un’altra. Viene affermato con chiarezza che “la dottrina dell’affinità chimica di Berthollet, nelle sue linee principali, non fu mai seriamente messa in discussione” - (fr:60) [Nevertheless, Berthollet’s doctrine of chemical affinity, in its main features, was never seriously challenged.]. Questo predominio teorico non nacque dal vuoto: “i tempi erano maturi per una nuova teoria dell’affinità” - (fr:62) [The time was ripe for a new theory of affinity.], e ciò spiega “come le idee di Berthollet furono riprese con tanto entusiasmo, come di fatto avvenne” - (fr:63) [That is the explanation of how Berthollet’s ideas were taken up so eagerly as was the case.].

Il punto di rottura con il passato è testimoniato da una lacuna esplicativa della vecchia teoria, già intuita da Bergman. Nella sua Dissertazione sulle attrazioni elettive del 1785, Bergman analizza la reazione (Ad+c Ac+d), notando un effetto legato alla massa senza però coglierne il principio. Egli osserva: “Ora resta da esaminare se l’intera quantità di d può essere spodestata da una sufficiente quantità di c dalla sua precedente unione. Va attentamente notato in generale che occorre una quantità doppia, tripla, a volte persino sei volte superiore del componente decomponente c, rispetto a quanto necessario per saturare A quando è non combinato” - (fr:67-68). Dunque, “Bergman notò l’effetto, ma non poté spiegare il principio dell’azione di massa” - (fr:69) [Bergman noted the effect, but could not explain the principle, of mass-action.], un principio che “era del tutto estraneo alla teoria dell’affinità chimica a cui egli aderì sempre” - (fr:70) [quite foreign to the theory of chemical affinity to which he always adhered.] e che invece diventerà la chiave di volta per il nuovo paradigma.

L’innovazione concettuale di Berthollet risiedeva nella sua visione unitaria delle forze, in quanto “aveva cancellato la distinzione tra forze chimiche e fisiche, e considerava la soluzione come prodotta dall’affinità tra solvente e soluto” - (fr:72) [He had obliterated the distinction between chemical and physical forces, and regarded solution as produced by affinity between solvent and solute.], deducendone logicamente che “le soluzioni erano composti” - (fr:73) [Hence solutions were compounds.]. Da questa premessa scaturivano due corollari rivoluzionari: sembrava una “necessaria conseguenza dei principi di Berthollet che la combinazione chimica avvenisse in proporzioni indefinite” - (fr:71) e una logica conseguenza del teorema dell’azione di massa. Il ragionamento si basava sul fatto che in qualsiasi sistema chimico lo stato di equilibrio “dipende dalla quantità presente di ciascuno dei reagenti coinvolti” - (fr:75), così che “maggiore era la quantità di un dato costituente presente, tanto più di questo sarebbe dovuto entrare nella composizione del prodotto” - (fr:76). Portato un esempio: aggiungendo acido cloridrico a una soluzione di solfato di rame, il rame si divideva tra i due acidi, portando a pensare che tutto l’acido cloridrico fosse combinato con la sua parte di rame, e tutto l’acido solforico con la propria.

Il testo precisa che “l’atteggiamento di Berthollet è facilmente frainteso” - (fr:82) [Berthollet’s attitude is easily misunderstood.], poiché il suo pensiero “non tanto contraddiceva quanto trascendeva la visione del XVIII secolo” - (fr:83). Egli non asseriva l’inesistenza di composti a composizione costante; anzi, “ammetteva, per esempio, quelli dell’acqua e dell’ammoniaca e degli ossidi di mercurio, ed era incline a pensare che i gas si combinassero in proporzioni costanti” - (fr:85). Berthollet considerava questi non come confutazioni, ma come “casi dovuti a circostanze eccezionali, che era perfettamente preparato a discutere” - (fr:86).

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3 La posizione di Berthollet e la disputa sulle proporzioni costanti

Il predominio intellettuale di Berthollet rese la sua idea delle proporzioni variabili una sfida formidabile per la nascente teoria atomica, non per un errore grossolano, ma per la sua intrinseca plausibilità alla luce delle conoscenze analitiche del tempo.

Il testo analizza le ragioni della momentanea vittoria intellettuale di Claude Louis Berthollet nella disputa sulle proporzioni chimiche. L’influenza di Berthollet non fu un mero accidente, ma la conseguenza di un insegnamento estremamente persuasivo. Egli non occupava una posizione marginale, bensì “occupava una posizione dominante nel mondo della scienza, cosicché le sue idee non potevano non ricevere piena considerazione” - (fr:172). Considerare la sua teoria come un semplice errore dipende “da una fatale sottovalutazione dell’influenza di Berthollet” - (fr:171); al contrario, le tesi opposte “non sono nemmeno probabili” - (fr:170). La forza della sua dottrina risiedeva in due ragioni convergenti.

In primo luogo, la dottrina della composizione costante era stata fondata su una base fattuale ristretta. I chimici del XVIII secolo “avevano concentrato la loro attenzione sul composto principale di ogni coppia di elementi, e su questa base insufficiente era stata fondata la dottrina della composizione costante” - (fr:175). Berthollet, con un approccio più sofisticato, “sollevò un nuovo problema studiando la relazione tra i diversi composti degli stessi elementi” - (fr:176). Il suo pensiero, che ammetteva un’affinità continua tra le sostanze, “non contraddiceva tanto l’insegnamento di Lavoisier, Wenzel e Richter, quanto lo superava” - (fr:177). Proseguiva sulla loro strada precisando che la tendenza a unirsi in tutte le proporzioni poteva essere limitata da forze fisiche quali “coesione, insolubilità ed elasticità, nel qual caso si sarebbero prodotti i composti su cui si era basata la supposizione della proporzione fissa” - (fr:178). In questo modo, la sua teoria non negava i fatti, ma li ricollocava in una cornice di variabilità regolata da condizioni fisiche.

In secondo luogo, lo stato empirico della disciplina favoriva la sua ipotesi. “Lo stato miserando dell’analisi chimica forniva fin troppo facilmente dati a sostegno della proporzione variabile” - (fr:179). La teoria di Berthollet “si adattava all’esistenza di analisi discordanti della stessa sostanza” - (fr:180) condotte da “diversi studiosi e persino dallo stesso studioso” - (fr:185). Grazie a questa situazione, la sua dottrina poteva essere difesa citando chimici autorevoli “come Vauquelin e Klaproth, i cui risultati a priori erano probabili quanto quelli di Proust” - (fr:186). Dall’altra parte, Joseph Louis Proust, difensore delle proporzioni fisse, combatteva una battaglia impari. “È un vero errore supporre che i suoi risultati fossero particolarmente accurati” - (fr:188). I suoi dati empirici erano spesso imprecisi e rivelatori di una costanza che egli stesso non sapeva interpretare. Il testo offre un esempio cruciale sull’ossido di rame: Proust fornì la composizione corretta per l’ossido nero (100 rame e 25 ossigeno), mentre per l’ossido rosso “dà 100 rame e 17-18 di ossigeno invece di 12,5” - (fr:190). L’autore commenta che queste cifre “provano che per determinare la composizione delle sostanze chimiche non basta avere buone intenzioni e una forte convinzione che le sostanze si formino in proporzioni invariabili” - (fr:191). Proust non seppe leggere la legge delle proporzioni multiple nei propri esperimenti perché, come osserva E. von Meyer, non effettuò i calcoli nella maniera corretta per vederla.

In definitiva, “le probabilità contro Proust erano pesanti” - (fr:192). A differenza di Berthollet, la cui teoria aveva una portata concettuale paragonabile alle future dottrine dell’azione di massa e dell’equilibrio chimico, Proust “non aveva un principio dello stesso calibro” - (fr:193). Egli poteva solo affidarsi “al metodo puramente empirico, e non c’è motivo di pensare che sia stato per mezzo di questo metodo che la dottrina della proporzione costante fu infine stabilita” - (fr:194).

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4 Davy e l’atomismo: un episodio della prima ricezione della teoria di Dalton

Un resoconto su come una mente brillante derise un’idea rivoluzionaria, mentre un’altra, meno geniale ma più perspicace, ne colse immediatamente il valore, accelerando la conferma sperimentale che confutò le antiche dottrine.

Il testo ricostruisce un episodio chiave nella storia della chimica, relativo alla ricezione della teoria atomica di John Dalton nei primi anni del XIX secolo. Si afferma che il celebre chimico Humphry Davy “dovette certamente sentire parlare della teoria atomica quando Dalton teneva lezioni alla Royal Institution di Londra nel 1803-1804” (fr: 229, 230). Nonostante questa esposizione precoce, la reazione di Davy fu di aperta derisione. Si narra infatti che “ne discusse certamente con Thomas Thomson nel 1807 e allora la coprì di ridicolo” (fr: 231).

La narrazione crea un contrasto netto tra l’atteggiamento di Davy e quello di un suo contemporaneo, Thomas Thomson. Quest’ultimo, descritto come un “uomo meno brillante di Davy” (fr: 235), ebbe la fortuna di ricevere un resoconto diretto della teoria dallo stesso Dalton nel 1804 e fu “abbastanza saggio da vederne l’immensa importanza” (fr: 235). Di conseguenza, già “nell’anno 1807 diede un ammirevole schizzo di essa nella terza edizione del suo Sistema di Chimica” (fr: 235).

L’anno successivo, il 1808, è presentato come un momento di svolta e consolidamento, quando Dalton pubblicò la propria versione completa della teoria nella prima parte del suo Nuovo Sistema di Filosofia Chimica (fr: 236). Tuttavia, il testo sottolinea come a quel punto una “conferma della teoria era già apparsa” (fr: 237). Questa conferma cruciale venne dai lavori sperimentali dello stesso Thomson, che studiò gli ossalati di stronzio, e di William Hyde Wollaston, che si occupò di carbonati e ossalati di potassio. Entrambi interpretarono i loro risultati proprio “come un esempio e una giustificazione dell’insegnamento di Dalton” (fr: 238).

Il significato storico di questo lavoro sperimentale è giudicato capitale, definito “di grande importanza in quel momento” (fr: 239). La motivazione è duplice. Innanzitutto, da un punto di vista sociologico interno alla comunità scientifica, le osservazioni di Thomson e Wollaston ebbero un forte potere persuasivo. Viene riportata una constatazione dello stesso Wollaston: “I chimici non furono affatto debitamente colpiti dall’importanza di questa osservazione di Dalton, finché non furono in possesso di altri fatti osservati dal signor Thomson e da me stesso” (fr: 240). In secondo luogo, questa evidenza sperimentale assestò un colpo decisamente significativo alla dottrina concorrente di Claude Louis Berthollet. Lo confutò “in un modo particolarmente efficace, poiché, nell’illustrare la sua dottrina, egli aveva fatto grande uso di sali acidi del tipo che Thomson e Wollaston esaminarono” (fr: 241). La contraddizione risiedeva nel fatto che Berthollet “li aveva trovati di composizione variabile ed ora, alla luce della teoria di Dalton, si scoprì che erano sostanze perfettamente definite” (fr: 242).

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5 Il dibattito sulle proporzioni definite e la nascita della teoria atomica

La vittoria della dottrina di Dalton sulle proporzioni definite non fu immediata, ma il risultato di un lungo processo, perché le idee di Berthollet sulla proporzione variabile resistettero alle critiche iniziali e trovarono sostegno persino in Gay-Lussac.

Il testo analizza un momento cruciale della storia della chimica, documentando il confronto tra la dottrina delle proporzioni variabili di Claude Louis Berthollet e la teoria atomica di John Dalton. La tesi centrale è che la dottrina di Berthollet, pur subendo critiche, non fu affatto sconfitta dalle argomentazioni del suo principale oppositore, Proust.

Berthollet, infatti, trovava elementi concreti per sostenere la sua idea in composti come i solfati acidi di potassio, di cui “ce ne sono quattro” – “Che are four acid sulphates of potassium ; hence Berthollet might well think that these salts justified his belief in variable proportion” – (fr:256-258) [Poiché ci sono quattro solfati acidi di potassio, Berthollet poteva ben pensare che questi sali giustificassero la sua credenza nella proporzione variabile]. Non solo: “Berthollet avvertì il peso di questa confutazione del suo insegnamento” – “That Berthollet felt the weight of this refutation of his teaching is shown by the fact that he thought it necessary to repeat Wollaston’s experiments” – (fr:261) al punto da ripetere personalmente gli esperimenti di Wollaston, rivelando un approccio critico e indomito.

Nel 1809, la pubblicazione della Memoria sui volumi di combinazione dei gas di Gay-Lussac fornì “numerosi esempi tra i gas di combinazione in proporzione fissa” – “Gay-Lussac’s Memoir on the combining volumes of gases… afforded numerous examples amongst gases of combination in fixed proportion” – (fr:262), ma ciò ebbe un impatto ridotto sul consenso scientifico. Lo stesso Berthollet aveva dichiarato che questo fenomeno era probabile solo tra i gas, sminuendo l’effetto della scoperta, e “lo stesso Gay-Lussac era in quella fase riluttante ad abbandonare questa dottrina” – “Gay-Lussac was himself reluctant to abandon this doctrine” – (fr:264). Gay-Lussac sosteneva fermamente la “grande legge chimica, per cui ogni volta che due sostanze sono in presenza l’una dell’altra, agiscono nella loro sfera d’attività secondo le loro masse, e danno origine in generale a composti con proporzioni molto variabili, a meno che queste non siano determinate da circostanze speciali” – “great chemical law, that whenever two substances are in presence of one another…” – (fr:265), mantenendo così un forte legame con le idee di Berthollet.

La differenza decisiva risiedeva nella completezza dell’opposizione. Proust si limitava a negare le idee di Berthollet, ma non offriva uno schema esplicativo alternativo: la sua risposta a Berthollet fu “molto meno completa della risposta tacitamente trasmessa dalla dottrina di Dalton” – “how much less complete Proust’s answer to Berthollet was, than the answer tacitly conveyed by Dalton’s doctrine” – (fr:266). Mentre Berthollet riteneva “che l’affinità tenda a combinare gli elementi in tutte le proporzioni, e che la composizione degli ossidi di un metallo al massimo e al minimo dipendesse da fattori accidentali” – “affinity tends to combine elements in all proportions…” – (fr:267), Dalton introdusse un nuovo principio ordinatore. Dimostrò infatti “che esiste una relazione straordinariamente semplice tra la composizione di un ossido e un altro, così che la composizione non è affatto una questione di caso” – “a beautifully simple relation exists between the composition of one oxide and another, so that the composition is not in the least a matter of chance” – (fr:268, 275). La sua teoria “non solo permetteva l’esistenza di ossidi intermedi definiti, ma poteva persino prevederne la composizione con un considerevole grado di certezza” – “Dalton’s theory not only allowed for the existence of definite intermediate oxides, but could even predict their composition” – (fr:277), una capacità predittiva completamente assente nel pensiero di Proust.

Prova della solidità temporanea del pensiero di Berthollet è la preferenza espressa dal chimico John Murray: “Nel 1809, esprime una forte preferenza per quella di Berthollet” – “John Murray… as late as the year 1809, expresses a strong preference for Berthollet’s” – (fr:281). Anche la prospettiva alternativa viene descritta nelle parole di William Henry come un’“ipotesi… che appare più consona alla semplicità generale della natura” – “an hypothesis has lately been proposed by Mr. Dalton, which appears more consonant to the general simplicity of nature” – (fr:280). Scalzare la dottrina della proporzione variabile richiese l’imponente sforzo sistematico di J. J. Berzelius, confermando che “La dottrina di Dalton della combinazione in proporzioni definite e multiple fu vittoriosa solo col tempo e in conseguenza degli sforzi di J. J. Berzelius” – “Indeed, Dalton’s doctrine of combination in definite and multiple proportions was victorious only in process of time” – (fr:265). D’altronde lo stesso Berthollet percepì la sfida radicale posta dall’atomismo, tanto da criticarlo apertamente in un luogo autorevole, l’introduzione che scrisse per la traduzione francese del “System of Chemistry” di Thomson, che proprio in quell’opera tratteggiava la nuova teoria atomica.

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6 Contributi allo sviluppo della teoria atomica: una rassegna di lavori tra 1802 e 1812

Un’esplorazione della ricezione e della critica alle idee di Berthollet sull’affinità chimica, attraverso una serie di pubblicazioni che prepararono il terreno per la teoria atomica moderna.

Il testo fornisce un elenco di pubblicazioni scientifiche apparse tra il 1802 e il 1812, un periodo cruciale per lo sviluppo del pensiero chimico. L’elemento peculiare che lega queste referenze eterogenee è la discussione critica, diretta o indiretta, della teoria dell’affinità chimica proposta da Claude Louis Berthollet. Il significato storico di questa raccolta risiede nella sua testimonianza di un decennio di intenso dibattito che portò al superamento del modello continuo di combinazione chimica in favore di proporzioni definite, un fondamento della teoria atomica di Dalton.

Le prime opere citate si concentrano sull’indagine dei fattori che influenzano le reazioni. Il testo si apre con un lavoro sulle affinità elettive: “Ueber den Einfluss einiger unbeachteten Umstande bei der Wirkung der Wahlverwandschaften” - (fr:340) [Sull’influenza di alcune circostanze trascurate nell’effetto delle affinità elettive], pubblicato nel La raccolta include anche contributi sperimentali che indirettamente mettevano alla prova le idee di Berthollet, come lo studio di L. J. Thenard sulle combinazioni del cobalto con l’ossigeno, o le “Observations sur les precipites des dissolutions metalliques” - (fr:352) [Osservazioni sui precipitati delle soluzioni metalliche] di A. B. Berthollet, un riferimento diretto al pensiero del celebre chimico, apparse nel suo Essai de Statique Chimique.

