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Priestley - The history and present state of discoveries relating to vision, light, and colours | e | 33m

1 Dedica di Joseph Priestley al Duca di Northumberland: mecenatismo scientifico e valore della filosofia sperimentale

Il testo analizzato è la dedica del terzo volume dell’opera The History of all the Branches of Experimental Philosophy (1802 ca.) di Joseph Priestley, indirizzata al Duca di Northumberland. Si tratta di un documento storico che testimonia il rapporto tra scienza e potere aristocratico nell’Inghilterra del XVIII secolo, con implicazioni sia ideologiche che pratiche.

Contesto e significato storico La dedica (11-24) celebra il mecenatismo del Duca come espressione di un’élite illuminata che, attraverso il sostegno alla filosofia sperimentale, contribuisce al progresso nazionale. Priestley sottolinea come la scienza sia un campo che “sta in così grande bisogno dell’aiuto dei Grandi” (17: “No branch of science stands in so much need of the aid of the Great”), ma al contempo offra loro vantaggi tangibili: senza la conoscenza della natura, “il rango e la fortuna avrebbero poco valore” (19: “rank and fortune would be of little value”), poiché le “arti eleganti” che rendono piacevole la vita derivano proprio dallo studio delle leggi naturali. Questo passaggio rivela una visione utilitaristica della scienza, intesa come strumento per migliorare la condizione umana (20: “mankind in general are capable of improving their situation”) e come via per elevare la dignità dell’uomo attraverso la comprensione dei “lavori di Dio” (21: “the works of God for their object”).

Particolarità del testo 1. Gerarchia e retorica: Priestley costruisce un discorso che lega indissolubilmente il prestigio dell’aristocrazia al progresso scientifico. L’elogio del Duca non è formale, ma funzionale a legittimare il ruolo delle classi agiate come garanti della ricerca: “è un onore per qualsiasi paese […] che persone del vostro rango scelgano di apparire in questo ruolo” (15: “It is for the honour of any country […] in which persons of your rank and fortune choose to appear in that character”). 2. Nazionalismo scientifico: L’autore enfatizza il primato degli “inglesi filosofi” (23: “English philosophers”), presentando il Duca come custode di una tradizione nazionale. La scienza diventa così un elemento di identità collettiva, con il mecenatismo che assume una valenza patriottica. 3. Termini chiave: Vengono definiti concetti centrali per l’epoca: - “Filosofia sperimentale” (14): sinonimo di scienza empirica, contrapposta alla speculazione teorica. - “Intellectual happiness” (21): felicità derivante dalla conoscenza, concetto cardine dell’Illuminismo. - “Patronage” (14, 23): pratica di sostegno economico e istituzionale, qui elevata a dovere morale dell’aristocrazia.

Elementi peculiari - La dedica si chiude con una formula di devozione (24: “Your Grace’s Most humble, and Most obliged Servant”), che riflette la dipendenza degli scienziati dai finanziamenti privati, ma anche una strategia retorica per consolidare il rapporto con il mecenate. - L’elenco dei sottoscrittori (26-33) – pur frammentario – suggerisce che l’opera fosse sostenuta da un network di intellettuali, ecclesiastici e professionisti (medici, avvocati), a conferma della diffusione della cultura scientifica tra le classi colte.

Ambiguità e contraddizioni Priestley oscilla tra due posizioni: da un lato, presenta la scienza come strumento di emancipazione universale (“mankind in general”, 20); dall’altro, ne sottolinea la dipendenza dai “Grandi”, limitando di fatto l’accesso alla conoscenza a una cerchia ristretta. Questa tensione riflette la realtà storica di un’epoca in cui la ricerca era ancora appannaggio di élite economiche e culturali.

2 Elenco dei sottoscrittori di un’opera scientifica del XVIII secolo: struttura, significato e particolarità

Il testo fornito (identificativi 34-559) costituisce l’elenco dei sottoscrittori di un’opera scientifica, probabilmente un trattato o una pubblicazione specialistica del XVIII secolo, come suggerito dalla presenza di titoli accademici, cariche istituzionali e riferimenti a istituzioni culturali dell’epoca. L’elenco è organizzato in ordine alfabetico per iniziale del cognome, con una sezione finale dedicata agli errata (536-559), che corregge refusi tipografici e imprecisioni nel testo principale.

2.1 Significato storico e testimonianza culturale

L’elenco rappresenta una fonte primaria per ricostruire la rete di diffusione della scienza nel Settecento, evidenziando: 1. La geografia della conoscenza: I sottoscrittori provengono da centri urbani e accademici britannici (Londra, Cambridge, Oxford, Manchester, Leeds, Bristol, Dublino) e da località minori, ma anche da colonie (Jamaica, Nevis) e dall’Europa continentale (Francia, con il Marquis de Courtauvraux, 107-108). Questo riflette la circolazione transnazionale delle idee scientifiche e il ruolo delle élite locali nel sostenerle. 2. Le élite intellettuali e sociali: La presenza di nobili (duchi, conti, baronetti), accademici (professori, fellow di college, medici), ecclesiastici (reverendi, dottori in teologia) e professionisti (avvocati, mercanti, ingegneri) indica che l’opera era destinata a un pubblico colto e benestante. Tra i sottoscrittori spiccano figure di rilievo come: - Benjamin Franklin (211), scienziato e politico, che acquista 20 copie, suggerendo un interesse istituzionale o una distribuzione mirata. - Henry Cavendish (110), chimico e fisico, membro della Royal Society. - Joseph Priestley (396), chimico e teologo, noto per le ricerche sull’ossigeno. - John Smeaton (441), ingegnere civile, pioniere dell’ingegneria idraulica. - Sir Joshua Reynolds (409), pittore e presidente della Royal Academy. - Edmund Burke (95), filosofo e politico, sottoscrittore insieme ai fratelli (96). La compresenza di scienziati, artisti e politici sottolinea l’interdisciplinarità della cultura illuminista e il ruolo della scienza come elemento unificante tra diverse sfere sociali.

  1. Istituzioni e circoli culturali: Sono elencate società librarie (74, 75, 76, 77), college di Cambridge (106, 297, 298) e accademie (183, 407), che acquistano copie per le loro collezioni. Questo evidenzia il ruolo delle istituzioni nel promuovere la diffusione del sapere scientifico, spesso attraverso sottoscrizioni collettive.

  2. Ruolo delle donne: È presente una sola donna, Mifs Travifs (472), direttrice di un collegio femminile a Crofton, che acquista una copia. La scarsa rappresentazione femminile riflette le barriere di genere nell’accesso alla scienza formale, sebbene alcune donne dell’epoca (come Mrs. Montague, 338) fossero attive in circoli intellettuali.

  3. Professioni emergenti: La presenza di medici (M.D.), chirurghi, insegnanti di matematica e filosofia sperimentale (38, 264, 350, 492) e ingegneri (311) testimonia l’ascesa di figure professionali legate alla scienza applicata, in linea con lo sviluppo tecnologico e industriale del periodo.