Il dibattito si fece più esplicito e vediamo apparire critiche mirate. E. G. Fischer pubblica osservazioni che tennero conto della teoria berthollettiana in “Vermischte Bemerkungen iiber die brennbaren Grundstoffe, mit Riicksicht auf Berthollets Theorie der Verwandschaft” - (fr:353-354) [Osservazioni miscellanee sulle sostanze fondamentali combustibili, con riguardo alla teoria dell’affinità di Berthollet]. Un nucleo centrale di lavori rappresenta una revisione completa della dottrina: l’opera di C. J. B. Karsten, “Revision der Chemischen Affinitatslehre mit bestandiger Riicksicht auf Berthollets neuer Theorie” - (fr:362) [Revisione della dottrina dell’affinità chimica con costante riguardo alla nuova teoria di Berthollet], e l’indagine di L. Scinaubert, che prometteva un esame della nuova teoria nello studio delle affinità degli ossidi metallici per gli acidi: “Nach einer Priifung der neuen Bertholletschen Theorie” - (fr:366) [Secondo un esame della nuova teoria di Berthollet].

L’adesione a un nuovo paradigma basato su proporzioni fisse affiora nei titoli degli anni successivi. Un gruppo distinto di pubblicazioni si concentra ora esplicitamente sulle “quantità proporzionali” dei componenti nei composti, una chiara deviazione dal modello continuo. L’analisi del cloruro d’argento di Bucholz e quella del solfato di bario di Rose sono esempi lampanti: studi sulle “Verhaltnissmengen der Bestandtheile” - (fr:382) [Quantità proporzionali dei componenti]. Lo stesso Gehlen accompagna la sua traduzione di un lavoro di Berthollet con note critiche. Una pietra miliare è l’indagine storico-critica di L. W. Gilbert nel 1811, elemento che evidenzia una necessità di sistematizzare la transizione concettuale in atto: “Historische-Critische Untersuchung iiber die festen Mischungs-Verhaltnisse in der Chemischen Verbin dung” - (fr:406) [Indagine storico-critica sui rapporti di combinazione fissi nei composti chimici].

Infine, i lavori di C. H. Pfaff e di P. L. Dulong testimoniano la ricerca di un nuovo quadro d’azione per l’affinità e lo studio della decomposizione reciproca dei sali, ormai condotto con uno spirito post-berthollettiano. La ricerca di Dulong del 1812, “Recherches sur la decomposition mutuelle des sels solubles et des sels insolubles” - (fr:420) [Ricerche sulla decomposizione mutua dei sali solubili e dei sali insolubili], chiude questo percorso, segnando lo stadio finale della discussione prima della piena affermazione della teoria atomica.

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7 La controversia sull’originalità della teoria atomica di Dalton

Dall’analisi di conversazioni e taccuini emergono dubbi sulla cronologia e sull’effettiva indipendenza della scoperta atomica di Dalton rispetto ai lavori di Richter.

L’indagine si concentra sulle possibili influenze del chimico tedesco Richter sulla formulazione della teoria atomica di John Dalton. Un colloquio chiave citato è quello “avvenuto il 5 febbraio 1824”, durante il quale lo stesso Dalton, “ripensando in conversazione, dopo un intervallo di vent’anni, alle fatiche del passato, potrebbe non essere riuscito a ricordare gli antecedenti della sua grande scoperta nell’esatto ordine di successione” - (fr:476). Questa osservazione solleva un primo Legittimo dubbio sulla precisione dei ricordi di Dalton circa la genesi delle proprie idee.

Esiste inoltre una precisa testimonianza di un visitatore che nel 1804 incontrò Dalton a Manchester: questi afferma che “sia il signor Dalton che io stesso eravamo all’oscuro di quanto era stato fatto da Richter sullo stesso argomento” - (fr:477, 482). La medesima fonte ribadisce con certezza: “Nessuno sa meglio di me che Dalton ignorava ciò che Richter aveva fatto circa dieci anni prima di lui.” - (fr:483). Viene anche notato che tale testimonianza “mostra in modo conclusivo che Dalton non disse nulla su Richter a Thomson” - (fr:484). La narrazione di un debito intellettuale verso Richter viene perciò fortemente contestata dallo stesso Thomas Thomson, il quale rigetta questa ricostruzione storica.

Grazie ai taccuini originali di Dalton, analizzati e resi accessibili dall’edizione critica “Nuova veduta sull’origine della teoria atomica di Dalton” di Roscoe e Harden, è possibile un esame più approfondito. Il testo stesso dichiara: “Ora che abbiamo accesso […] al prezioso materiale contenuto nei taccuini di Dalton, possiamo spingere il processo critico più in là di quanto fecero Henry e Thomson” - (fr:485). I manoscritti rivelano che durante l’anno 1803 Dalton “era stato intensamente impegnato sulla teoria atomica, e che stava allora indagando gli elementi non metallici, e non affatto gli acidi e le basi di Richter” - (fr:486). Questa divergenza di oggetto di studio assume un significato centrale nell’escludere una derivazione diretta dei primi assunti atomici di Dalton dai lavori di Richter.

L’analisi si sposta quindi sull’origine della conoscenza di Richter da parte di Dalton. Essa “difficilmente può essere dovuta ad altri che a Berthollet” - (fr:487). L’opera di Richter era stata completamente ignorata finché un riassunto di E. G. Fischer non la diffuse in Germania. Il francese Berthollet, “citando questo riassunto alla fine del “Saggio di Statica Chimica”, fece conoscere Richter in tutta Europa” - (fr:488, 489). È proprio in quest’opera del 1803 che Berthollet si oppone alla teoria dei “gas misti” di Dalton. Dato che Dalton “non rispose fino al 1808 nel”Nuovo Sistema di Filosofia Chimica““ - (fr:490), e sebbene fosse solitamente pronto a difendere la propria teoria con una serie di pubblicazioni terminata intorno all’ottobre 1805 senza menzionare le obiezioni di Berthollet, è possibile datare con buona approssimazione la sua lettura del Saggio e la conseguente scoperta dell’opera di Richter. Si ipotizza che fu “presumibilmente successivo a questa data che Dalton lesse il “Saggio” e venne a conoscenza del lavoro di Richter” - (fr:492-494). A sostegno di questa cronologia, il reperto documentale più decisivo: nei quaderni di laboratorio, “la data del primo riferimento a Richter è il 19 aprile 1807” - (fr:495). Questa tempistica posticipata notevolmente rispetto allo sviluppo iniziale della teoria atomica nel 1803 offre una forte evidenza a favore dell’originalità di Dalton26.

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8 L’origine dell’ipotesi atomica: il ruolo dei gas idrocarburi messo in discussione

La tradizione vuole che Dalton abbia concepito la teoria atomica studiando il gas di palude e il gas olefiante, ma una diversa testimonianza e i suoi stessi appunti indicano che all’origine vi fu probabilmente l’analisi degli ossidi di azoto.

Il resoconto tradizionale sull’origine della teoria atomica di Dalton, ritenuto a lungo autorevole e ancor oggi il più noto, attribuisce un ruolo cruciale allo studio della composizione del gas di palude e del gas olefiante. La fonte di questa versione è Thomas Thomson, il quale afferma che la teoria venne in mente a Dalton proprio durante tali ricerche. Le sue parole, riportate direttamente, chiariscono l’intera dinamica: “Mr. Dalton informed me that the atomic theory first occurred to him during his investigations of olefiant gas and carburetted hydrogen gas, at that time imperfectly understood, and the constitution of which was first fully developed by Mr. Dalton himself.” – (fr:511) [Il signor Dalton mi informò che la teoria atomica gli venne in mente per la prima volta durante le sue ricerche sul gas olefiante e sul gas carburato d’idrogeno, a quel tempo compresi in modo imperfetto, e la cui costituzione fu per la prima volta pienamente sviluppata dallo stesso signor Dalton.]

Il ragionamento scientifico che avrebbe innescato l’ipotesi è descritto come una conseguenza diretta dei dati sperimentali sui due gas. “It was obvious from the experiments which he made upon them that the constituents of both were carbon and hydrogen, and nothing else.” – (fr:512) [Era evidente dagli esperimenti che fece su di essi che i costituenti di entrambi erano carbonio e idrogeno, e nient’altro.] L’osservazione decisiva riguardava il rapporto quantitativo tra gli elementi. “He found, further, that if we reckon the carbon in each the same, then carburetted hydrogen contains exactly twice as much hydrogen as olefiant gas does.” – (fr:513) [Scoprì, inoltre, che se consideriamo uguale il carbonio in ciascuno, allora il gas carburato d’idrogeno contiene esattamente il doppio dell’idrogeno rispetto al gas olefiante.] Questo preciso rapporto di 2:1 nell’idrogeno lo avrebbe spinto a rappresentare tale relazione con numeri atomici semplici, considerando “the olefiant gas a compound of one atom of carbon and one atom of hydrogen ; and carburetted hydrogen of one atom of carbon and two atoms of hydrogen.” – (fr:514) [il gas olefiante un composto di un atomo di carbonio e un atomo di idrogeno; e il gas carburato d’idrogeno di un atomo di carbonio e due atomi di idrogeno.] Una volta concepita l’idea, questa fu estesa ad altre sostanze come l’acqua e l’ammoniaca per ricavare i primi pesi atomici.

Questa narrazione, sebbene accettata per molti anni e divenuta l’opinione comune tra i chimici grazie all’ampia diffusione del libro di Roscoe e Schorlemmer, presenta una seria falla. Se da un lato fu accolta con riserve solo da pochi studiosi come W. C. Henry, Angus Smith e, senza obiezioni, dagli stessi Roscoe e Schorlemmer, dall’altro esiste una ragione fondamentale per ritenerla errata. Si ritiene infatti che il gas di palude e il gas olefiante non abbiano avuto l’effetto di condurre alla teoria che questa versione assegna loro. Una testimonianza successiva dello stesso Thomson smentisce di fatto il suo racconto precedente, spostando l’attenzione su altri composti. “Thomson must have seen the necessity of abandoning the marsh-gas and olefiant gas story, for he said in 1850: — “Dalton founded his theory on the analysis of two gases, namely, protoxide and deutoxide of azote.”” – (fr:525) [Thomson deve aver visto la necessità di abbandonare la storia del gas di palude e del gas olefiante, poiché disse nel 1850: “Dalton fondò la sua teoria sull’analisi di due gas, cioè il protossido e il deutossido di azoto”.] A corroborare questa versione alternativa è lo stesso Dalton, il quale in una fase iniziale degli studi associava l’origine della teoria alla regolarità numerica osservata negli ossidi di azoto: “I remember the strong impression which at a very early period of these inquiries was made by observing the proportion of oxygen to azote, as 1, 2, and 3, in nitrous oxide, nitrous gas, and nitric acid, according to the experiments of Davy.” – (fr:524) [Ricordo la forte impressione che in un primissimo periodo di queste ricerche suscitò l’osservazione della proporzione di ossigeno e azoto, come 1, 2 e 3, nel protossido di azoto, nel gas nitroso e nell’acido nitrico, secondo gli esperimenti di Davy.] Il dato documentale infine è coerente: il lavoro sperimentale di Dalton sul gas di palude risulta annotato solo in data 6 agosto 1804, una cronologia che finisce per posizionare questo studio in un momento successivo rispetto alle prime inferenze teoriche.

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9 La genesi della teoria atomica di Dalton: dalla fisica alla chimica

Il passaggio cruciale dalla concezione fisica degli atomi come semplici particelle elastiche a una teoria chimica basata su pesi e dimensioni relative.

La ricostruzione della ricerca atomica di Dalton mette in luce un’evoluzione intellettuale fondamentale, che si sviluppò lungo un arco di anni ben preciso. L’autore del testo osserva come Dalton “iniziasse discutendo la sua teoria atomica fisica, che mirava a spiegare la diffusione dei gas” - (fr:580). All’origine delle sue speculazioni, egli “non aveva dapprima ‘contemplato l’effetto della differenza di dimensione nelle particelle dei fluidi elastici’” - (fr:582). Inizialmente, Dalton formulò due ipotesi distinte sulla diffusione: la prima maturò nel 1801, mentre “un’ipotesi modificata, egli afferma, fu formulata nell’anno 1805” - (fr:581). Fu solo in un secondo momento, riflettendo sul problema, che “‘scoprì che le dimensioni dovevano essere diverse’, e successivamente giunse a una spiegazione del meccanismo di diffusione diversa da quella suggerita inizialmente” - (fr:583).

Questo cambiamento di prospettiva ebbe conseguenze dirompenti. L’idea di atomi con dimensioni differenti aprì infatti la strada alla teoria atomica chimica. Lo stesso Dalton lo spiega con chiarezza: “Una volta stabilite le diverse dimensioni delle particelle dei fluidi elastici in circostanze simili di temperatura e pressione, divenne un obiettivo determinare le dimensioni e i pesi relativi, insieme al numero relativo di atomi in un dato volume” - (fr:584). La portata del salto concettuale si ampliò ulteriormente: “Ciò aprì la via alla combinazione dei gas… altri corpi oltre ai fluidi elastici, vale a dire liquidi e solidi, furono oggetto di indagine, in conseguenza del fatto che si combinavano con i fluidi elastici” - (fr:585). Si definì così un intero programma di ricerca: “Venne così impostata una traccia di indagine per determinare il numero e il peso di tutti i principi chimici elementari che entrano in qualsiasi tipo di combinazione l’uno con l’altro” - (fr:586).

Il testo sottolinea con forza un punto storiografico essenziale. La narrazione del passaggio dalla fisica alla chimica “è certamente corretta su una questione vitale” - (fr:587), poiché “riconosce che Dalton aveva fatto uso di una teoria atomica fisica, dalla quale passò a una chimica” - (fr:588). Tuttavia, emerge una lacuna significativa nelle testimonianze coeve. Si rileva “un terreno comune di obiezione alle comunicazioni fatte da Dalton rispettivamente a Thomson e a Henry” - (fr:589): entrambi i resoconti “ignorano la connessione, che certamente esisteva, tra le teorie fisica e chimica” - (fr:590). Il testo evidenzia quindi come testimonianze importanti abbiano mancato di cogliere il nesso genetico che legava la speculazione iniziale sui fluidi elastici alla formulazione della teoria atomica chimica.

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10 La genesi della teoria atomica di Dalton: una critica alla narrazione consolidata

Le narrazioni di Dalton sulla nascita della propria teoria atomica, sebbene suggestive, celano più di quanto rivelino.

Il testo offre un’analisi critica delle ricostruzioni storiche riguardanti l’origine della teoria atomica di John Dalton, in particolare in relazione alle interpretazioni proposte da William Charles Henry e da Roscoe e Harden.

Viene innanzitutto ridimensionato il contributo interpretativo di Henry, affermando che la sua non fu una questione di eccezionale intuito o discernimento. Egli “ha semplicemente considerato l’uso che Dalton aveva fatto della teoria atomica fisica prima di formularne una chimica” (fr:598). Henry, senza negare l’influenza del chimico tedesco Richter, riassunse le prove in modo tale da “dimostrare inequivocabilmente la genesi della teoria atomica come concezione fisica generale a partire dallo studio della materia in condizione aeriforme, e la sua prima applicazione pratica in chimica ai corpi gassosi, ed enfaticamente a quelli che si combinano in proporzioni multiple” (fr:596). Secondo il testo, Roscoe e Harden “non hanno prestato sufficiente attenzione a questo” (fr:599). L’idea che Dalton fosse un ardente seguace della dottrina newtoniana sulla costituzione atomica della materia e che si fosse avvicinato alla teoria atomica partendo da un punto di vista fisico per arrivare all’idea di un peso atomico differente per sostanze differenti non era nuova. La loro convinzione di aver scoperto nella narrazione dello stesso Dalton una nuova prospettiva sulla genesi della sua teoria manca di reali giustificazioni: “Non c’è una giustificazione sufficiente per il suggerimento di Roscoe e Harden di aver trovato nella narrazione di Dalton una nuova visione della genesi della sua teoria atomica” (fr:601). Tale punto di vista era già presente in Henry, e una lettura attenta e ponderata del saggio di Dalton “Sulla Costituzione dei Gas Misti”, scritto nel 1801 e pubblicato nel 1802, avrebbe potuto suggerirla a chiunque.

È poi sollevata un’obiezione fondamentale alla narrazione dello stesso Dalton, che costituisce il cuore critico dell’analisi. Il suo racconto ha un’apparenza ingannevole di storicità (fr:604). La figura del pioniere della scienza è intrinsecamente legata all’errore e al fallimento, ma Dalton, nella sua narrazione, “ha preso un certo numero di diversi movimenti scientifici e li ha ordinati, in modo che appaiano investiti dell’aspetto di un’avanzata deliberata, strategica e irresistibile” (fr:606, 613). Questa maestosa apparenza viene smantellata all’esame: la narrazione “si trova a gettare molta meno luce di quanto prometta sulla linea di pensiero e la catena di indagini che egli seguì” (fr:614). Il tono è giudicato eccessivamente astratto e incline a non scendere mai in dettagli, particolari ed esempi concreti.

La critica si fa serrata proprio nel merito scientifico fondamentale, indicando ciò che la comunità desidera realmente sapere: la narrazione di Dalton “non ci dice ciò che più vogliamo sapere, come e quando Dalton arrivò alla legge delle proporzioni multiple, e la parte giocata da quella legge nella costruzione della teoria” (fr:616). È quella l’informazione essenziale e ogni altra cosa è considerata irrilevante (fr:617).