2.2 Particolarità del testo e concetti estratti

  1. Struttura e formattazione:
    • L’elenco è alfabetico per iniziale del cognome, con una suddivisione in blocchi (A, B, C, ecc.) e una sezione finale per gli errata (536-559). Questa organizzazione riflette standard editoriali dell’epoca, volti a facilitare la consultazione.
    • I titoli e le qualifiche sono riportati in modo gerarchico: nobili (duchi, conti, lord) precedono accademici e professionisti, seguiti da semplici “Mr.” o “Rev.”.
    • Alcune voci presentano annotazioni aggiuntive, come il numero di copie acquistate (es. Franklin: 20 copies, 211; Ronayne: 6 copies, 413) o la provenienza da istituzioni (es. The Library of Queen’s College, Cambridge, 297).
  2. Termini e qualifiche specifiche:
    • Titoli accademici e onorifici:
      • F.R.S. (Fellow of the Royal Society): attribuito a scienziati di rilievo (es. Priestley, 396; Heberden, 241).
      • M.A., D.D., L.L.D.: titoli universitari (Master of Arts, Doctor of Divinity, Doctor of Laws).
      • Fellow Commoner: studente di college con privilegi speciali (es. 132, 144).
    • Professioni scientifiche:
      • Teacher of Experimental Philosophy (38, 492): figura chiave nella divulgazione scientifica, spesso associata a dimostrazioni pubbliche.
      • Lecturer in Experimental Philosophy (492): ruolo simile al precedente, ma con una connotazione più formale.
      • Surgeon: chirurgo, professione in ascesa nel XVIII secolo (es. 245, 315).
    • Ruoli istituzionali:
      • Secretary to the Society for the encouragement of Arts, Manufactures and commerce (339): Samuel More, sottoscrittore, ricopriva un ruolo centrale nella promozione dell’innovazione tecnologica.
  3. Dati quantitativi:
    • Numero di copie: Alcuni sottoscrittori acquistano più copie (es. Franklin: 20; Norman: 20, 351; Ronayne: 6, 413), suggerendo una distribuzione mirata a istituzioni o circoli.
    • Distribuzione geografica: Le città più rappresentate sono Londra, Cambridge, Leeds, Manchester, Bristol e Dublino, con una presenza significativa di sottoscrittori dallo Yorkshire (area di origine di molti scienziati e industriali dell’epoca).
  4. Errori e correzioni (errata, 536-559):
    • Gli errata elencano refusi tipografici e imprecisioni nel testo principale, con indicazioni precise su pagine e righe (es. Page 7, line 23, for eye, read fight, 538). Questi dettagli sono utili per:
      • Comprendere le difficoltà tecniche della stampa settecentesca.
      • Valutare l’attenzione alla precisione in un’opera scientifica, dove errori di misura o terminologia potevano compromettere la credibilità.
      • Identificare termini tecnici specifici (es. spherical vs circular, 539; refraction vs refraction and incidence, 555), che rivelano il linguaggio specialistico dell’opera.
  5. Ambiguità e contraddizioni:
    • Alcune voci sono incomplete o frammentarie (es. 52, 53: Mr. Thomas. Baker; 158: punto isolato; 309: Mr. Giles Lone senza ulteriori dettagli). Questo potrebbe indicare:
      • Errori di trascrizione nell’originale.
      • Sottoscrittori di minore rilievo, non ulteriormente qualificati.
    • La presenza di omonimi (es. William Watson, M.D. F.R.S., 502 e 503) richiede cautela nell’identificazione delle figure storiche.

2.3 Gerarchia delle informazioni

Le informazioni principali riguardano: - La composizione sociale dei sottoscrittori (nobili, accademici, professionisti). - La geografia della sottoscrizione (centri urbani vs aree periferiche). - Il ruolo delle istituzioni (college, società librarie, accademie). - I dati quantitativi (numero di copie, titoli specifici).

Le informazioni secondarie includono: - Dettagli sulle professioni emergenti (ingegneri, insegnanti di filosofia sperimentale). - La presenza di donne e il loro ruolo marginale. - Gli errata come testimonianza delle pratiche editoriali dell’epoca.

L’elenco, pur essendo un documento apparentemente arido, offre una fotografia della scienza come fenomeno sociale, mostrando come la conoscenza scientifica fosse sostenuta da una rete di élite intellettuali, economiche e politiche, con una forte componente locale e transnazionale.

3 Analisi preliminare di un testo sulla storia della scienza: premesse metodologiche e contesto documentario

Il testo esaminato si compone di due sezioni distinte per natura e funzione, entrambe rilevanti per la ricostruzione storica della scienza settecentesca. La prima parte (frasi 560-584) presenta un elenco di nomi e riferimenti geografici che assume valore di documentazione storica diretta, mentre la seconda (585-592) espone riflessioni programmatiche sulla metodologia della ricerca scientifica, con implicazioni epistemologiche e organizzative.

3.1 1. Elenco di sottoscrittori e testimonianze di circolazione del sapere

Le frasi 560-584 costituiscono un registro di nomi – probabilmente sottoscrittori, corrispondenti o membri di una società scientifica – che rivela dinamiche di diffusione transatlantica della conoscenza. Si notano tre elementi chiave: - Presenza di figure professionali eterogenee: accanto a medici (“Alexander Johnston, M.D.”, 573) e religiosi (“The Rev.”, 567, 571), compaiono apotecari (“Mr. William Curtis, Apothecary”, 562), mercanti (“Mr. George Oates, Merchant”, 582) e proprietari terrieri (“Pierce Butler, Esq.”, 562). Questa varietà suggerisce una rete di scambio interdisciplinare, tipica delle società scientifiche del XVIII secolo, dove la conoscenza empirica (es. botanica, medicina) si intrecciava con interessi commerciali e coloniali. - Concentrazione geografica nelle colonie: numerosi nomi sono associati a Jamaica (“St. Ann’s, Jamaica”, 564, 566, 573, 583; “St. Mary’s, Jamaica”, 565), con riferimenti anche a South Carolina (“Charles Cotesworth Pinckney, Esq.; of Charles Town”, 570). Questo dato evidenzia il ruolo delle colonie come nodi attivi nella circolazione del sapere scientifico, in particolare per discipline come la botanica o la medicina tropicale, dove l’esperienza locale era cruciale. La presenza di esquires (titolo nobiliare minore) indica inoltre un coinvolgimento delle élite coloniali nella promozione della scienza. - Omissioni e lacune documentarie: la frase 561 (“NAMES omitted, or not received when the preceding LIST was printed”) segnala una fragilità del dato storico, comune in fonti d’archivio. L’assenza di riferimenti a opere come “Lambert’s Proprietés Remarquables” (560) – probabilmente un trattato di matematica o fisica – suggerisce che il testo faccia parte di un contesto editoriale più ampio (es. un catalogo di sottoscrittori per una pubblicazione scientifica), dove alcune citazioni sono state tralasciate per motivi pratici.

Termini e abbreviazioni specifiche: - “A.S.S.” (572, John Reinhold Forster): potrebbe indicare “Associate of the Society of Sciences” o un titolo accademico simile, da verificare in contesti istituzionali. - “Acadd. Imp. Nat. Cur. & Petropp. Sec.” (574-579): abbreviazioni di “Academiae Imperialis Naturae Curiosorum” (Accademia Imperiale dei Curiosi della Natura) e “Petropoli” (San Pietroburgo), seguite da “Secretarius”. Matthew Maty (574) era infatti segretario della Royal Society di Londra, ma il riferimento a Pietroburgo potrebbe alludere a una rete di corrispondenza internazionale.

3.2 2. Riflessioni metodologiche sulla storia della scienza

Le frasi 585-592 compongono una prefazione programmatica che delinea due esigenze fondamentali per il progresso scientifico: 1. La necessità di storie disciplinari (“an historical account of their rise, progress, and present State”, 586): l’autore sottolinea come la mancanza di sintesi storiche ostacoli la ricerca, costringendo gli studiosi a ripetere esperimenti già condotti (“perpetually running the risk of losing his labour”, 587) o a ignorare contributi precedenti. Questo passaggio riflette una consapevolezza storiografica tipica dell’Illuminismo, dove la scienza era vista come un processo cumulativo. La frase 589 chiarisce il problema pratico: “how very few persons are acquainted with the present bounds of any branch of science”, evidenziando la frammentazione del sapere in un’epoca in cui le pubblicazioni erano disperse in molte lingue e supporti. 2. La creazione di canali di comunicazione (“an easy channel of communication for all new discoveries”, 586): l’autore propone una infrastruttura editoriale per accelerare la diffusione delle scoperte, anticipando il ruolo delle riviste scientifiche moderne. La frase 591 descrive le barriere materiali: “the very reading of what is absolutely necessary […] would take up more time and attention than any person […] would ever think of bestowing upon it”, con un riferimento esplicito ai costi (“the expense of purchasing the books […] would be several hundred pounds”).

Concetti chiave estratti: - Storia come strumento di efficienza scientifica: la frase 588 (“in the present State of science, such histories […] are absolutely necessary”) suggerisce che la ricostruzione storica non fosse un esercizio erudito, ma una condizione per il progresso. Questo approccio precorre la storiografia della scienza ottocentesca (es. Auguste Comte). - Critica alla dispersione del sapere: il testo denuncia la polverizzazione delle fonti (“philosophical knowledge is so dispersed in various books and languages”, 591), un problema che le società scientifiche (Royal Society, Académie des Sciences) cercavano di risolvere attraverso periodici come le Philosophical Transactions. - Autoriflessione metodologica: l’autore rivela un interesse personale (“Having had my mind strongly impressed with the idea […] from my own experience”, 592), tipico di figure come Joseph Priestley o Benjamin Franklin, che univano pratica sperimentale e riflessione teorica.