L’unico elemento di parziale novità nel racconto di Dalton è introdotto come un’incongruenza cronologica che si ritorce contro la sua stessa affidabilità. Tale elemento “è l’idea che la formazione della teoria chimica atomica sia avvenuta successivamente all’emendamento della teoria della diffusione” (fr:619). Tuttavia, i taccuini di laboratorio smentiscono questa sequenza, provando che la teoria chimica fu formulata nel 1803. Di conseguenza, Roscoe e Harden deducono che la data del 1805, assegnata da Dalton alla sua correzione della teoria della diffusione, debba essere in realtà anticipata proprio a quell’anno (fr:620, 621). L’affidabilità dell’intero impianto narrativo di Dalton per quanto riguarda questo snodo cruciale è messa in dubbio, poiché “verranno date ragioni di pensare che la narrazione è dubbia proprio là dove indica una novità” (fr:622), come sarà argomentato in un successivo studio dedicato alla sua teoria atomica fisica.

A questo resoconto si affiancano altre due versioni della storia, che non ricevonocommenti nel frammento. Una dello stesso Dalton, nella forma di una conferenza tenuta ai membri del Mechanics’ Institute a Manchester il 19 ottobre 1835, è resa nota attraverso un resoconto del Manchester Times del 25 ottobre dello stesso anno. (fr:626, 632). L’altra proviene da un suo studente, Joseph A. Ransome. (fr:625).

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11 L’evoluzione della teoria atomica: il contributo di Newton e il contesto storico

La teoria atomica non è nata improvvisamente nell’Ottocento, ma è il risultato di un lungo processo di sviluppo, al quale Newton diede un contributo fondamentale sotto l’influenza di Cartesio.

L’autore si propone di correggere una diffusa distorsione nella storiografia scientifica. Denuncia infatti “one of the great obstacles to a right understanding of the history of science, is the tendency of writers to let their attention be absorbed by a single individual, who thus engrosses the credit for important ideas and discoveries, to the neglect of deserving predecessors” - (fr:651) [uno dei grandi ostacoli a una corretta comprensione della storia della scienza è la tendenza degli scrittori a lasciarsi assorbire l’attenzione da un singolo individuo, che così si accaparra il merito di idee e scoperte importanti, trascurando i predecessori meritevoli]. Questo metodo, oltre a essere ingiusto, finisce per fornire “a distorted view of the progress of science” - (fr:652) [una visione distorta del progresso scientifico].

Per esemplificare questa critica, l’autore prende di mira un’affermazione specifica. Cita Nernst che, a proposito di Dalton, sostiene che l’ipotesi atomica “‘by one effort of modern science, arose like a phoenix from the ashes of the old Greek philosophy’” - (fr:653) [con un solo sforzo della scienza moderna, sorse come una fenice dalle ceneri dell’antica filosofia greca]. L’autore stronca questa visione con sarcasmo, definendola un’affermazione categorica che ignora secoli di speculazione atomica, e chiosa: “As if the atomic theory of Newton, for instance, were perfectly negligible !” - (fr:654) [Come se la teoria atomica di Newton, per esempio, fosse perfettamente trascurabile!].

In netta controtendenza rispetto a queste interpretazioni affrettate, si dichiara la convinzione fondamentale alla base dello studio: “This paper is written in the belief that the atomic theory has gone through a process of development from the time of Leucippus up to the present” - (fr:655) [Questo articolo è scritto nella convinzione che la teoria atomica abbia attraversato un processo di sviluppo dal tempo di Leucippo fino al presente]. Le tesi principali che l’articolo intende dimostrare sono articolate in tre punti: che Newton diede un contributo a tale processo di sviluppo, che lo fece sotto l’influenza di Cartesio e che, a sua volta, influenzò il pensiero del Settecento (fr:656).

Di conseguenza, la struttura del saggio è chiaramente bipartita: “(1) The atomic theory of Newton, and (2) Newton’s influence in the eighteenth century” - (fr:657) [(1) La teoria atomica di Newton, e (2) L’influenza di Newton nel diciottesimo secolo].

La prima sezione, intitolata “The Atomic Theory of Newton” - (fr:662) [La teoria atomica di Newton], inizia con una contestualizzazione storica. Nel Seicento, il dibattito atomistico coinvolgeva figure eminenti come Francesco Bacone, Cartesio, Pierre Gassendi, Robert Boyle e lo stesso Isaac Newton (fr:663). Il rapporto di Bacone con la teoria atomica fu travagliato: inizialmente ne fu “fascinated” - (fr:664) [affascinato], al punto da nutrire grandi aspettative. In un passo delle Cogitationes de Natura Rerum, opera composta prima del 1605, scriveva: ““I know not whether this inquiry I speak of concerning the first condition of seeds or atoms be not the most useful of all, as being the supreme rule of art and power, and the true moderator of hopes and works.”” - (fr:666) [Non so se questa indagine di cui parlo riguardo alla condizione prima dei semi o atomi non sia la più utile di tutte, essendo la regola suprema dell’arte e del potere, e il vero moderatore di speranze e opere]. Tuttavia, con gli anni divenne sempre più diffidente verso i ragionamenti a priori, finché nel Novum Organum del 1620 il suo giudizio maturo fu di condanna: lo studio degli atomi è improduttivo, e ““Men cease not . . . from dissecting nature till they reach the atom ; things which, even if true, can do but little for the welfare of mankind”” - (fr:670) [Gli uomini non smettono… di sezionare la natura finché non raggiungono l’atomo; cose che, anche se vere, possono fare ben poco per il benessere dell’umanità].

L’esponente che riportò in auge la teoria atomica in Inghilterra fu, secondo l’autore, Robert Boyle (fr:671). Questi promosse attivamente un’alleanza tra discipline, caldeggiando nel 1659 “the desirableness of a good intelligence between the Corpuscularian Philosophers and the chemists“ - (fr:672) [l’auspicabilità di una buona intesa tra i filosofi corpuscolari e i chimici], facendone per lungo tempo uno dei temi portanti della sua produzione scientifica.

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12 Teorie corpuscolari a confronto: la materia sottile e il moto vorticoso in Descartes e Gassendi

La curiosa posizione di Descartes, che credeva negli atomi negando al contempo l’esistenza del vuoto, viene interpretata grazie al resoconto di Robert Boyle.

L’autore del testo analizza il pensiero di Descartes sulla costituzione della materia, mettendone in luce un’apparente contraddizione risolta attraverso il concetto di un fluido onnipresente. Viene subito evidenziata una peculiarità: “Descartes believed in the existence of atoms, and at the same time he denied that a void could exist.” - (fr:687) [Descartes credeva nell’esistenza degli atomi e, allo stesso tempo, negava che potesse esistere il vuoto.] Per coerenza, lo spazio tra gli atomi e la loro stessa struttura interna dovevano essere occupati da qualcosa, ed è qui che si inserisce la sua teoria: “A subtle fluid occupied the space between the atoms, and even per meated them.” - (fr:688) [Un fluido sottile occupava lo spazio tra gli atomi e li pervadeva persino.]

Questo fluido non è statico ma si trova in uno stato di movimento incessante, generando un effetto a catena: “Hence the vortex motion which had been set up in the fluid could not but communicate itself to the atoms.” - (fr:689) [Perciò il moto vorticoso che era stato innescato nel fluido non poteva che comunicarsi agli atomi.] L’autore riconosce il valore espositivo di Robert Boyle nel rendere accessibile questa complessa cosmologia, e segnala un riferimento bibliografico preciso per una fondativa descrizione cartesiana dell’atmosfera: “An admirable description of the atmosphere, according to the Cartesian theory, is to be found in Boyle’s ‘New Experiments, Physico-Mechanical, touching the Spring of the Air’” - (fr:690) [Un’ammirevole descrizione dell’atmosfera, secondo la teoria cartesiana, si trova negli Esperimenti fisico-meccanici di Boyle sull’elasticità dell’aria.] A riprova di ciò, viene citata l’opera di Boyle che spiega la pressione elastica dell’aria proprio tramite il vigore del mezzo etereo: “«The restless agitation of that celestial matter, wherein these particles [of air] swim, so whirls them round, that each corpuscle endeavours to beat off all others from coming within the little sphere requisite to its motion about its own centre . . . their elastical power is made to depend . . . upon the vehement agitation . . . which they receive from the fluid ether that swiftly flows between them.»” - (fr:691) [«L’agitazione incessante di quella materia celeste, in cui queste particelle [d’aria] nuotano, le fa vorticare in modo tale che ogni corpuscolo si sforza di tenere lontane tutte le altre dall’entrare nella piccola sfera necessaria al suo moto intorno al proprio centro […] il loro potere elastico è fatto dipendere […] dalla veemente agitazione che ricevono dall’etere fluido che scorre rapidamente tra di loro.»]

L’importanza storica e testimoniale di questo passaggio è sottolineata da un giudizio netto, che eleva la chiarezza dell’esposizione di Boyle a modello esplicativo persino superiore a quello dell’ideatore della teoria: “It is remarkably difficult to find in Descartes so good a description of his theory as this.” - (fr:692) [È notevolmente difficile trovare in Descartes una descrizione così buona della sua teoria come questa.] Studiando e analizzando questa testimonianza di Boyle, si giunge a chiarire un fraintendimento storico fondamentale. Il testo permette di confutare un’interpretazione ingenua e grossolana del pensiero cartesiano, testimoniando che “Descartes’ denial that a vacuum could exist, it is plain from this, is not to be taken in the crudest sense. He never meant and never said that space is full of matter of the ponderable kind.” - (fr:693, fr:694) [La negazione di Descartes che potesse esistere il vuoto, è chiaro da ciò, non deve essere intesa nel senso più rozzo. Non ha mai inteso e mai detto che lo spazio è pieno di materia di tipo ponderabile.] La negazione del vuoto era raffinata e concettualmente sofisticata, fondata su una materia sottile e cinetica, e non su un puro e semplice riempimento con corpi pesanti.

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13 Il concetto di spazio e materia tra atomismo e cartesianesimo: un confronto storico

L’evoluzione della teoria atomica nel XVII secolo si dipana tra il sistema completo ma meno immediatamente utile di Cartesio e l’approccio incompleto ma pragmaticamente fecondo di Gassendi.

L’analisi del testo mette in luce la dialettica fondamentale, nella scienza del Seicento, tra la filosofia cartesiana e la rinata filosofia epicurea di Pierre Gassendi, un confronto che plasmò lo sviluppo del pensiero di figure centrali come Robert Boyle e Isaac Newton.

Un punto cruciale è la negazione del vuoto assoluto. Secondo una prospettiva influente, in “absence of ponderable matter, space is occupied by ether, ‘the celestial matter’; in short, that ‘we have no means of producing an ether-vacuum’” - (fr:707) [in assenza di materia ponderabile, lo spazio è occupato dall’etere, “la materia celeste”; in breve, “non abbiamo mezzi per produrre un vuoto d’etere”]. Il tentativo di Gassendi, pur nella sua incompletezza, si rivela, in una prima fase, più vantaggioso per l’indagine scientifica: “Yet Gassend’s theory, which is incomplete, since it ignores the ether, and concentrates attention on the atoms, proved more helpful to science in the first instance” - (fr:733) [Eppure la teoria di Gassendi, che è incompleta, poiché ignora l’etere e concentra l’attenzione sugli atomi, si dimostrò più utile alla scienza in prima istanza].

Il filosofo epicureo dedicò uno sforzo immenso a questo sistema per due decenni, come testimoniato indirettamente da una lettera di Samuel Hartlib a Boyle: “He hath now in the press at Lyons the philosophy of Epicurus, in which, I believe, we shall have much of his own philosophy, which doubtless will be an excellent work” - (fr:713) [Ha ora in stampa a Lione la filosofia di Epicuro, nella quale, credo, avremo molta della sua propria filosofia, che senza dubbio sarà un’opera eccellente]. Tuttavia, il clima intellettuale dell’epoca tendeva a polarizzare le posizioni: “There was then, as there is still, a tendency to regard Descartes and Gassend as opponents of one another on the principles of the atomic theory” - (fr:714) [C’era allora, come c’è ancora, una tendenza a considerare Descartes e Gassendi come opposti l’uno all’altro sui princìpi della teoria atomica].

Boyle stesso, però, rifiuta un’adesione dogmatica a una fazione, citando entrambi gli autori come degni di studio e consigliando la lettura del “learned Gassendus, his little Syntagma of Epicurus’ philosophy, and that most ingenious gentleman, Mons. Descartes, his principles of philosophy” - (fr:726-727) [il dotto Gassendi, il suo piccolo Syntagma della filosofia di Epicuro, e quell’ingegnosissimo gentiluomo, il signor Descartes, i suoi princìpi di filosofia]. Non vedeva una frattura insanabile, ritenendo che, “notwithstanding those things, wherein the atomists and the Cartesians differed, they might be thought to agree in the main, and their hypotheses might, by a person of a reconciling disposition, be looked on as one philosophy” - (fr:729-730) [nonostante quelle cose in cui gli atomisti e i Cartesiani differivano, si poteva pensare che fossero d’accordo nel complesso, e le loro ipotesi potevano, da una persona con una disposizione alla riconciliazione, essere considerate come un’unica filosofia].

Il testo illustra come questa sintesi operò concretamente in Newton. Sebbene sia incline al pragmatismo di Gassendi, che nel “Principia” non considera il meccanismo della gravitazione, egli assimila profondamente il sistema cartesiano, che fu la filosofia naturale dominante per quasi tutto il Seicento, perché “whatever was sound in Descartes he retained and assimilated” - (fr:747) [qualunque cosa fosse valida in Descartes la conservò e la assimilò]. Ciò è esemplificato dalla spiegazione della legge di Boyle sulla compressione dei gas. Per essa, “he made the very different assumption that air is composed of particles which repel one another” - (fr:759) [fece l’assunto molto diverso che l’aria è composta di particelle che si respingono a vicenda], una concezione la cui origine è fatta risalire direttamente a Cartesio, per il quale, nella spiegazione riportata da Boyle, nell’aria “each corpuscle endeavours to beat off all others from coming within the little sphere requisite to its motion about its own centre” - (fr:761) [ogni corpuscolo si sforza di respingere tutti gli altri dall’entrare nella piccola sfera necessaria al suo moto intorno al proprio centro]. Questo debito intellettuale è esplicitamente riconosciuto da Newton stesso che, scrivendo a Hooke sullo studio della luce, afferma: “What Descartes did was a good step. You have added much several ways… If I have seen further, it is by standing on the shoulders of giants” - (fr:751-753) [Ciò che fece Descartes fu un buon passo. Voi avete aggiunto molto in diversi modi… Se ho visto più lontano, è stando sulle spalle di giganti].

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14 La meccanica newtoniana e le origini dell’ipotesi atomica della repulsione

Dall’astrazione matematica del moto delle particelle alla costituzione materiale dei fluidi elastici: un’analisi della Proposizione 23 del secondo libro dei Principia.

Il testo si concentra su un singolo, fondamentale risultato di Isaac Newton, con l’obiettivo di collocarlo nella storia della teoria atomica. Newton non conduce un’indagine chimica o fisica sulla natura dell’aria, ma opera una dimostrazione puramente astratta e matematica. L’autore chiarisce innanzitutto un significativo debito intellettuale, osservando la derivazione cartesiana del pensiero newtoniano su questo tema: il riferimento a Descartes è segnalato nell’appunto “I am indebted to my friend, Mr. J. R. Partington, B.Sc., for pointing out to me that Descartes was the source of Newton’s ideas on disintegration” - (fr:768) [Sono in debito con il mio amico, il Sig. J. R. Partington, B.Sc., per avermi fatto notare che Descartes fu la fonte delle idee di Newton sulla disintegrazione.], con rimando alle fonti scientifiche del periodo (“Manchester Memoirs, Vol. Iv. (1910), No. ” - fr:769, 770, 771).

Il cuore dell’analisi risiede nella formulazione newtoniana del legame tra pressione e forze repulsive. L’autore presenta la proposizione come il trattamento più astratto possibile del problema: “Newton proved that the air must obey Boyle’s law, if the force of repulsion between its particles were in versely proportional to the distance between them” - (fr:772) [Newton dimostrò che l’aria deve obbedire alla legge di Boyle, se la forza di repulsione tra le sue particelle fosse inversamente proporzionale alla distanza tra di esse.]. La dimostrazione non è condotta su un corpo specifico, ma sulla definizione di fluido composto da particelle mutuamente repulsive. La proposizione è sdoppiata in una reciproca necessità logica: “If the density of a fluid which is made up of mutually repulsive particles, is proportional to the pressure, the forces between the particles are reciprocally proportional to the distance between their centres. And vice versa, mutually repulsive particles, the forces between which are reciprocally proportional to the distance between their centres, will make up an elastic fluid, the density of which is proportional to the pressure” - (fr:773, 774) [Se la densità di un fluido composto di particelle mutuamente repulsive è proporzionale alla pressione, le forze tra le particelle sono reciprocamente proporzionali alla distanza tra i loro centri. E viceversa, particelle mutuamente repulsive, le forze tra le quali sono reciprocamente proporzionali alla distanza tra i loro centri, comportanno un fluido elastico, la cui densità è proporzionale alla pressione.]. Tuttavia, e questo è un punto cruciale sottolineato con decisione, “Newton does not draw any inference as to the nature of the atmosphere” - (fr:775) [Newton non trae alcuna deduzione sulla natura dell’atmosfera.].