Ambiguità e contraddizioni: - La frase 592 accenna a un progetto specifico (“I ventured upon a plan of this kind for one of the branches, to which at that time I happened to be more particularly attached”), ma non ne rivela la disciplina. Il riferimento a “experimental philosophy” (592) potrebbe alludere a chimica, fisica o scienze naturali, ma il testo si interrompe prima di chiarirlo. - L’uso del termine “useful science” (585) riflette una visione utilitaristica della scienza, comune nel XVIII secolo, ma non è chiaro se l’autore includa anche discipline teoriche (es. matematica) o solo quelle applicative.

3.3 Gerarchia delle informazioni e particolarità

Dati da segnalare: - Costi economici: la stima di “several hundred pounds” (591) per l’acquisto di testi scientifici offre un parametro quantitativo per valutare l’accessibilità della conoscenza nel XVIII secolo. - Ruolo delle società scientifiche: il testo conferma il loro ruolo di hub editoriali, ma anche i limiti pratici (es. ritardi nella circolazione delle informazioni, come suggerito dalla frase 561).

4 Analisi preliminare della prefazione: ambizioni, metodo e riflessioni di un progetto storiografico sulla scienza sperimentale

Il testo costituisce la prefazione di un’opera dedicata alla storia della filosofia sperimentale, con particolare riferimento all’elettricità (già pubblicata) e all’ottica (oggetto del volume in esame). L’autore – presumibilmente Joseph Priestley, data la corrispondenza con il suo The History and Present State of Discoveries Relating to Vision, Light and Colours (1772) – articola una difesa metodologica del proprio approccio, giustificando scelte operative, ambizioni enciclopediche e limiti personali, mentre delinea una visione organica della storiografia scientifica come disciplina autonoma, capace di coniugare rigore filologico, sistematicità e accessibilità.

4.1 1. Il progetto storiografico: ambizione e realismo

L’autore presenta il lavoro come estensione di un disegno originario (593, 595), inizialmente percepito come “troppo vasto per una singola persona” (596), ma poi affrontato con crescente fiducia. La metafora della volpe e del leone (596) – dove la familiarità con l’oggetto dissolve la paura iniziale – rivela una transizione psicologica da timore reverenziale a entusiasmo pragmatico, sostenuto dalla convinzione che la storia della scienza sia un’impresa “praticabile” e persino “piacevole” (596). Tuttavia, il tono oscilla tra autocompiacimento e autocritica: - Orgoglio per i risultati: l’opera sull’elettricità è stata accolta con “stima dai giudiziosi e dai candidi” (593), nonostante le difficoltà materiali (mancanza di risorse, 593) e la necessità di affidarsi a fonti indirette. - Consapevolezza dei limiti: riconosce che il successo dipende da una combinazione di abilità – selezione dei materiali, sintesi, chiarezza espositiva – che solo la pratica può affinare (606). La moderazione è presentata come virtù necessaria: l’entusiasmo eccessivo (598) è inutile, mentre serve una “attenzione costante per anni” (599), difficile da mantenere per un “semplice scrittore, compilatore e storico” (600).

La contraddizione centrale emerge qui: l’autore afferma che per scrivere di scienza sperimentale bisogna essere filosofi praticanti (601-603), capaci di comprendere i dettagli tecnici (602), ma al contempo ammette che un “mero filosofo” non è sufficiente (604-605). La soluzione proposta è un equilibrio tra competenza tecnica e abilità storiografica, paragonato all’autorità di generali (come Cesare) o statisti nel descrivere battaglie o eventi storici (603). Tuttavia, la tensione tra queste due esigenze rimane irrisolta.

4.2 2. Metodo e strategie di lavoro

L’autore descrive un approccio sistematico e pragmatico, fondato su: - Fonti primarie e verifica diretta: rifiuta resoconti di seconda mano (645, 648), preferendo consultare gli autori originali. Quando trova descrizioni già “ben digerite” (646), le mantiene, ma segnala sempre le fonti (643, 647). La trasparenza è un principio cardine: ogni affermazione è accompagnata da riferimenti puntuali (643), e le citazioni sono esplicite (644). L’obiettivo è permettere al lettore di risalire alle fonti (643), evitando il “parade” di citazioni non consultate (644). - Struttura storica e sistematica: adotta un metodo storico (629) per coinvolgere il lettore e trasmettere conoscenza in modo “facile, certo e piacevole” (629). Tuttavia, lo integra con una organizzazione sistematica (634), raggruppando le scoperte per temi e periodi, per evitare la frammentazione di un “mero diario cronologico” (638). La scelta di sacrificare l’ordine temporale a favore di connessioni logiche (635-637) – ad esempio, trattando insieme scoperte di epoche diverse se collegate – mira a rendere il testo più utile per gli studenti (635) e più gradevole per il lettore generale (638). - Accessibilità e divulgazione: si impegna a rendere il contenuto comprensibile anche a chi non ha conoscenze matematiche (639), usando un linguaggio chiaro e sfruttando aneddoti o dettagli curiosi per mantenere l’interesse (640). Include spiegazioni dei termini tecnici (642) e sintesi riassuntive alla fine di ogni sezione (641), con indicazioni su lacune e possibili sviluppi futuri.

Particolarità metodologiche: - Cataloghi di fonti: pubblica elenchi dei libri consultati e di quelli mancanti (627-628), invitando i lettori a segnalare omissioni (629). Questa pratica, ripetuta alla fine di ogni volume (629), riflette una mentalità collaborativa e una consapevolezza della parzialità delle proprie risorse. - Uso di figure e illustrazioni: attinge liberamente a immagini da altri autori (650-652), citando fonti come Smith, Musschenbroeck e Rowning (652). Questo approccio pragmatico sottolinea la priorità della chiarezza comunicativa sulla paternità delle rappresentazioni. - Riconoscimento dei contributi altrui: ammette di dipendere dall’aiuto di esperti, come il reverendo Michell (622-624), per correggere errori e integrare osservazioni originali. Tuttavia, alcune parti sono state pubblicate senza revisione (625), assumendosene la piena responsabilità.

4.3 3. Motivazioni e condizioni di continuità

L’autore lega la sostenibilità del progetto a due fattori: - Riconoscimento pubblico e vendite: il proseguimento dell’opera dipende dall’approvazione dei lettori “giudiziosi” e dal successo commerciale (608-609). Se il riscontro sarà negativo, si dedicherà ad altri studi “non meno gradevoli” (609). Questa dipendenza dal mercato rivela la natura semi-professionale del lavoro, che deve bilanciare ambizione intellettuale e necessità economiche. - Indipendenza dalle critiche: dichiara di ignorare le opinioni di chi giudica per “motivi indegni” (610), ma ammette che un lavoro così vasto non può essere privo di errori (612). La difesa dell’uniformità – garantita da un singolo autore – è presentata come giustificazione per eventuali imperfezioni (612).

Progetti futuri: - Dopo l’ottica, l’autore prevede di trattare la storia delle scoperte sull’aria (659), in particolare su gas nocivi (come l’“aria fissa” o l’aria infiammabile) e fenomeni come la respirazione e la vegetazione. Tuttavia, rimanda l’inizio dei lavori per valutare l’accoglienza del pubblico (660).

4.4 4. Significato storico e concetti chiave

Il testo offre una testimonianza diretta delle sfide e delle strategie della storiografia scientifica settecentesca, con elementi di rilievo: - Storiografia come disciplina autonoma: l’autore rivendica la necessità di un metodo storico (629-630) per trasmettere non solo fatti, ma anche l’ispirazione derivante dalle “fatiche dei filosofi” (630-631). La storia della scienza non è mera cronaca, ma uno strumento per stimolare nuove ricerche (640). - Ruolo dell’errore e della revisione: la consapevolezza della fallibilità (612, 625) e la disponibilità a correggere (621) riflettono una concezione dinamica e aperta della conoscenza, tipica dell’Illuminismo. - Divulgazione e pubblico: l’attenzione per i lettori non specialisti (639) e l’uso di strutture narrative coinvolgenti (640) anticipano pratiche moderne di comunicazione scientifica. - Collaborazione e rete di esperti: la dipendenza da una comunità di filosofi (620-624) evidenzia come la storiografia scientifica nasca da un ecosistema di scambi, non da sforzi isolati.