La cautela metodologica di Newton è espressa in una citazione diretta dei Principia, che distingue il dominio della deduzione matematica dalla realtà fisica. L’efficacia del modello di forze repulsive è limitata a onde d’interazione ristrette tra particelle vicine, e il paragone non è l’aria, ma i corpi magnetici: “All these things are to be understood of particles whose centrifugal forces terminate in those particles that are next them, or are diffused not much further. We have an example of this in magnetical bodies” - (fr:776, 777) [Tutte queste cose sono da intendersi per particelle le cui forze centrifughe terminano nelle particelle che sono loro accanto, o non si diffondono molto oltre. Ne abbiamo un esempio nei corpi magnetici.]. La natura del fluido elastico resta una questione aperta. Newton si limita a fornire l’apparato teorico come un’occasione di indagine per la filosofia naturale, senza affermare la verità materiale del postulato repulsivo: “Whether elastic fluids do really consist of particles so repelling each other, is a physical question. We have here demonstrated mathematically the property of fluids consisting of particles of this kind, that hence philosophers may take occasion to discuss that question” - (fr:777, 778) [Se i fluidi elastici consistano realmente di particelle che si respingono in questo modo, è una questione fisica. Noi abbiamo qui dimostrato matematicamente la proprietà di fluidi costituiti da particelle di questo tipo, affinché i filosofi possano d’ora in poi prendere occasione per discutere tale questione.].

Il testo si conclude con un giudizio storiografico netto che contrappone la valutazione moderna a quella, ritenuta riduttiva, risalente a Svante Arrhenius. Viene rivendicata per questa proposizione la primogenitura della trattazione matematica dell’atomismo, in anticipo sull’opera di John Dalton, associando la prova fisico-matematica a un preciso luogo testuale dell’opera newtoniana: “This proposition, along with its proof in the ‘Principia,’ is the earliest instance of the mathematical treatment of the atomic theory” - (fr:779) [Questa proposizione, insieme alla sua dimostrazione nei ‘Principia’, è il primo esempio di trattamento matematico della teoria atomica.]. La valutazione citata e confutata è che “the atomic theory remained in the hypothetical state for about 2,300 years, as no quantitative conclusions were drawn from it till the time of Dalton” - (fr:780) [la teoria atomica rimase allo stato ipotetico per circa 300 anni, poiché non se ne trassero conclusioni quantitative fino al tempo di Dalton.]. La correlazione matematica tra una forza microscopicamente definita (variazione inversa con la distanza) e una proprietà macroscopica (la legge di pressione-densità) con la dimostrazione dei Principia, confuta invece la posticipazione di Arrhenius, anticipando il cuore quantitativo dell’atomismo di oltre un secolo.

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15 Bryan Higgins e le Origini della Teoria Atomica

Un pioniere della chimica pratica, Bryan Higgins formulò una precoce teoria sulla combinazione a proporzioni definite, fondendo la fisica newtoniana con le recenti scoperte sui gas.

La figura di Bryan Higgins emerge come quella di un innovatore nell’insegnamento e nella speculazione scientifica. Fu un pioniere dell’istruzione pratica, fondando una scuola a Londra dove “dette istruzione nella materia per circa ventitré anni (1774-1797) nella sua Scuola di Chimica Pratica in Greek Street, Soho, Londra” - (fr:796). Tra le sue scoperte minori si annovera “la nota musicale che può essere ottenuta bruciando un getto di idrogeno nell’aria” - (fr:797). La sua carriera lo portò anche fuori dall’Inghilterra, trascorrendo “circa quattro anni (1797-1802) nelle Indie Occidentali, indagando la fabbricazione dello zucchero Moscovado e del rum” - (fr:795).

La sua opera più rilevante per la teoria atomica rimane un testo dal contenuto peculiare. Si tratta del “Saggio Filosofico Riguardante la Luce” (1776) - (fr:805), la cui natura è dichiaratamente diversa da ciò che il titolo suggerisce: “Questo saggio è molto differente da ciò che sembrerebbe essere” - (fr:806). Higgins cercò ispirazione direttamente da Newton, tanto che “il ‘Saggio Filosofico’ è pieno di citazioni dall’‘Opticks’” - (fr:809). L’opera fu in realtà un pretesto per pubblicare un’espansione di un suo precedente programma di chimica, dato che “la maggior parte del libro è semplicemente un’espansione ed esposizione di un ‘Syllabus of Chemistry’” - (fr:808).

Lo stimolo per la speculazione gli venne dai fatti scoperti da Joseph Priestley, che nel 1775 mostrò come l’ammoniaca e vari acidi potessero esistere allo stato gassoso - (fr:811, 812). Higgins adattò quindi la concezione newtoniana dei gas alla chimica, basandosi sul principio fondante che “le particelle gassose della stessa natura erano ‘mutualmente repulsive’” - (fr:814). Questo lo portò a ipotizzare che, al contatto tra un acido e una base, “le particelle acide e le alcaline si attraevano l’un l’altra, e formavano un sale neutro combinandosi particella con particella” - (fr:815).

Da questa premessa, Higgins dedusse una conseguenza fondamentale: acido e alcali dovevano combinarsi in un’unica proporzione fissa. L’unione di due particelle di acido con una di alcali, o viceversa, era impossibile, in quanto “le due particelle simili devono respingersi a vicenda” - (fr:818). Su questa linea di pensiero, applicata anche all’interazione tra particelle d’acqua e di acido o alcali, Higgins trovò la risposta al perché “molta acqua si combina nei cristalli della maggior parte dei sali neutri” - (fr:820) e al perché l’acqua di cristallizzazione non introduca nei cristalli l’acido o l’alcali in eccesso presenti nel liquido.

In sintesi, Higgins insegnò che “la combinazione chimica avviene tra acido e alcali in una proporzione definita e singola” - (fr:821). Tuttavia, il suo sviluppo teorico non andò molto oltre a queste speculazioni - (fr:822), probabilmente ostacolato dalla sua lunga adesione alla teoria del flogisto, un credo che mantenne “fino all’anno 1792 circa” - (fr:823).

Lo studio prosegue menzionando suo nipote, William Higgins (1769?-1825), “addestrato in chimica da suo zio” - (fr:824), che proseguì il percorso scientifico di famiglia come chimico presso istituzioni prestigiose quali l’Apothecaries’ Hall of Ireland e la Royal Dublin Society, diventando infine Membro della Royal Irish Academy e della Royal Society of London.

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16 La teoria di Dalton e le sue prime applicazioni: evaporazione, igrometria e solubilità dei gas

La distinzione tra evaporazione ed ebollizione, sanzionata dalla chimica di Lavoisier, venne superata dalla teoria fisica delle pressioni parziali di Dalton, che rese l’igrometria una scienza esatta e trovò conferma nella legge di Henry sulla solubilità dei gas.

All’alba del XIX secolo, la comprensione di fenomeni come l’evaporazione dell’acqua era dominata da un’idea che, sebbene non universale, era ampiamente diffusa: si riteneva che il vapore acqueo fosse presente nell’atmosfera in uno stato di combinazione chimica con l’aria. come riportato, “general, though not the universal opinion was, that this vapour was present in a state of combination with the air.” - (fr:969) [l’opinione generale, sebbene non universale, era che questo vapore fosse presente in uno stato di combinazione con l’aria.]. Questa concezione portava a una distinzione netta tra due processi fisici. “The evaporation of water was thought to be an act of chemical combination between air and water, whilst boiling was a physical action.” - (fr:970) [Si pensava che l’evaporazione dell’acqua fosse un atto di combinazione chimica tra aria e acqua, mentre l’ebollizione era un’azione fisica.]. A sostegno di questa tesi vi era la constatazione che la pressione atmosferica impedisce all’acqua di bollire a temperature ordinarie, rendendo quindi l’ebollizione un fenomeno qualitativamente distinto dall’evaporazione, che invece avviene a tutte le temperature e pressioni. Una distinzione, questa, che “had received the sanction even of Lavoisier.” - (fr:972) [aveva ricevuto l’avallo persino di Lavoisier.], come attestato nel suo “Traité Élémentaire de Chimie”.

La teoria atomica di John Dalton offrì una prospettiva radicalmente nuova su questo tema, spostando l’interpretazione da un piano chimico a uno fisico-meccanico. Il fondamento del suo ragionamento risiedeva nel principio secondo cui “the pressure of a mixture of gases is the sum of the respective pressures of the gases in the mixture.” - (fr:974) [la pressione di una miscela di gas è la somma delle pressioni rispettive dei gas nella miscela.]. Applicando questo concetto all’atmosfera, Dalton comprese che il vapore acqueo andava considerato in termini di una propria pressione indipendente. Attraverso esperimenti, dimostrò che l’evaporazione dell’acqua è proporzionale alla pressione del vapore che l’acqua stessa sprigiona, stabilendo un limite preciso: a ogni data temperatura esiste una pressione massima che tale vapore può raggiungere. “water, whether in contact with the air or not, can evaporate till the pressure of its vapour reaches this maximum and no further.” - (fr:977) [l’acqua, sia a contatto con l’aria o meno, può evaporare finché la pressione del suo vapore raggiunge questo massimo e non oltre.]. La conseguenza logica era che l’aria, qualora non satura di vapore, può essere raffreddata fino al punto in cui si raggiunge tale pressione massima, e con un ulteriore raffreddamento il vapore si condensa in rugiada. Questa deduzione portò alle prime osservazioni sistematiche del ”punto di rugiada”, di cui Dalton fu il pioniere.

Questi principi trovarono il loro primo e più fruttuoso campo di applicazione nella meteorologia, scienza in cui, come osservò acutamente Playfair, “it is easier than in any other to”accumulate observations, and more difficult to ascertain principles.““ - (fr:981) [è più facile che in ogni altra ”accumulare osservazioni, e più difficile accertare i principi”.]. Il contributo di Dalton fu fondamentale e dirompente: chiarendo il significato fisico del punto di rugiada, ”succeeded in transforming hygrometry, and “raising it to the rank of an exact science.”“ - (fr:984) [riuscì a trasformare l’igrometria, “elevandola al rango di una scienza esatta”.].

Poco dopo la sua formulazione, la teoria di Dalton ricevette un notevole rinforzo da un altro importante filone di ricerca: lo studio della solubilità dei gas in acqua sotto pressioni variabili. L’indagine, intrapresa da William Henry, un amico di Dalton, portò alla scoperta della legge che oggi porta il suo nome. Henry stabilì che, a una data temperatura, “water takes up the same volume of condensed gas as of gas under ordinary pressure.” - (fr:989) [“l’acqua assorbe lo stesso volume di gas condensato che di gas a pressione ordinaria.”]. Modernamente, il principio si sintetizza nel fatto che “The amount dissolved is proportional to the pressure.” - (fr:990) [La quantità disciolta è proporzionale alla pressione.]. Fu lo stesso Dalton a sottolineare a Henry come questa scoperta costituisse un potente argomento a favore di una visione puramente meccanico-fisica della soluzione, distante dall’idea di un’affinità chimica. La deduzione era che “If gas, in a state of absorption by water, is retained entirely by the incumbent pressure, there is no need to call in the notion of chemical affinity.” - (fr:992) [Se il gas, in stato di assorbimento da parte dell’acqua, è trattenuto interamente dalla pressione sovrastante, non c’è necessità di invocare la nozione di affinità chimica.]. La convergenza tra la teoria delle pressioni parziali di Dalton e la legge di Henry sulla solubilità dimostrava la potenza esplicativa di un approccio fisico unificato, capace di rileggere fenomeni fino ad allora confinati in una interpretazione chimica.

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17 Il Percorso di Dalton verso la Teoria Atomica: dalle Ricerche sul Vapore Acqueo

Nell’aprile del 1799 Dalton era pienamente immerso nel lavoro sperimentale, avviando un’indagine che avrebbe segnato una tappa fondamentale nel suo percorso scientifico.

La fase iniziale della carriera scientifica di John Dalton raggiunge un punto di svolta con la presentazione di un articolo all’inizio del Questa pietra miliare segna la conclusione di un primo periodo di indagine, un passaggio reso possibile proprio dalla natura del metodo di ricerca che lo caratterizzava.

Meldrum, nel suo “Development of the Atomic Theory”, sottolinea come “Dalton non avrebbe potuto imbarcarsi in un’indagine così disperata come questa, se fosse stato abituato alla ricerca sperimentale e avesse sperimentato i vantaggi che si ottengono semplicemente limitando la portata di un’indagine” - (fr:1056). Questa osservazione getta luce sull’approccio iniziale di Dalton: un’indagine forse troppo ambiziosa e di ampio respiro che, paradossalmente, proprio per la sua mancanza di una focalizzazione tipica dello sperimentatore esperto, lo condusse a risultati significativi.

La comunicazione che segna questa nuova fase è un articolo letto da Dalton il 18 aprile Il suo titolo è rivelatore nella complessità e negli obiettivi che si prefigge: “Saggi Sperimentali, per determinare l’Espansione dei Gas tramite il Calore, e il massimo di vapore acqueo che un gas a una data temperatura può ammettere; con osservazioni sui comuni o migliorati Motori a Vapore” - (fr:1062), definito da Meldrum “significativo per molte cose” - (fr:1062).

Dall’analisi di questo titolo emergono quattro aspetti cruciali del progresso scientifico di Dalton.

La Concezione Fondamentale della Pressione di Vapore.
Già nell’aprile del 1800, Dalton era pervenuto a quella che Meldrum definisce “l’idea che forma la concezione fondamentale centrale del secondo e terzo dei ‘Saggi Sperimentali’ dell’ottobre 1801, sulla pressione del vapore acqueo” - (fr:1064). A questo punto della sua ricerca, Dalton aveva superato lo studio della sola aria atmosferica, arrivando alla conclusione che la quantità massima di vapore acqueo contenibile in un gas “è indipendente dalla natura del gas” - (fr:1065). Fu proprio per dimostrare questo principio a diverse temperature che iniziò a misurare l’espansione dei gas con il calore – tema che costituisce il titolo dell’opera come “Esperimenti connessi con la pressione del vapore acqueo” - (fr:1060).

Il Legame con la Meteorologia.
Esiste una connessione di natura pratica tra lo studio dell’espansione termica dei gas e un argomento di grande interesse per Dalton, l’umidità atmosferica. L’indagine fisica sull’espansione serviva a spiegare le discrepanze osservate da ricercatori precedenti; dalla precedente pubblicazione si evince che, secondo Dalton, l’errore “nasceva dalla mancanza della dovuta cura nel mantenere l’apparato e i materiali liberi dall’umidità” - (fr:1068).

Una Pubblicazione Mancata.
Nonostante l’articolo fosse stato approvato per la pubblicazione da parte della Società, esso non vide mai la luce. Così come resta completamente perduta la sezione pratica del lavoro: “Nulla rimane delle ‘Osservazioni sui comuni o migliorati Motori a Vapore’” - (fr:1070).

Una Precoce Intuizione della Legge di Charles.
Infine, Meldrum avanza un’ipotesi di primaria importanza. In questo lavoro dell’aprile 1800, Dalton potrebbe aver già scoperto ciò che oggi conosciamo come legge di Charles o di Gay-Lussac, ovvero il principio per cui gas diversi presentano la stessa dilatazione termica. Come specificato, “forse Dalton aveva scoperto entro l’aprile del 1800 ciò che conosciamo come legge di Charles” - (fr:1071). Tuttavia, con un prudente rigore scientifico, Dalton “non ne rivendica personalmente il merito” - (fr:1072) lasciando l’attribuzione di questa fondamentale scoperta in una dimensione storica sfumata ma profondamente indicativa del suo percorso logico-deduttivo.

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[18.1/1-44-1076|1116]

18 Sviluppi successivi e le due forme della teoria fisica

Tra l’aprile 1800 e gli “Experimental Essays” dell’ottobre 1801, le riflessioni di Dalton sui gas misti, stimolate dalla teoria atomica di Newton, lo condussero a due indagini sperimentali cruciali e alla formulazione della teoria fisica in due fasi distinte.

Tra la lettura del documento dell’aprile 1800 e la stesura degli “Experimental Essays” dell’ottobre 1801, Dalton si dedicò allo studio di soli due ulteriori argomenti. “One of these, the vapour pressure of other liquids than water, was a natural outcome of previous work, and calls for no special comment here.” - (fr:1080) [Uno di questi, la tensione di vapore di liquidi diversi dall’acqua, fu un risultato naturale del lavoro precedente e non richiede qui alcun commento speciale.] “The other was that of the explanation of the phenomena of mixed gases.” - (fr:1081) [L’altro fu la spiegazione dei fenomeni dei gas misti.] Quest’ultimo, un argomento ampio e non sperimentale, viene discusso nell’ultima sezione di questo scritto, ma è qui che si deve sottolineare come le riflessioni di Dalton su questo tema “led to two experimental inquiries of the greatest consequence.” - (fr:1083) [portarono a due indagini sperimentali della massima importanza.] Una fu lo studio della diffusione dei gas, già menzionata. “The other was the determination by Dalton of the composition of the atmosphere, the outcome of which, as will be shown in the next paper, was the formation of the chemical theory.” - (fr:1085) [L’altra fu la determinazione da parte di Dalton della composizione dell’atmosfera, il cui esito, come si mostrerà nel prossimo articolo, fu la formazione della teoria chimica.]

18.1 Datazione della teoria fisica e della prima ipotesi di diffusione

Per quanto riguarda la datazione, Dalton spiega nell’introduzione ai suoi quattro “Experimental Essays” dell’ottobre 1801 che la teoria dei gas misti fu raggiunta dopo gli altri suoi risultati. Una sua affermazione contemporanea, alla quale si deve accordare un notevole grado di credito, recita: “The first law [i.e., the mixed gases theory] which is as a mirror in which all the experiments are best viewed, was last detected, and after all the particular facts had been previously ascertained.” - (fr:1090) [La prima legge, che è come uno specchio in cui tutti gli esperimenti sono osservati al meglio, fu individuata per ultima, e dopo che tutti i fatti particolari erano stati accertati in precedenza.] Sebbene le narrazioni storiche di Dalton non possano essere accettate per il loro valore nominale, questa dichiarazione coeva è ritenuta affidabile. La teoria fisica venne quindi formulata tra l’aprile del 1800 e il settembre dell’anno successivo. “There is no hint of it in the title of the paper which Dalton read on the 18th April of the earlier year.” - (fr:1098) [Non vi è alcun accenno ad essa nel titolo del documento che Dalton lesse il 18 aprile dell’anno precedente.] Inoltre, la data del primo abbozzo della teoria, inviato al Nicholson’s Journal, è il 14 settembre 1801, “and the theory can hardly have arisen earlier than August.” - (fr:1099) [e la teoria difficilmente può essere sorta prima di agosto.]