Termini e concetti specifici: - ”Experimental philosophy”: termine chiave per indicare la scienza basata su osservazione e sperimentazione, contrapposta alla filosofia speculativa. - ”Common place”: tecnica di organizzazione dei materiali (616), probabilmente riferita a schede o appunti tematici. - ”Desiderata”: lacune o questioni aperte nella conoscenza (641), da segnalare per stimolare ricerche future. - ”Chart of Biography”: riferimento a un precedente lavoro (642), forse un diagramma o una tavola sinottica dei principali scienziati.

4.5 5. Ambiguità e contraddizioni

4.6 6. Struttura del volume (anteprima)

Le sezioni elencate (664-731) rivelano una suddivisione per periodi storici, ciascuno dedicato a: 1. Rinascimento europeo (Periodo I, 665): contesto culturale. 2. Dalle origini al XVII secolo (Periodo II, 667-681): scoperte pre-kepleriane, arcobaleno, telescopi e microscopi, prospettiva. 3. Cartesio e contemporanei (Periodo III, 682-695): rifrazione, visione, strumenti ottici. 4. Da Cartesio a Newton (Periodo IV, 697-724): luce e colori, riflessione, rifrazione, infrazione, struttura dell’occhio, strumenti matematici. 5. Newton (Periodo V, 725-731): rifrangibilità dei raggi, natura dei colori.

Questa organizzazione tematico-cronologica riflette la volontà di integrare sviluppo storico e analisi concettuale, con particolare attenzione agli strumenti (telescopi, microscopi) e ai fenomeni naturali (arcobaleno, visione).

5 Analisi delle teorie antiche su visione, luce e colori

Il testo esamina le concezioni premoderne relative alla luce, alla visione e ai colori, concentrandosi in particolare sulle teorie degli antichi filosofi greci. L’autore adotta un approccio critico ma sistematico, evidenziando sia i limiti che i meriti delle prime osservazioni scientifiche in questo campo.

5.1 Le ipotesi sulla natura della visione

Le prime teorie sulla visione si dividono in due correnti principali: quella emissionista (particelle emesse dagli oggetti e ricevute dall’occhio) e quella intromissionista (qualcosa emesso dall’occhio che interagisce con gli oggetti). La prima è attribuita a Pitagora (“la visione è causata da particelle che volano continuamente dalle superfici dei corpi ed entrano nella pupilla”), mentre la seconda, sostenuta da Empedocle e Platone, ipotizza che la visione derivi da un “qualcosa” emesso dall’occhio che, incontrando un flusso proveniente dall’oggetto, viene riflesso (“strana come questa ipotesi appare, fu adottata dalle menti più illuminate di quell’epoca”). Nonostante l’erroneità di fondo, l’autore riconosce che i platonici avevano intuito due principi fondamentali: la propagazione rettilinea della luce e l’uguaglianza tra angolo di incidenza e angolo di riflessione (“importanti come sono, e fondamento di gran parte dell’attuale sistema di ottica”).

La riflessione su questi principi è accompagnata da una nota di realismo: l’autore osserva che, sebbene tali scoperte siano oggi considerate basilari, la loro evidenza empirica le rendeva quasi banali (“il fatto è così ovvio e facilmente accertabile che, se il loro scopritore fosse noto, probabilmente non gli verrebbe riconosciuto alcun merito”).

5.2 La distinzione tra luce e suono

Un passaggio chiave riguarda la differenza tra la propagazione della luce e quella del suono. Mentre il suono può essere percepito anche con ostacoli intermedi, purché vi sia un passaggio libero (anche tortuoso), la luce richiede una linea retta senza ostruzioni: “l’interposizione di qualsiasi sostanza opaca in linea retta tra l’occhio e un oggetto lo nasconde efficacemente alla vista”. Questa osservazione, apparentemente semplice, sottolinea una proprietà fondamentale della luce che sarà cruciale per lo sviluppo dell’ottica geometrica.

5.3 Le osservazioni su riflessione e rifrazione

Il testo dedica ampio spazio alle prime intuizioni sulla riflessione e sulla rifrazione, fenomeni già noti agli antichi ma interpretati in modo spesso confuso.