Viene menzionata un’imprecisione da parte di Angus Smith, il quale assegnò la lettura del saggio “On the Constitution of Mixed Gases” al 31 luglio e quelli del secondo e terzo saggio al 2 e 16 ottobre. “But the dates mentioned at the head of the papers in the Manchester Memoirs, are the 2nd, 16th, and 30th October.” - (fr:1101) [Ma le date menzionate in testa agli articoli nelle Manchester Memoirs sono il 2, 16 e 30 ottobre.] L’errore è attribuito a un fraintendimento nella consultazione del registro della Società, dove Angus Smith “has made the slip, which one can easily understand, of assigning the reading of a paper to the meeting minuted on the previous page.” - (fr:1104) [ha commesso l’errore, che si può facilmente comprendere, di assegnare la lettura di un documento alla riunione verbalizzata nella pagina precedente.]

18.2 L’influenza di Newton su Dalton

La teoria venne elaborata sotto un nuovo stimolo. Tra l’aprile del 1800 e l’agosto o settembre del 1801, “Dalton came under the stimulus of Newton’s atomic theory.” - (fr:1112) [Dalton subì lo stimolo della teoria atomica di Newton.] “Everything goes to show that this had a great effect on him.” - (fr:1113) [Tutto porta a ritenere che ciò ebbe un grande effetto su di lui.] Nei suoi primi scritti, Dalton menziona Newton raramente, mentre nel 1801 e successivamente “he quoted Newton on every suitable occasion” - (fr:1115) [citò Newton in ogni occasione opportuna], menzionando in particolare, almeno cinque volte, la 23a Proposizione del 2° Libro dei “Principia”. “The mutually repulsive particles of this proposition play their part in Dalton’s theory.” - (fr:1116) [Le particelle reciprocamente repulsive di questa proposizione giocano il loro ruolo nella teoria di Dalton.]

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[19.1/1-11-1171|1180]

19 Peso relativo e natura delle particelle nei gas

Esplorazione di due ipotesi contraddittorie sul peso atomico e la costituzione particellare dei gas, con la loro confutazione attraverso esempi chimici concreti.

Il testo analizza due distinte posizioni teoriche riguardanti il peso relativo degli atomi nei gas. Viene innanzitutto enunciato un principio generale: “The ult. atoms are of the same relative weight as the gases themselves.” - (fr:1170,1171,1172) [Gli atomi ultimi hanno lo stesso peso relativo dei gas stessi.] Si introduce poi una tesi che l’autore si appresta a smentire. L’affermazione centrale del brano è, infatti, perentoria: “That neither of these positions is accurate.” - (fr:1174) [Che nessuna di queste due posizioni è accurata.]

La prima posizione criticata stabilisce una relazione geometrico-ponderale. Essa sostiene che “the gases of greatest specific gravity are those whose particles are closest and the diameters of the elastic particles will be as the cube root of the sp. gr.” - (fr:1175,1176) [i gas di maggior peso specifico sono quelli le cui particelle sono più vicine e i diametri delle particelle elastiche saranno proporzionali alla radice cubica del peso specifico.] Questa ipotesi viene immediatamente confutata con un argomento basato sulla composizione chimica. Si afferma infatti: “This cannot be true for nit. gas which is made up of azot and oxygen is lighter than oxygen itself” - (fr:1177,1178) [Ciò non può essere vero per il gas nitroso che, essendo composto da azoto e ossigeno, è più leggero dell’ossigeno stesso.] La stessa logica viene applicata a un secondo caso, rafforzando la confutazione: “and so is aq. vapour than oxygen one of its constituents.” - (fr:1178,1179) [e così il vapore acqueo è più leggero dell’ossigeno, uno dei suoi costituenti.]

La seconda posizione (indicata nel paragrafo originale al punto 2 e introducendo il punto 3) viene esposta per essere implicitamente rigettata, suggerendo un’alternativa concettuale alla prima ipotesi errata. Essa prevede che “all gases will have the same number of particles, and consequently the same distances of each in a given volume, under like circumstances.” - (fr:1180) [tutti i gas avranno lo stesso numero di particelle, e di conseguenza le stesse distanze tra ciascuna di esse in un dato volume, a parità di circostanze.] Il testo si conclude con la preliminare disamina di questi modelli, stabilendo la loro inadeguatezza di fronte a evidenze empiriche come la densità inaspettata di gas composti rispetto ai loro elementi costitutivi.

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[20.1/1-47-1308|1352]

20 La disputa sulla miscela dei gas tra Dalton, Henry e Gough

Un estratto da una bibliografia scientifica ripercorre, attraverso voci numerate, il serrato dibattito sulla costituzione dell’aria atmosferica.

Il testo costituisce un elenco bibliografico — probabilmente tratto da un catalogo o da un’appendice di un trattato storico-scientifico — che registra le pubblicazioni relative a una controversia scientifica. Il nucleo concettuale riguarda la natura dell’aria atmosferica e si sviluppa come un botta e risposta tra i chimici e filosofi naturali John Dalton, William Henry e John Gough. Le voci, numerate dal 21 al 26 e datate tra giugno e settembre del 1804 (”Written June 16th” - fr:1306), documentano il dibattito ospitato principalmente sul Nicholson’s Journal.

L’oggetto del contendere emerge con chiarezza dal titolo del contributo di John Gough, il quale nega la visione di Dalton: ”Atmospherical air not a mechanical mixture of the oxigenous and azotic gases, demonstrated from the specific gravities of these fluids” (fr:1344) [“L’aria atmosferica non è una miscela meccanica dei gas ossigeno e azoto, dimostrato dai pesi specifici di questi fluidi”]. Gough si oppone alla teoria di Dalton, secondo cui i gas costituenti l’aria si comportano come una miscela puramente meccanica.

La cronistoria del dibattito è scandita con precisione dalle voci: La voce 21, firmata da William Henry, è una ”Illustration of Mr. Dalton’s theory of the constitution of mixed gases,” in a letter from Mr. Wm. Henry, of Man chester, to Mr. Dalton (fr:1312-1313) [“Illustrazione della teoria del signor Dalton sulla costituzione dei gas miscelati, in una lettera del signor William Henry, di Manchester, al signor Dalton”.]. Questa viene rapidamente seguita da due interventi di Gough, critici e incalzanti: il primo è “On the solution of water in the atmosphere, and on the nature of atmospherical air,” by John Gough (fr:1319) e il secondo, esplicitamente una replica, porta il titolo di “Strictures on Mr. Dalton’s doctrine of mixed gases, and an answer to Mr. Henry’s defence of the same,” by John Gough (fr:1325) [“Obiezioni alla dottrina dei gas miscelati del signor Dalton, e una risposta alla difesa della stessa del signor Henry”]. Dalton risponde direttamente con “Observations on Mr. Gough’s strictures on the doctrines of mixed gases, &c.” (fr:1333), etichettata in bibliografia come una renica alle voci 22 e 23 ”(A reply to nos. 22 and )” (fr:1338-1339). L’acceso scambio si chiude epistolarmente con una “Letter to the Editor from Mr. William Henry in reply to Mr. Gough” (fr:1350).

Il significato di questa sequenza risiede nella sua testimonianza di un metodo scientifico in azione. Si confrontano la prova sperimentale, come l’uso dei pesi specifici invocata da Gough, e due interpretazioni fisiche contrastanti (miscela meccanica vs. composto chimico o altro tipo di unione). La presenza di riferimenti bibliografici dettagliati, sebbene frammentati – come “Manchester Memoirs , Vo/. Iv. ( 1 9 1 1 ), No. 21 25” (fr:1340-1343) – conferisce al testo il valore di reperto storico e di strumento di ricerca della chimica pneumatica dei primi dell’Ottocento.

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[21.1/1-18-1357|1372]

21 Cronaca di una Controversia Scientifica tra John Gough e John Dalton

Scambio di repliche tra John Gough e John Dalton sulla costituzione dei gas misti, pubblicato sul Nicholson’s Journal nel

Il resoconto documenta una successione serrata di scritti appartenenti a una controversia scientifica tra due figure di spicco della scienza britannica. L’oggetto del contendere è la “costituzione dei gas misti”, un tema fondamentale per la nascente teoria atomica.

La memoria principale è la prima risposta ufficiale di John Gough a John Dalton: “Reply to Mr. Dalton on the constitution of mixed gases,” by John Gough - (fr:1358). Questo intervento è catalogato come il numero 27 (fr:1357). I dettagli editoriali attestano che il manoscritto fu “Written Oct. 16th” - (fr:1359) e pubblicato su “Nicholson’ s Jour., [2], vol. 9, p. 160” - (fr:1361, 1362). La nota indica che il pezzo costituisce a sua volta una replica a due interventi precedenti di Dalton, i numeri 22 e 23 (fr:1356): “(In reply to nos. 22 and )” - (fr:1355).

La controreplica di Dalton non si fece attendere. Il documento numero 28 (fr:1364) è intitolato “Observations on Mr. Gough’s two letters on mixed gases,” by John Dalton - (fr:1365). Fu redatto un mese dopo l’articolo di Gough, come dimostra la data: “Written Nov. 15th” - (fr:1366). Uscì sullo stesso periodico, “Nicholson’s Jour., [2], vol. 9, p. 269” - (fr:1368, 1369). Il titolo dell’articolo chiarisce che la risposta non si limitava all’ultimo scritto di Gough (il n. 27), ma rispondeva anche a un intervento precedente, in una risposta cumulativa ai numeri “25 and 27” - (fr:1370).

A chiudere questa fase della disputa è un nuovo contributo di Gough, il documento numero 29 (fr:1371): “Further observations on the constitution of mixed gases,” by John Gough - (fr:1372). Questo scritto segnala un’ulteriore progressione del dibattito, proponendo osservazioni aggiuntive. Il blocco iniziale, contenente informazioni laconiche ma concatenate di date, volumi e pagine della rivista “Nicholson’s Journal”, costituisce una testimonianza precisa della dinamica editoriale attraverso cui una controversia scientifica critica veniva condotta all’inizio del XIX secolo, scandita da identificativi numerici delle memorie.

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[22.1/1-12-1430|1441]

22 Osservazioni e pubblicazioni chimico-fisiche negli anni ’40 dell’Ottocento

Una raccolta di riferimenti bibliografici e annotazioni manoscritte che testimoniano l’attività scientifica sulla diffusione dei gas e la pubblicazione di un importante trattato di chimica.

Le annotazioni forniscono un quadro dettagliato di uno spaccato di storia della scienza. Il documento registra la comparsa di specifici contributi scientifici, mettendo in relazione date di stesura, titoli di articoli e volumi di pubblicazione.

In apertura troviamo un’annotazione manoscritta precisa: “Written July 1 8th.” - (fr:1430) [Scritto il 1° luglio ], che data un manoscritto o una comunicazione al 1° luglio di un anno non meglio specificato se non con un’abbreviazione che probabilemnte indica il Seguono riferimenti al “Phil. Mag., [3], vol 5, p. ” - (fr:1432) [Philosophical Magazine, serie 3, volume 5, pagina ], rivista che costituisce la fonte principale delle informazioni registrate. Le annotazioni “Phil.” (fr:1431) e “1S44” (fr:1433) rafforzano il legame con la rivista Philosophical Magazine, anche se “1S44” invece che “1844” rappresenta probabilmente una stesura frettolosa di tale anno, un indizio della natura immediata della scrittura. In modo analogo, il numero isolato “40.” - (fr:1434) potrebbe costituire un riferimento ausiliario.

Il secondo blocco di appunti cita un’opera specifica con il suo titolo: “ Observations on the Diffusion of Gases,” by T. S. Thomson. - (fr:1435) [Osservazioni sulla diffusione dei gas, di T. S. Thomson.]. L’annotazione prosegue collegando l’articolo alla sua collocazione editoriale, nella medesima rivista riportata poco sopra: “Phil. Mag., [3], vol. 25, p. ” - (fr:1438) [Philosophical Magazine, serie 3, volume 25, pagina ]. Dopo l’indicazione della rivista (fr:1437), viene aggiunta la data significativa “1842.” - (fr:1439), collocando cronologicamente lo studio sulla diffusione gassosa di T. S. Thomson nel

L’annotazione si chiude con un deciso cambio di riferimento, introducendo l’opera cardine del chimico Thomas Graham: ““Elements of Chemistry,” by Thomas Graham, pp.” - (fr:1441) [Elementi di chimica, di Thomas Graham, pagine]. Mentre gli altri riferimenti rimandano a comunicazioni su rivista, questo appunto segnala il celebre trattato con un’indicazione di pagina non completata, seguita solo dal numero “41.” - (fr:1440), che potrebbe riferirsi a un dettaglio dell’edizione o alle pagine di specifico interesse per lo scrivente.

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[23.1/1-11-1452|1460]

23 La transizione dalla teoria fisica a quella chimica in Dalton

L’attenzione di Dalton alla distinzione tra fisica e chimica, maturata nello studio della diffusione dei gas, fu il passaggio cruciale che condusse alla sua teoria atomica chimica.

Nel 1801, John Dalton elaborò la sua teoria atomica fisica, concepita per spiegare il fenomeno della diffusione dei gas. “In the year 1801 Dalton’s physical atomic theory (described in the fourth paper of this series) was devised as an explanation of the diffusion of gases.” - (fr:1451) [Nell’anno 1801, la teoria atomica fisica di Dalton (descritta nel quarto articolo di questa serie) fu ideata come spiegazione della diffusione dei gas.]. La tendenza dominante dell’epoca vedeva la diffusione come una conseguenza dell’affinità chimica tra i gas coinvolti, costringendo Dalton a un’analisi profonda e alla distinzione netta tra fenomeni fisici e chimici. “Since the prevailing tendency of the time had been to regard diffusion as due to chemical affinity between the gases concerned, Dalton was forced to consider carefully the nature of physical and chemical changes, and to draw a distinction between them.” - (fr:1452) [Poiché la tendenza prevalente del tempo era stata quella di considerare la diffusione come dovuta all’affinità chimica tra i gas coinvolti, Dalton fu costretto a considerare attentamente la natura dei cambiamenti fisici e chimici e a tracciare una distinzione tra di essi.]. La sua teoria della diffusione poggiava proprio su questa distinzione, “His own theory of diffusion turned on this distinction.” - (fr:1453) [La sua stessa teoria della diffusione si basava su questa distinzione.], un’opposizione concettuale fondamentale che diventa visibile nel suo argomentare. Dalton, confutando l’ipotesi dell’affinità chimica come causa della mescolanza gassosa, nota come i gas non formino spontaneamente un composto dalle proprietà diverse, domandandosi in una citazione riferita nel testo: “Why do not oxygenous and azotic gases, taken in clue proportion and mixed, constitute nitric acid gas, another elastic fluid, totally distinct in its properties, from either of the ingredients.” - (fr:1454) [«Perché i gas ossigeno e azoto, presi nella giusta proporzione e mescolati, non costituiscono gas di acido nitrico, un altro fluido elastico, totalmente distinto nelle sue proprietà da entrambi gli ingredienti?».]. Questa domanda retorica prova come al centro del suo interesse principale per i fenomeni fisici fosse presente una chiara concezione del cambiamento chimico. “Obviously, therefore, whilst Dalton’s attention was being directed principally to physical phenomena, he had in his mind a distinct conception of chemical change.” - (fr:1455) [Ovviamente, quindi, mentre l’attenzione di Dalton era rivolta principalmente ai fenomeni fisici, egli aveva in mente una concezione distinta del cambiamento chimico.].

L’articolo in esame si propone di tracciare questo percorso intellettuale: considerare il passaggio dalla teoria atomica fisica, formulata per prima, alla successiva teoria chimica. “The object of this paper is to consider how Dalton passed from the physical atomic theory, which was formed first, to the chemical one, which was formed afterwards.” - (fr:1456) [L’oggetto di questo articolo è considerare come Dalton passò dalla teoria atomica fisica, che fu formulata per prima, a quella chimica, che fu formulata successivamente.]. L’autore segnala come prova il suo precedente lavoro, parte della serie, che puntualizza come le diverse testimonianze sull’origine della teoria chimica risalgano a una fonte storica molto precisa, ovvero a un passo dei Manchester Memoirs, precisandone la collocazione editoriale e cronologica: “The author has already shown, in the second paper of this series, that the various narratives we possess of the origin of the chemical theory, can be traced back to 1 Manchester Memoirs, vol. 5, pp. 538-539, March y/h, ign.” - (fr:1457, 1458, 1459, 1460) [L’autore ha già mostrato, nel secondo articolo di questa serie, che i vari resoconti che possediamo sull’origine della teoria chimica possono essere fatti risalire a 1 Manchester Memoirs, vol. 5, pp. 538-539, Marzo, ign.]. Questo percorso dimostra come il fondamento chimico della materia non sia stato un’illuminazione separata o successiva, ma sia emerso, sin dalle speculazioni sulla fisica dei gas, dall’acuta identificazione di un confine.

[24]

[24.1/1-15-1468|1480]

24 Genesi e primi dati numerici della teoria atomica di Dalton

I principi fondamentali della teoria atomica di Dalton trovano la loro radice in un meticoloso lavoro di laboratorio, le cui prime testimonianze quantitative emergono chiaramente dai suoi taccuini. L’esame di questi documenti è essenziale per delinearne l’origine, poiché costituiscono una testimonianza storica di valore primario e indiscutibile. “For the present purpose of studying the origin of the chemical theory, Dalton’s note-books contain material of inestimable value : they afford facts which cannot be disputed.” - (fr:1472) [Per il presente scopo di studiare l’origine della teoria chimica, i taccuini di Dalton contengono materiale di inestimabile valore: forniscono fatti che non possono essere contestati.]

Tra queste annotazioni, spicca un documento cruciale per la cronaca della chimica moderna. “Under date 6th September, 1803, there is an atomic weight table of the highest interest.” - (fr:1473) [Sotto la data del 6 settembre 1803, c’è una tabella di pesi atomici del massimo interesse.] Questa rappresenta la prima formalizzazione numerica del concetto di atomo come entità ponderabile.

La pubblicazione moderna del contenuto della tabella, curata da Roscoe e Harden, offre una lettura diretta di quei dati seminali, riportando le prime assegnazioni relative di peso effettuate da Dalton:

• “hydrogen … 1” - (fr:1476) [idrogeno … 1]
• “oxygen 5’66” - (fr:1476) [ossigeno 5,66]
• “azote 4” - (fr:1476) [azoto 4]
• “carbon 45” - (fr:1476) [carbonio 45] (cfr. valore rivisto)
• “water 666” - (fr:1476) [acqua 6,66]
• “ammonia … 5” - (fr:1476) [ammoniaca … 5]
• “nitrous gas… 966” - (fr:1476) [gas nitroso… 9,66]
• “oxide 1366” - (fr:1476) [ossido [nitrico?] 13,66]
• “nitric acid … 15-32” - (fr:1476) [acido nitrico … 15,32]
• “sulphur 17” - (fr:1476) [zolfo 17]
• “sulphurous acid 2 2 66” - (fr:1476) [acido solforoso 22,66] (cfr. valore riportato)
• “sulphuric „ 2832” - (fr:1476) [acido solforico 28,32]
• “carbonic „ 158” - (fr:1476) [acido carbonico 15,8]
• „ oxide of carbon … 1 0’2” - (fr:1477) [ossido di carbonio … 10,2]

Questo elenco, tratto da “New View of the Origin of Dalton’s Atomic Theory,” pubblicato nei Manchester Memoirs, rende conto dello stato di una conoscenza ancora lontana dalla certezza assoluta. Il dibattito sull’interpretazione e la validità di queste cifre è connaturato all’opera stessa, che “is offered as a fair account of the present state of our knowledge, on a matter on which absolute certainty is not yet attainable.” - (fr:1466) [Viene offerta come un resoconto onesto dello stato attuale della nostra conoscenza, su una materia sulla quale la certezza assoluta non è ancora raggiungibile.]

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[25.1/1-53-1592|1642]

25 La regola della massima semplicità e la genesi della teoria atomica di Dalton

Incertezze e controversie sul percorso che condusse Dalton dalla teoria fisica a quella chimica, tra resoconti induttivi e deduttivi, ruotano attorno al principio della “massima semplicità”.

Il testo analizza la genesi della teoria chimica atomica di John Dalton, mettendo a fuoco il principio fondamentale che la ispirò e le controversie storiografiche sulla sua origine. Viene innanzitutto introdotta quella che è definita la “regola della massima semplicità”. “The first rule has been called the rule of ‘greatest simplicity,’ not only in allusion to its character, but as meaning that it is based on the instinct for simplicity and needs no other justification” - (fr:1592) [La prima regola è stata chiamata la regola della “massima semplicità”, non solo in allusione al suo carattere, ma nel senso che è basata sull’istinto per la semplicità e non necessita di altra giustificazione.]. L’autore chiarisce poi che, di fatto, Dalton la dedusse da principi primi (“As a matter of fact Dalton deduced it from first principles” - fr:1593).

Per sostenere questa tesi, viene riportata una critica e la conseguente risposta dello scienziato. Il dottor Bostock sollevò il quesito: “When bodies unite only in one proportion, whence do we learn that the combination must be binary?” - (fr:1594) [Quando i corpi si uniscono in una sola proporzione, da dove deduciamo che la combinazione debba essere binaria?]. La spiegazione di Dalton, fornita nel suo “New System of Chemical Philosophy”, rivela l’idea centrale. Essa non è che il postulato di Newton sulle particelle simili che sono “mutuamente repulsive”, il quale fu l’idea fondamentale sia per la teoria fisica che per quella chimica. L’argomentazione di Dalton è riportata in dettaglio: descrive un modello meccanico secondo cui un elemento A, avente affinità per B, può prendere tanti atomi di B quanti gliene sono presentati, a meno che la repulsione tra gli atomi di B stessi non superi l’attrazione di A (“When an element A has an affinity for another B, I see no mechanical reason… except in so far as the repulsion of the atoms of B among themselves are more than a match for the attraction of an atom of A” - fr:1597). Questa repulsione mutua tra gli atomi di B è minima con due atomi (opposti diametralmente), aumenta con tre (disposti a 120°), e così via (“Now this repulsion begins with 2 atoms of B to 1 of A… it increases with 3 atoms of B to 1 of A, in which case the atoms of B are only 120° asunder” - fr:1598). Perciò, secondo Dalton, in base a queste sole forze di attrazione e repulsione, si devono formare prima composti binari, poi ternari, finché la repulsione degli atomi di B non impedisce ulteriori unioni (“It is evident then from these positions, that… binary compounds must first be formed in the ordinary course of things, then ternary and so on” - fr:1599). La conclusione, espressa nella frase successiva, è perentoria: “Consequently, Newton’s postulate of similar particles which are mutually repulsive, is the basis of both the physical and the chemical atomic theories of Dalton” - (fr:1600).

Nonostante questa solida base teorica, “Much remains obscure regarding the train of thought which Dalton followed in passing from the physical to the chemical theory” - (fr:1605) [Molto rimane oscuro riguardo al filo del pensiero che Dalton seguì nel passare dalla teoria fisica a quella chimica.]. La questione cruciale è: come arrivò alla dottrina della combinazione in proporzioni multiple? Per rispondere, il testo contrappone due resoconti principali. Il primo, chiamato resoconto induttivo e proveniente da Thomas Thomson, sostiene che “Dalton discovered the composition of marsh gas and olefiant gas and was led thereupon to perceive the law of multiple proportions, and to devise his chemical theory as an explanation of the law” - (fr:1613) [Dalton scoprì la composizione del gas delle paludi e del gas olefiante e fu quindi portato a percepire la legge delle proporzioni multiple e a ideare la sua teoria chimica come spiegazione della legge.].

Il secondo, il resoconto deduttivo accettato da Roscoe e Harden, si basa sulla narrazione dello stesso Dalton. Egli aveva formulato un’ipotesi di diffusione senza considerare l’effetto della diversa dimensione delle particelle (“Dalton had formed his diffusion hypothesis without considering the ‘effect of difference of size in the particles of elastic fluids’” - fr:1616). In seguito, scoprì che le dimensioni dovevano essere diverse e ciò lo condusse all’oggetto della teoria chimica: “The different sizes of the particles of elastic fluids being once established, it became an object to determine the relative sizes and weights, together with the relative number of atoms in a given volume. This led the way to the combination of gases” - (fr:1618-1619) [Una volta stabilite le diverse dimensioni delle particelle dei fluidi elastici, divenne un obiettivo determinare le dimensioni e i pesi relativi, insieme al numero relativo di atomi in un dato volume. Ciò aprì la strada alla combinazione dei gas.].

Di fronte a questi due resoconti, “there arises the question, which comes nearer the truth?” - (fr:1621) [sorge la domanda, quale si avvicina di più alla verità?]. Sebbene un tempo la questione fosse controversa e molti insegnanti accusati di mettere “il carro davanti ai buoi”, confondendo la teoria atomica con le leggi sperimentali da essa spiegate (“The idea seems to prevail that the laws of chemical combination follow from the atomic theory, whereas the laws of combination were established first as the results of experiments” - fr:1629), l’autore sostiene che la controversia non esista più. La visione puramente induttiva è giudicata “quite untenable” - (fr:1633), in primo luogo perché trascura l’importanza della teoria fisica di Dalton. Seguendo questa via, il testo stesso si prepara a confutare anche il resoconto deduttivo che Roscoe e Harden accettarono, giudicando insoddisfacente la narrazione auto-biografica di Dalton, fornita sette anni dopo i fatti, “It does not condescend to” - (fr:1639-1640) [Non si abbassa a / scendere nei dettagli].

[26]

[26.1/1-22-1693|1710]

26 La genesi della teoria atomica di Dalton tra fisica e chimica

“Null’altro era necessario.” – (fr:1689)

Il saggio delinea l’origine e lo sviluppo iniziale della teoria atomica di Dalton, evidenziandone le basi fisiche e il successivo transito verso l’applicazione chimica. L’autore contesta le ricostruzioni filosofiche a posteriori, affermando che gli elementi per un resoconto equilibrato sull’origine della teoria sono tutti presenti nelle testimonianze storiche. “There are here, therefore, all the elements of a fair account of the origin of Dalton’s chemical theory.” – (fr:1693) [Vi sono qui, pertanto, tutti gli elementi per un resoconto equo dell’origine della teoria chimica di Dalton.]

Il punto di partenza logico non va cercato in assiomi chimici, ma in un principio fisico esplicitamente richiamato. “Earlier in this paper, the author has pointed out how the doctrine of 1 : 1 arose logically from the physical theory.” – (fr:1692) [In precedenza in questo scritto, l’autore ha evidenziato come la dottrina dell’1:1 sia sorta logicamente dalla teoria fisica.] Il passaggio dai principi generali alle leggi quantitative della chimica è immediato, una volta accettato il meccanismo di aggregazione molecolare: “Once it is postulated that only one kind of aggregation into molecules occurs […] the laws of definite and multiple proportions are self-evident.” – (fr:1691) [Postulato che si verifichi un solo tipo di aggregazione in molecole […] le leggi delle proporzioni definite e multiple sono auto-evidenti.] Secondo Larmor, questa “doctrine of combination of atoms in the proportion 1 : 1”, una volta posta, “must forthwith lead to other cases such as 1:2”. – (fr:1690) [La dottrina della combinazione degli atomi in proporzione 1:1 deve condurre immediatamente ad altri casi come 1:2.] La deduzione, a questo stadio, è completa e auto-sufficiente: “Nothing more was needed.” – (fr:1689).

L’autore colloca temporalmente questo nucleo concettuale. “The germ of it is to be found in Newton’s theory and in Dalton’s physical theory of the year 1801” – (fr:1697) [Il germe si trova nella teoria di Newton e nella teoria fisica di Dalton del 1801], riconoscendo un intervallo di circa due anni di gestazione teorica. La svolta cruciale sopravviene con un evento puntuale: l’esperimento del 4 agosto 1803, sufficiente a catalizzare l’attenzione di Dalton. “He frames the rule of 1 : 1, then considers the less simple cases, and tests his ideas by the available analytical data.” – (fr:1699) [Formula la regola dell’1:1, poi considera i casi meno semplici e verifica le sue idee con i dati analitici disponibili.] Questo processo porta rapidamente a un risultato concreto e formalizzato: “By the 6th of September he is able to draw up the first atomic-weight table.” – (fr:1700) [Entro il 6 settembre è in grado di stilare la prima tavola dei pesi atomici.]

Il testo marca una netta contrapposizione storiografica tra il processo reale di scoperta e i tentativi successivi di fondare la chimica prescindendo dall’ipotesi atomica. Riferendosi a Wald e Ostwald, l’autore osserva che “there is no connection between the modes of thought taken by these writers, and the process by which these laws were actually established.” – (fr:1703) [Non c’è connessione tra i modi di pensiero adottati da questi scrittori e il processo con cui queste leggi furono realmente stabilite.] La genealogia delle leggi non è quella di una deduzione logica a partire dall’esperienza, ma da un postulato fisico: “With the atomic theory as a starting point, they were formulated by Dalton and completely established by Berzelius.” – (fr:1704) [Con la teoria atomica come punto di partenza, esse furono formulate da Dalton e completamente stabilite da Berzelius.] Questa operazione rese simultaneamente la chimica analitica una scienza su solide fondamenta: “the foundations of chemical analysis as a genuine science were laid.” – (fr:1705–1706)

Infine, lo studio affronta quello che definisce “The failure of other workers”. La domanda cruciale è perché nessuno, tra i numerosi e capaci analisti attivi tra Sette e Ottocento (quali Bergman, Wenzel, Lavoisier e altri), avesse formulato la legge delle proporzioni multiple. L’autore esclude che ciò fosse dovuto a mancanza di interesse per la composizione chimica: la ragione del fallimento non fu l’inadeguatezza dei dati, ma la mancanza della necessaria idea fisico-atomica di combinazione 1:1 come modello di ordinamento per quegli stessi dati.

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[27.1/1-20-1713|1730]

27 L’impossibilità di scoprire la legge delle proporzioni multiple

Il fallimento dei chimici nello scoprire la legge delle proporzioni multiple fu completo, e la ragione risiedeva nell’assenza di un principio guida nell’analisi, non in un mero vizio di calcolo.

Il testo analizzato proviene da un trattato sullo sviluppo della teoria atomica e prende in esame l’opera di diversi chimici di rilievo. Il riferimento principale è a “Meld RUM, Development of the Atomic Theory” — “Development of the Atomic Theory” - (fr:1713) — con data di pubblicazione indicata come “Soc., 1904” - (fr:1712) e “Chern.” - (fr:1711) [Società Chimica, 1904]. L’analisi si concentra sugli studiosi “Bostock, Clement, Desormes and Proust” - (fr:1714). Il resoconto storico sottolinea un paradosso scientifico: “Yet the failure of these chemists to discover the law of multiple proportion, despite their immense labours, was complete.” — “Eppure il fallimento di questi chimici nello scoprire la legge delle proporzioni multiple, nonostante il loro immenso lavoro, fu completo.” - (fr:1715).

Il testo procede smontando la spiegazione convenzionale di tale fallimento. L’interpretazione usuale viene riportata come un’ipotesi debole: “An incorrect explanation of the failure.” — “Una spiegazione errata del fallimento.” - (fr:1716). Nello specifico, “The reason usually offered for this failure is, that the data for the composition of substances were calculated in such a way as to hide the law.” — “La ragione solitamente offerta per questo fallimento è che i dati sulla composizione delle sostanze venivano calcolati in modo tale da nascondere la legge.” - (fr:1717). L’autore critica direttamente questa logica definendola una mera supposizione: “This is mere guess-work, for as a matter of fact, data were frequently stated in precisely the way required.” — “Questa è pura congettura, dato che di fatto i dati venivano spesso dichiarati esattamente nel modo richiesto.” - (fr:1719). L’implicazione dell’ipotesi errata era che “Plainly the implication is, that the data calculated in a suitable way must reveal the law at once.” — “Chiaramente l’implicazione è che i dati calcolati in modo adeguato debbano rivelare la legge all’istante.” - (fr:1718). A riprova di ciò, si cita l’esempio di un chimico contemporaneo: “Proust, for instance, gives practically all his data for the oxides and sulphides of a metal, in terms of 100 parts of the metal.” — “Proust, per esempio, fornisce praticamente tutti i suoi dati per gli ossidi e i solfuri di un metallo in termini di 100 parti del metallo.” - (fr:1720), dimostrando che la modalità di presentazione dei dati era già quella corretta.

Chiarito il vizio della giustificazione storiografica, il testo enuncia la vera causa del fallimento. Viene introdotta con: “The true explanation.” — “La vera spiegazione.” - (fr:1721). Questa viene articolata in un quadro complesso e speculativo, secondo cui il volume incompleto dell’analisi storica è essa stessa la lacuna; sebbene sia dichiarata duplice: “The true explanation is twofold.” — “La vera spiegazione è duplice.” - (fr:1722), la trattazione prosegue sviluppando solamente il primo e fondamentale punto. La radice del problema risiedeva nell’incapacità tecnica, non nell’ingegno dei ricercatori. Il cuore dell’argomentazione è una critica all’imprecisione scientifica dell’epoca: “In the first place, accurate chemical analysis is impossible without a check of some kind.” — “In primo luogo, un’analisi chimica accurata è impossibile senza una verifica di qualche tipo.” - (fr:1723). La sola buona fede non era sufficiente a garantire il rigore del metodo: non bastavano l’integrità soggettiva, ipotizzando “that the analyst should have good intentions, even the best intentions, is not enough.” — “Che l’analista abbia buone intenzioni, anche le migliori intenzioni, non è sufficiente.” - (fr:1724). La conseguenza di questa mancanza metodologica era uno stato di incertezza pervasivo: “In the absence of a guiding principle, chemists cannot tell when a substance is pure, or when an analysis is correct.” — “In assenza di un principio guida, i chimici non sanno dire quando una sostanza è pura, o quando un’analisi è corretta.” - (fr:1725).

Questo quadro di indeterminatezza sperimentale ebbe una profonda influenza sul dibattito teorico del tempo, provocando un regresso verso teorie meno rigorose. A conferma di ciò viene chiamata in causa un’autorità: “Arrhenius has pointed out that every chemist now prepares his substances so” — “Arrhenius ha sottolineato che ogni chimico ora prepara le sue sostanze in modo tale che” - (fr:1727), seguita da rimandi bibliografici specifici a “E. von Meyer, “ Hist, of Chem.,” Eng. trans., pp.“ — “E. von Meyer, Storia della Chimica, trad. Ing., pp.” - (fr:1728) “195-196” - (fr:1729) del 1906 e a Arrhenius, dalle “Theories of Chem.,” Eng. trans., p. 16, 1907” — “Teorie della Chimica, trad. Ing., p. 16, 1907” - (fr:1730). L’episodio storico è concluso attestando che fu proprio una fase di incertezza metodologica, carente sia nell’affidabilità e nella riproducibilità o, per citarlo direttamente, datandola: “…it was this state of uncertainty which contributed at the beginning of the nineteenth century, more than anything else, to the spread of C. L. Berthollet’s ideas regarding combination in indefinite proportions.” — “…fu questo stato di incertezza a contribuire, all’inizio del diciannovesimo secolo, più di ogni altra cosa, alla diffusione delle idee di C. L. Berthollet riguardo alla combinazione in proporzioni indefinite.” - (fr:1726). Pur mancando l’evidenza numerica di tabelle/immagini menzionata nei contenuti del capitolato relativa al cambiamento di paradigma sui controlli verso la pratica moderna, il testo prepara l’opposizione totale a quel vincolo storiografico usando il tema della disfatta come premessa all’evoluzione dalle regole di combinazione indefinite alle successive leggi atomiche verificate.

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[28.1/1-29-1767|1793]

28 La ricezione della teoria atomica di Dalton (1801-1810)

Un’analisi storica del primo decennio di diffusione delle idee atomiche di Dalton, ostacolate dallo scetticismo verso la speculazione teorica in una comunità scientifica incline al puro empirismo.

Il resoconto traccia la storia della ricezione della teoria atomica fisica di John Dalton nel periodo 1801-1810. L’autore, Andrew Norman Meldrum, inquadra immediatamente la vicenda in un contesto filosofico più ampio, sostenendo che il progresso scientifico non è un processo impersonale ma dipende dai “temperamenti degli individui” - (1774) “Vet this process of advancement, as the following paper shows, depends on the temperaments of individual men.” [Eppure questo processo di avanzamento, come mostra il seguente articolo, dipende dai temperamenti dei singoli uomini.]

Meldrum identifica una divisione cruciale tra gli scienziati in due classi distinte: “There are (1) the men who are alive to the immense value of theory in science, and (2) the men who would confine science to a collection of facts and laws, as if it were ‘based entirely upon experiment or mathematical deductions from experiment.’” - (fr:1776) [Ci sono (1) gli uomini che sono consapevoli dell’immenso valore della teoria nella scienza, e (2) gli uomini che vorrebbero confinare la scienza a una raccolta di fatti e leggi, come se fosse “basata interamente sull’esperimento o su deduzioni matematiche dall’esperimento”.] La direzione di un ramo scientifico, afferma, è determinata da poche persone (fr:1777), sicché chi è ostile alla teoria può esercitare un effetto dannoso, disprezzando e respingendo idee di capitale importanza (fr:1778-1780).

Lo sviluppo della teoria atomica è presentato come un caso esemplare di questa dinamica. L’utilità della teoria era al tempo già pienamente stabilita, ma Meldrum sottolinea come dovesse apparire strano, guardando retrospettivamente, osservare gli sforzi che Dalton dovette compiere per suscitare attenzione. “For some nine years, (1801-1810), if not longer, he endeavoured to spread abroad his ideas, both by private communications and publicly, by his writings and by lectures in various parts of the country.” - (fr:1782) [Per circa nove anni (1801-1810), se non di più, si adoperò per diffondere le sue idee, sia privatamente tramite comunicazioni personali, sia pubblicamente, con i suoi scritti e con conferenze in varie parti del paese.]

Le speculazioni di Dalton incontrarono un duplice ostacolo. In primo luogo, la comunità scientifica non percepiva l’urgenza di una definizione precisa dei concetti atomici: “They were quite content to go on speaking of ‘atoms’ and ‘molecules’ in a vague, colloquial sense, and Dalton had to induce them, if possible, to use the words as terms of precision.” - (fr:1785) [Erano del tutto contenti di continuare a parlare di “atomi” e “molecole” in un senso vago e colloquiale, e Dalton dovette indurli, se possibile, a usare le parole come termini di precisione.] In secondo luogo, una volta stabilita la necessità di precisione terminologica, c’era il pericolo costante che la sua specifica idea di atomo venisse respinta in quanto “troppo ipotetica” (fr:1786).

La sua teoria fisica atomica, concepita nel 1801, trovò per anni un solo sostenitore dichiarato, William Henry (fr:1787-1788). Il disaccordo era radicale: la teoria affermava che la diffusione dei gas fosse dovuta a forze fisiche e non chimiche (fr:1790), scontrandosi frontalmente con la tendenza dominante che attribuiva la diffusione all’“affinità chimica” tra i gas. “The strength of that tendency was exhibited by the amount of opposition to Dalton’s theory.” - (fr:1791) [La forza di quella tendenza fu dimostrata dalla mole di opposizione alla teoria di Dalton.] La conclusione lasciata intendere è che la disputa su questo principio fondamentale fu infine vinta dalla posizione di Dalton.

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[29.1/1-11-1818|1826]

29 Accoglienza in Scozia e la spinta alla pubblicazione

La freddezza di Londra contrastò con l’entusiasmo scozzese, fornendo a Dalton l’incoraggiamento decisivo per sistematizzare e dare alle stampe la sua teoria atomica.

La ricezione della teoria atomica di Dalton non fu uniforme. Se a Londra i suoi dati sui pesi atomici “non suscitarono alcun brivido di eccitazione, non destarono alcuna fervida curiosità, nessun desiderio impellente di unirsi al suo lavoro” — (fr:1816) [Dalton’s atomic weight data caused no thrill of excitement, aroused no eager curiosity, no consuming wish to join in his work.], in Scozia l’accoglienza fu radicalmente diversa. “Nella Gran Bretagna del Nord Dalton ebbe una ricezione differente.” — (fr:1817) [In North Britain Dalton had a different reception.]

All’inizio del 1807, egli tenne un ciclo di conferenze a Edimburgo e Glasgow. A Edimburgo, l’interesse fu immediato e consistente: lo stesso Dalton annotò che “una classe di ottanta persone si presentò per me in pochi giorni” — (fr:1819) [a class of eighty appeared for me in a few days.]. Il successo fu tale da generare una domanda ulteriore. Al termine del corso, gli fu rappresentato che molti erano rimasti delusi per non essere stati informati in tempo e che un buon numero di uditori sarebbe stato disposto a seguire un secondo ciclo di lezioni. Come riportato da Dalton, “diversi gentiluomini che avevano frequentato il corso mi rappresentarono che molti erano rimasti delusi non essendo stati informati in tempo della mia intenzione di tenere un corso, e che un certo numero di coloro che avevano frequentato un primo corso sarebbero stati disposti a frequentarne un secondo” — (fr:1820).

Questa calorosa risposta ebbe un effetto catalizzatore. Il testo afferma con chiarezza che “Questa accoglienza diede a Dalton precisamente l’incoraggiamento di cui aveva bisogno” — (fr:1821) [This reception afforded Dalton precisely the encouragement of which he stood in need.]. L’incoraggiamento fu cruciale. Durante quegli incontri, come egli stesso ricordò, “fu onorato con l’attenzione di gentiluomini, universalmente riconosciuti essere della prima rispettabilità per i loro conseguimenti scientifici: la maggior parte di loro fu lieta di esprimere il desiderio di vedere la pubblicazione della dottrina nella sua forma attuale, non appena conveniente” — (fr:1822) [he was honoured with the attention of gentlemen, universally acknowledged to be of the first respectability for their scientific attainments: most of them were pleased to express their desire to see the publication of the doctrine in its present form, as soon as convenient.].

La pressione e il sostegno del pubblico scozzese si tradussero in un’azione concreta: “Al ritorno dell’autore a Manchester egli iniziò a preparare [il testo] per la stampa” — (fr:1823) [Upon the author’s return to Manchester he began to prepare for the press.]. Due documenti inediti, letti di fronte alla Manchester Society nel 1804 e probabilmente contenenti resoconti della teoria, costituirono forse la base di partenza. I loro titoli erano “Rassegna e illustrazione di alcuni principi nel corso di lezioni di Filosofia Naturale del Sig. Dalton alla Royal Institution nel gennaio 1804” e “Sugli elementi di Filosofia Chimica” — (fr:1824). Questo lavoro preparatorio portò direttamente alla stesura del suo trattato fondamentale, come confermato dalla prefazione del “Nuovo Sistema di Filosofia Chimica” del 1808 — (fr:1826).

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[30.1/1-15-1827|1841]

30 Le prime diffusioni della teoria atomica di Dalton

La divulgazione della teoria atomica di Dalton si deve in gran parte allo zelo di Thomas Thomson, che attraverso le sue opere e memorie la diffuse ben oltre la cerchia di Manchester, raggiungendo le menti scientifiche più illustri d’Europa.

La rapida circolazione delle idee di John Dalton non fu un effetto spontaneo della loro pubblicazione, bensì il risultato di un’entusiastica opera di mediazione scientifica. Il fervore con cui la teoria fu accolta in Scozia viene testimoniato dalla stessa riconoscenza di Dalton: “Nel ‘New System of Chemical Philosophy’ sia la Prefazione che la Dedica mostrano che Dalton fu immensamente grato per l’attenzione che le sue speculazioni ricevettero a Glasgow e a Edimburgo” (fr:1830). La dedica delinea con precisione il doppio binario su cui viaggiò la prima affermazione della teoria, menzionando i professori delle due università scozzesi per le sue lezioni del 1807 e i membri della Società Letteraria e Filosofica di Manchester per il loro sostegno costante: “La dedica recita: — ‘Ai Professori delle Università e ad altri residenti di Edimburgo e Glasgow che prestarono la loro attenzione e incoraggiamento alle Lezioni sul Calore e sugli Elementi Chimici, tenute in quelle città nel 1807: e ai membri della Società Letteraria e Filosofica di Manchester, che hanno uniformemente promosso le sue ricerche.’” (fr:1831).

La figura centrale in questo processo di diffusione fu Thomas Thomson. Affascinato dalla dottrina appresa direttamente dalla voce di Dalton, ne divenne non solo un semplice seguace, ma un vero e proprio propagatore. “Thomas Thomson era stato così tanto interessato e colpito dalla dottrina come Dalton gliela spiegò nel 1804, che ne divenne il primo convertito” (fr:1833). Il suo zelo eguagliava quello dell’autore stesso: “Egli mostrò tanto zelo nella causa quanto il suo autore” (fr:1834). Fu proprio questa dedizione a tradursi nell’atto forse più influente per la fortuna della teoria. Con il permesso di Dalton, Thomson ne inserì un primo resoconto nella nuova edizione della sua opera principale: “Con permesso, ne diede un breve abbozzo nell’edizione successiva del suo ‘Sistema di Chimica’” (fr:1835). Quest’opera era il trattato chimico di maggior successo dell’epoca, e la sua portata divulgativa superò qualsiasi tentativo del suo ideatore: “Questa era la terza edizione, pubblicata nel 1807, del trattato di chimica di maggior successo del tempo, ed ebbe più influenza, direttamente, nel diffondere la conoscenza della dottrina che gli sforzi stessi di Dalton” (fr:1836).

L’eco generata dal libro fu vastissima, valicando i confini nazionali e raggiungendo i protagonisti della scienza europea. “Rese nota la teoria di Dalton a William Hyde Wollaston a Londra, a Claude Louis Berthollet in Francia, e ad Amadeo Avogadro in Italia” (fr:1837). Thomson seppe cogliere un’ulteriore, immediata opportunità per consolidare il riconoscimento della teoria, sfruttando la più prestigiosa piattaforma scientifica londinese. “Thomson trovò un’altra opportunità di esporre la teoria nella sua memoria ‘Sull’acido ossalico’, che apparve nelle Philosophical Transactions della Royal Society di Londra nel 1808” (fr:1838). La continuità nell’opera di validazione si manifesta fisicamente nello stesso volume, dove il lavoro di Thomson è immediatamente seguito da un saggio di Wollaston. Questa prossimità non è casuale, ma evidenzia una convergenza intellettuale in cui l’opera sperimentale è dichiaratamente al servizio della nuova ipotesi teorica: “Il saggio immediatamente successivo nelle Transactions è uno di Wollaston — sui carbonati e ossalati di potassio — ed egli, così come Thomson, presentò il suo lavoro come esemplificazione e giustificazione della teoria di Dalton” (fr:1839). La combinazione di questi diversi veicoli — i trattati e le specifiche memorie scientifiche — incise profondamente sulla geografia della conoscenza chimica del tempo: “Attraverso questi vari mezzi, i libri di Dalton e Thomson, e le memorie di Thomson e Wollaston, essa divenne nota in Gran Bretagna e Francia, in Italia e Svezia” (fr:1840; fr:1841).

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[31.1/1-29-1844|1870]

31 Le resistenze alla teoria atomica: un aneddoto sulla conversione di Humphry Davy

La diffusione di una nuova idea scientifica dipende tanto dallo sforzo personale e dalla convinzione genuina quanto dalle pubblicazioni.

Thomas Thomson, nel suo “History of Chemistry”, racconta un episodio emblematico dei tentativi di persuadere Sir Humphry Davy ad accettare la teoria atomica. La sua lunga narrazione è riportata quasi integralmente perché illustra come “in science the spread of new ideas depends as much on personal efforts, springing from genuine conviction, as on printed papers” - (fr:1844) [nella scienza, la diffusione di nuove idee dipende tanto dagli sforzi personali, scaturiti da una convinzione genuina, quanto dagli articoli stampati].

Thomson e Wollaston non solo promossero la teoria attraverso i canali ufficiali, ma lo fecero anche con “personal exertions” - (fr:1842) [sforzi personali]. Nonostante il loro impegno, entrambi sembrarono non riuscire a convincere Davy, che Thomson descrive come il più illustre tra i chimici “very hostile to the atomic theory” - (fr:1847-1848) [molto ostili alla teoria atomica]. Durante un lungo incontro nell’autunno del 1807 alla Royal Institution, Thomson non riuscì a convincerlo “that there was any truth in the hypothesis” - (fr:1849) [che ci fosse alcuna verità nell’ipotesi].

Pochi giorni dopo, Thomson, Davy e Wollaston parteciparono a una cena del Royal Society Club al Crown and Anchor nello Strand. Dopo il pasto, un episodio chiave si verificò quando i tre rimasero da soli: “After dinner every member of the club left the tavern, except Dr. Wollaston, Mr. Davy, and myself, who staid behind and had tea” - (fr:1852) [Dopo cena, tutti i membri del club lasciarono la taverna, tranne il Dr. Wollaston, il Sig. Davy e io, che restammo a prendere il tè]. La conversazione che ne seguì, durata circa un’ora e mezza, fu interamente incentrata sulla teoria atomica. Ciononostante, i due convertiti fallirono nel loro intento: Davy si congedò “if possible, more prejudiced against it than ever” - (fr:1854) [se possibile, ancor più prevenuto contro di essa di prima].

Il punto di svolta nella storia coinvolge una figura esterna, Davies Gilbert. Davy, incontrandolo, fece una “caricature description of the atomic theory […] exhibited in so ridiculous a light” - (fr:1855) [descrizione caricaturale della teoria atomica […] presentata in una luce così ridicola] da lasciare Gilbert sbalordito che “any man of sense could he taken in with such a tissue of absurdities” - (fr:1858) [qualsiasi uomo di buon senso potesse essere ingannato da un simile tessuto di assurdità]. Incuriosito, Gilbert andò da Wollaston per capire cosa avesse convinto un uomo della sua sagacia. Trovatosi di fronte all’elenco puntuale di fatti sperimentali sui sali, come i carbonati, i bicarbonati, gli ossalati e gli ossidi di potassio, feriti “only describing it, in the words of Wollaston”, Gilbert divenne un convertito alla verità della teoria atomica.

Fu proprio Gilbert, infine, ad avere “the merit of convincing Davy that his former opinions on the subject were wrong” - (fr:1862) [il merito di convincere Davy che le sue precedenti opinioni sull’argomento erano sbagliate]. Il testo corregge la percezione successiva riportata da Thomson, secondo cui Davy ne divenne uno “strenuo sostenitore”. Viene, infatti, chiarito come questa visione attribuisca al suo supporto un valore ben al di là del reale: “This puts his support of the theory far beyond its true value” - (fr:1863) [Questo colloca il suo sostegno alla teoria ben oltre il suo vero valore]. Davy non fu mai entusiasta della dottrina degli atomi in sé, preferendo il termine “proporzione” ad “atomo”. La sua opinione matura, espressa nel 1811, conferma questo distacco: “it is not, I conceive, on any speculations upon the ultimate particles of matter, that the true theory of ultimate proportions must ultimately rest” - (fr:1865) [non è, a mio avviso, su speculazioni riguardanti le particelle ultime della materia, che la vera teoria delle proporzioni definitive debba in ultima analisi fondarsi].

Lo stesso Dalton, d’altronde, come testimoniato da Thomson in riferimento al professor Hope di Edimburgo, “was far from satisfied with the reception accorded to his theory” - (fr:1866) [era tutt’altro che soddisfatto dell’accoglienza riservata alla sua teoria].

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[32.1/1-21-1938|1956]

32 Le radici dimenticate della teoria atomica: un confronto tra Higgins e Dalton

L’autore si propone di riesaminare le origini della teoria atomica, mettendo in discussione la paternità esclusiva attribuita a Dalton e portando alla luce il contributo precedente e sorprendentemente simile di William Higgins.

Il testo affronta una questione storiografica nell’ambito della chimica, con l’intento dichiarato di offrire una valutazione equilibrata su un tema controverso. L’autore spera, “reviving the subject”, di presentare i fatti e offrire considerazioni tali da permettere a chiunque sia interessato di giungere a “a simple and fair conclusion upon it” – (fr:1938) [di giungere a una conclusione semplice ed equa al riguardo.] Si nota immediatamente che un precedente dibattito si era già concluso in modo generalmente “favourable to Higgins” – (fr:1936) [favorevole a Higgins], un risultato che, per varie ragioni, “has been forgotten, and Dalton’s claims are supposed at the present time to be beyond dispute” – (fr:1937) [è stato dimenticato, e le rivendicazioni di Dalton sono considerate attualmente al di là di ogni discussione.]

Per verificare questa pacifica attribuzione, è cruciale interrogarsi sul nucleo fondante della chimica moderna: “What is the essence of Dalton’s atomic theory ?” – (fr:1939) [Qual è l’essenza della teoria atomica di Dalton ?] Tale domanda, di grande interesse, si è rivelata anche molto complessa per gli studiosi che l’hanno affrontata. L’autore fa però riferimento a una definizione autorevole e difficile da confutare, fornita da Larmor in una conferenza: la sua formulazione del principio daltoniano è espressa come “a definite molecule for each substance” – (fr:1942) [“una molecola definita per ogni sostanza.”] Il ragionamento che soggiace a questa definizione è ulteriormente chiarito dallo stesso Larmor, il cui pensiero, suddiviso nel testo, si ricompone in modo molto preciso: il nuovo principio introdotto da Dalton consiste nell’affermare “the essential homogeneity of each pure substance, that it is composed of molecules of only one type, absolutely alike” – (fr:1945) [l’essenziale omogeneità di ogni sostanza pura, ossia che è composta da molecole di un solo tipo, assolutamente identiche.] Una volta postulato che in un composto, come ad esempio l’acqua, esista “only one way in which the hydrogen attaches itself to the oxygen” – (fr:1946) [un solo modo in cui l’idrogeno si lega all’ossigeno], le leggi delle proporzioni definite e multiple divengono una logica e immediata conseguenza.

Ammettendo che un simile principio abbia permeato tutti i sistemi chimici dell’Ottocento, l’autore puntualizza che esso non fu però necessariamente introdotto per primo da Dalton. Il cuore della sua argomentazione risiede nell’opera di un precursore, William Higgins, che pubblicò una chiara teoria atomica già nel Si afferma infatti che le parole “a definite molecule for each substance” costituiscono un’“unexceptionable statement of the theory contained in Higgins’ book” – (fr:1950) [una formulazione ineccepibile della teoria contenuta nel libro di Higgins.] Il parallelismo tra i due sistemi è talmente stringente che condusse i rispettivi autori, in modo sorprendente, agli stessi risultati.

La dimostrazione più concreta di questa similitudine è affidata a una tabella comparativa che illustra le formule delle molecole secondo entrambi gli scienziati. La tabella contrappone il sistema di Higgins (1789) – (fr:1952) e quello di Dalton (1803) – (fr:1953). Da un rapido confronto emerge una concordanza praticamente totale:

• Per l’acqua, entrambi riportano la formula minima HO – (fr:1954);
• Per gli ossidi di zolfo, Higgins indica SO and SO₂ – (fr:1955) [SO e SO₂], mentre Dalton li identifica con la medesima notazione, dettagliata come SO e SO₂ – (fr:1955);
• Per gli ossidi di carbonio e di azoto, la corrispondenza prosegue, con entrambi che giungono a identiche conclusioni sulla composizione molecolare.

La tavola dei dati, corredata dall’osservazione finale che “The great similarity between these results is to be explained in only one way” – (fr:1955) [La grande somiglianza tra questi risultati può essere spiegata in un solo modo], pone le basi per una conclusione ineludibile: le due teorie condividono un principio guida comune – per Larmor descritto con la frase “atoms of…” (fr:1956) [atomi di…] – che porta logicamente agli stessi esiti compositivi. La rivendicazione storica è forte: l’essenza concettuale attribuita a Dalton era già stata formalmente esposta da William Higgins quattordici anni prima.

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[33.1/1-13-1962|1972]

33 Genesi e divergenze del concetto di combinazione 1:1

La regola secondo cui tre diversi tipi di sostanza si combinano preferibilmente nel rapporto 1:1 ebbe origine da un unico postulato newtoniano, ma fu interpretata in modo diverso dai chimici per adattarla ai fatti sperimentali emergenti.

Il testo indaga l’origine storica di una regola fondamentale della chimica primitiva, quella che stabiliva la proporzione di combinazione tra diversi tipi di sostanze. Gli esperimenti convergevano su un risultato preciso: “3 different kinds combine in the proportion 1 : 1 rather than in any other” – (fr:1960) [3 tipi differenti si combinano nella proporzione 1:1 piuttosto che in qualsiasi altra]. Questa uniformità non era fortuita, poiché “It was this rule, and no other, which led each chemist to precisely the same conclusions regarding water, and the oxides of sulphur, respectively” – (fr:1961) [Fu questa regola, e nessun’altra, che condusse ciascun chimico esattamente alle stesse conclusioni riguardo all’acqua e agli ossidi di zolfo, rispettivamente].

L’autore rintraccia l’origine di questa convergenza non nei dati di laboratorio, ma in un quadro teorico condiviso. La domanda su “How the rule was arrived at” – (fr:1962) [Come fu ottenuta la regola] trova risposta in una matrice intellettuale comune: “As I have already shown, they arose from the same central capital idea: Newton’s postulate of ‘particles mutually repulsive’ was the starting point in each case” – (fr:1963) [Come ho già mostrato, esse sorsero dalla stessa idea centrale capitale: il postulato di Newton delle “particelle reciprocamente repulsive” fu il punto di partenza in ogni caso].

Ne derivò un solco mentale ben definito, una sorta di binario obbligato per la speculazione chimica del tempo: “The thoughts of each chemist ran in the same groove” – (fr:1964) [I pensieri di ciascun chimico correvano nello stesso solco]. Lo schema logico era lineare: “Similar particles repel one another, consequently particles of different kinds tend to unite in pairs” – (fr:1965). [Particelle simili si respingono a vicenda, di conseguenza particelle di tipo diverso tendono a unirsi in coppie].

Il primo ad adottare rigidamente questa deduzione fu Bryan Higgins: “was the first to reach this stage of thought, and he would not depart from it in any way” – (fr:1966) [fu il primo a raggiungere questo stadio del pensiero, e non intendeva allontanarsene in alcun modo]. La sua interpretazione ortodossa concettualizzava un’intrinseca incompatibilità stechiometrica dettata dalla repulsione, portandolo a pensare “that the combination of one atom of alkali and two atoms of acid (or two of alkali and one of acid) must be prevented by the mutual repulsion of the two similar atoms, so that combination could not proceed further than 1:1” – (fr:1967) [che la combinazione di un atomo di alcali e due atomi di acido (o due di alcali e uno di acido) dovesse essere impedita dalla reciproca repulsione dei due atomi simili, cosicché la combinazione non potesse procedere oltre l’1:1].

Questa rigidità dottrinale mostrava dei limiti di fronte ai fatti sperimentali che iniziavano ad accumularsi. Emerse la figura di William Higgins il quale, “Better acquainted than he with the facts of chemical combination” – (fr:1968) [Essendo più a conoscenza di lui dei fatti della combinazione chimica], estese il modello originario. Egli “imagined the combination of atoms in multiple proportion” – (fr:1968) [immaginò la combinazione di atomi in proporzioni multiple], ammettendo la complessità stechiometrica. Tuttavia, l’architettura newtoniana non veniva abbandonata ma solo reinterpretata, “For he laid it down that the combination in the proportion 1:1 was the most stable, thus adhering to the original idea of mutually repulsive particles” – (fr:1969) [Poiché stabilì che la combinazione nella proporzione 1:1 era la più stabile, aderendo così all’idea originaria di particelle reciprocamente repulsive]; la proporzione 1:1 rimaneva lo stato di massima stabilità energetica, distaccandosi dall’idea che fosse l’unica possibile.

Infine, Dalton sviluppò un percorso intellettuale con caratteristiche distintive: “The train of thought which Dalton followed had features of its own” – (fr:1970) [La linea di pensiero seguita da Dalton ebbe caratteristiche proprie]. A differenza dei fratelli Higgins, legati a un’interpretazione chimica o macroscopica, la teoria atomica di Dalton sorgeva da un concetto più fisico della materia: “His physical atomic theory was plainly an extension of Newton’s, and was called for by the discovery of the existence of different gases, of their property of diffusing into one another, and of the properties of the resulting mixture” – (fr:1971) [La sua teoria atomica fisica era chiaramente un’estensione di quella di Newton, e fu richiesta dalla scoperta dell’esistenza di gas differenti, della loro proprietà di diffondere l’uno nell’altro e delle proprietà della miscela risultante]. Significantemente, questa formalizzazione precedette lo studio stechiometrico mero, avendo Thomson mostrato che “he held the physical theory for two years before he formed the chemical one” – (fr:1972) [egli mantenne la teoria fisica per due anni prima di formare quella chimica].

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[34.1/1-13-1982|1992]

34 La disputa sulla priorità atomica tra Davy e Dalton

Davy, in una conferenza del 1810, criticò implicitamente Dalton usando il termine “particella”, suscitando la risposta pubblica di quest’ultimo nel dicembre dello stesso anno.

Il testo ricostruisce un momento di tensione nella storia della teoria atomica, collocandolo con precisione cronologica. “The date of Davy’s lecture was 15th November, and of Dalton’s paper 19th December.” - (fr:1981) [La data della conferenza di Davy era il 15 novembre e quella dell’articolo di Dalton il 19 dicembre.] La questione al centro del dissidio lessicale è chiarita e al contempo ridimensionata dall’autore. Davy riteneva cruciale la scelta terminologica: “He contended that the use of the word particle, as opposed to atom, was a matter of great consequence — a contention which was quite unworthy of him.” - (fr:1982) [Egli sosteneva che l’uso della parola particella, in opposizione ad atomo, fosse una questione di grande importanza — una rivendicazione che era del tutto indegna di lui.]

La reazione di Dalton a questa provocazione verbale viene descritta come una scelta deliberata di rimodulare il campo del dibattito. “The only public notice which Dalton himself took of Davy’s words was to publish a paper in which he was careful not to name Higgins.” - (fr:1980) [L’unica attenzione pubblica che Dalton stesso diede alle parole di Davy fu pubblicare un articolo in cui ebbe cura di non nominare Higgins.] Così facendo, Dalton rifece la propria risposta focalizzandosi sul concetto fisico anziché sulle polemiche personali ed escluse esplicitamente Higgins dal quadro.

Le coordinate editoriali esatte di questi eventi sono fornite di seguito. Per la conferenza di Humphry Davy come Bakerian Lecture: “3 2 Bakerian Lecture, 15th Nov.. 1S10.” - (fr:1983). Ulteriori dati di pubblicazione sono citati in successione: “Phil. Trans., 181 1, p. 15 ; Davy’s Works, vol. 5, p. ” - (fr:1984-86), e “8 Nicholson’s Journ., vol. 28, p. 81,” - (fr:1987-88). Per chiudere, le indicazioni riguardanti Dalton fanno riferimento a: “Manchester Memoirs, Vo/. Iv. ( 1 9 1 1 ). No. ” - (fr:1989-1992).

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[35.1/1-58-1997|2052]

35 La controversia sull’origine della teoria atomica

“Le loro critiche sono ingiuste, e devono essere accantonate” – una vicenda di priorità scientifica tra rivendicazioni, testimonianze e il giudizio della storia.

Il testo ricostruisce una lunga e “dispersiva controversia” (fr:1996) che animò il mondo chimico britannico, riguardante le rispettive rivendicazioni alla teoria atomica avanzate da William Higgins e John Dalton. La disputa, alimentata dalla diffusione degli scritti di Higgins, era giunta all’attenzione di figure scientifiche di primissimo piano: “i suoi articoli furono letti da tutti gli uomini di scienza: così Berzelius e Arago menzionano ciascuno che la loro attenzione fu attirata su Higgins da Davy” (fr:1995).

Nel vivo del dibattito, emerse l’accusa che Dalton avesse plagiato l’opera di Higgins (fr:1997), un’addebito che il testo definisce “mosso con troppa leggerezza” (fr:1998). Viene addotta una motivazione pratica per l’improbabilità di un simile comportamento da parte dello scienziato, notando che “Dalton non era un grande lettore, ed era molto improbabile che potesse dare una seconda occhiata a un libro che trattava, almeno in apparenza, espressamente della controversia sul flogisto” (fr:1999). Di fronte all’incalzare delle insinuazioni, “fu necessario redigere una dichiarazione sull’argomento” (fr:2000).

Tale dichiarazione giunse da Thomas Thomson, dichiaratosi “campione di Dalton durante la controversia” (fr:2011), il quale “dichiarò che Dalton non aveva conoscenza del libro di Higgins prima dell’anno 1810, e questa dichiarazione fu fatta ripetutamente in seguito dagli amici personali di Dalton” (fr:2001). La posizione di Thomson era «particolarmente interessante»: egli dichiarava che, benché il libro di Higgins fosse stato ampiamente letto, “nessuno vi aveva percepito la teoria atomica” (fr:2013), giungendo perciò a “negare che la teoria vi fosse contenuta” (fr:2014).

Il testo giudica con severità questa linea difensiva, definendola non una risposta, bensì “un argomento, e uno che Thomson difficilmente avrebbe potuto usare se avesse tenuto a mente la ricezione che la teoria di Dalton ebbe quando fu lanciata nel mondo” (fr:2015). A sostegno di questa debolezza argomentativa, si ricorda come lo stesso Humphry Davy “la ignorò a lungo, e la denigrò quando fu costretto a prenderla in considerazione” (fr:2017), rendendo quindi poco sorprendente che le speculazioni di Higgins, presentate come contributo a una vecchia polemica scientifica, fossero state trascurate (fr:2018). Thomson, tuttavia, addusse anche la sua personale testimonianza, riportata con una citazione diretta: «Ho certamente affermato che quella che considero la teoria atomica non era stabilita nel libro del Sig. Higgins… Ho avuto quel libro in mio possesso dall’anno 1798, e l’ho esaminato attentamente; eppure non vi ho trovato nulla che mi suggerisse la teoria atomica» (fr:2020), aggiungendo che, vista la prontezza con la quale fu invece colpito dal breve enunciato di Dalton nel 1804, un piccolo accenno gli sarebbe bastato (fr:2021). A questa dichiarazione il testo obietta con scetticismo (fr:2022), riducendola all’affermazione insostenibile che Thomson non si stava sbagliando nel 1814 solo perché non avrebbe potuto sbagliarsi nel 1798 (fr:2023).

Per confutare la conclusione di Thomson, si introduce un’argomentazione di natura psicologica, suffragata dall’esempio di Charles Darwin, definito “un uomo più umile” (fr:2028, ma il cui carattere di umiltà è l’elemento citato). Darwin confessò “che lui e Sidgwick una volta attraversarono una valle senza osservare segni di azione glaciale, che pure erano presenti ovunque. Non riuscirono a percepire questi segni perché la loro attenzione era rivolta altrove” (fr:2029-2030). Il parallelismo è cristallino: allo stesso modo, “la teoria atomica potrebbe trovarsi nel libro di Higgins anche se Thomson non riuscì a percepirla” (fr:2031).

L’esito del dibattito scientifico, comunque, rese chiara una verità: “la maggior parte dei chimici non fu in grado di negare le rivendicazioni di Higgins” (fr:2032). Una convergenza di voci autorevoli si era formata sull’argomento: William Hyde Wollaston osservò che Higgins “nella sua concezione dell’unione tramite particelle ultime precedette chiaramente il Sig. Dalton nelle sue concezioni atomiche della combinazione chimica” (fr:2033). Ancor più esplicito fu Thomas Graham che, nel suo “Catechismo di Chimica”, alla domanda su chi avesse per primo usato l’ipotesi atomica nei ragionamenti chimici (fr:2034), diede una risposta concisa: “— Un Sig. Higgins, di Dublino, in un suo libro pubblicato nell’anno 1789” (fr:2035).

La memoria storica, tuttavia, seguì un corso diverso. Si ammette che dopo la sua morte Higgins fu quasi dimenticato (fr:2036-2037), mentre i sostenitori di Dalton, fra cui chimici di Manchester come Henry, Smith, Roscoe e Schorlemmer, “hanno pensato di sostenere la loro causa disprezzando Higgins, ma, come ho mostrato…, le loro critiche sono ingiuste e devono essere accantonate” (fr:2038-2039). L’autore del testo giunge a una conclusione netta. Poiché “il principio daltoniano, una molecola definita per ogni sostanza”, è anche il principio della teoria di Higgins del 1789, “non c’è modo di evitare la conclusione che Higgins anticipò Dalton” (fr:2040 e l’accostamento con fr:2044 che chiude idframma seguendo l’inglese originario). Si sottolinea la rilevanza di ciò: “questo non è merito da poco, giacché il suddetto principio è l’idea centrale di tutti i sistemi di pesi atomici del XIX secolo” (fr:2045). Commisurando infine i due contributi si richiama un giudizio più sfumato dello stesso Davy che vedeva in Dalton una “preminenza” pur riconoscendo meriti originari (fr:2047-2049).

Al quadro finale delle rispettive influenze si aggiunge un importante chiarimento: “da un lato, William Higgins era assai debitore a Bryan Higgins” (con un esplicito riconoscimento dei meriti di priorità di quest’ultimo menzionato in fr:2048: “È difficile non concedere meriti di concezione anteriore, così come di illustrazione ingegnosissima, allo scrittore più anziano.”) e, dall’altro, va riconosciuto ad Higgins di aver consegnato ai chimici successivi “una teoria atomica suscettibile di uno sviluppo infinito”; nonostante ciò, argomenta conclusivamente il testo, a Higgins compete la mancanza risolutiva di “non aver elaborato le conseguenze pratiche delle sue idee” e di non “servirsene come guida nel lavoro sperimentale” (rif. pericope che abbracci fr:2050-2052).

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