Un altro esempio di rifrazione è l’ingrandimento prodotto da sfere di vetro riempite d’acqua, citato da Seneca (“lettere piccole e oscure appaiono più grandi e luminose attraverso un globo di vetro pieno d’acqua”). Tuttavia, le spiegazioni fornite sono ingenue: Seneca attribuisce l’effetto al fatto che “l’occhio scivola nell’umido e non può afferrare l’oggetto con precisione”, mentre Alessandro di Afrodisia (commentatore di Aristotele) parla di una “deformazione” dell’acqua che assume il colore dell’oggetto, ingannando l’occhio. Queste interpretazioni rivelano una comprensione ancora primitiva del fenomeno, basata su analogie piuttosto che su principi fisici.

5.4 Le teorie di Aristotele

Aristotele emerge come la figura più rilevante tra gli antichi per le sue osservazioni, seppur non sempre corrette. Le sue posizioni includono: - Natura incorporea della luce: Contrariamente a Empedocle, Aristotele sostiene che la luce sia una qualità immateriale (“se fosse una sostanza reale, il suo movimento non potrebbe essere insensibile nel passare da est a ovest”). Definisce la luce come “l’atto (o energia) di un corpo trasparente in quanto tale”, un concetto che anticipa, seppur in modo vago, l’idea di un mezzo di trasmissione. - Fenomeni atmosferici: Aristotele descrive con precisione le caratteristiche dell’arcobaleno (semi-circolare, visibile solo all’alba o al tramonto, con colori meno vividi nell’arco esterno), degli aloni (cerchi completi intorno al sole o alla luna) e dei pareli (falsi soli). Tuttavia, la sua spiegazione della loro formazione è errata: li attribuisce alla riflessione dei raggi solari in particolari condizioni atmosferiche, senza comprendere il ruolo della dispersione (“l’immagine non è singola, come in uno specchio; ogni goccia di pioggia è troppo piccola per riflettere un’immagine visibile, ma la congiunzione di tutte le immagini è visibile”). - Riflessione atmosferica: Aristotele intuisce che la luce del giorno in assenza di sole diretto è dovuta alla riflessione della luce da parte dell’atmosfera, un’osservazione che precorre la comprensione moderna della diffusione della luce.

5.5 Limiti e contraddizioni delle teorie antiche

Nonostante alcune intuizioni corrette, il testo evidenzia i limiti strutturali del pensiero antico: 1. Mancanza di sperimentazione: Le teorie si basano su osservazioni casuali o su ragionamenti filosofici, senza un metodo sistematico. Ad esempio, la spiegazione aristotelica dell’arcobaleno come riflessione circolare (“i raggi sono troppo potenti nel punto opposto al sole per essere riflessi, e troppo deboli a distanza; quindi l’effetto si verifica solo a una distanza precisa, formando un cerchio”) è criticata come “molto imperfetta”, ma rimarrà in auge fino al Rinascimento. 2. Spiegazioni teleologiche o qualitative: I fenomeni sono spesso interpretati in termini di “qualità” o “energie” piuttosto che di leggi fisiche misurabili. Ad esempio, la rifrazione è spiegata con metafore come “l’occhio che scivola nell’acqua” piuttosto che con principi geometrici. 3. Autorità vs. evidenza: Anche quando le osservazioni contraddicono le teorie consolidate (come nel caso della rifrazione), prevale il rispetto per l’autorità (es. Aristotele). L’autore nota che “è inutile esaminare le mere opinioni di Epicuro o di altri capiscuola, poiché sono del tutto prive di supporto sperimentale”.

5.6 Eredità e continuità con la scienza moderna

Nonostante gli errori, alcune intuizioni antiche gettano le basi per sviluppi successivi: - Ottica geometrica: Le leggi della riflessione e della propagazione rettilinea della luce, pur scoperte empiricamente, saranno formalizzate da Euclide e altri geometri greci. Il trattato attribuito a Euclide (seppur considerato spurio) affronta problemi come la determinazione della dimensione apparente degli oggetti in base all’angolo visivo e la posizione delle immagini riflesse. - Strumenti ottici: L’uso di sfere di vetro o cristallo per ingrandire oggetti (citati da Seneca e attribuiti agli incisori di gemme) anticipa lenti e microscopi. L’autore menziona persino reperti archeologici (come una sfera di cristallo di 1,5 pollici di diametro conservata a Cambridge) che suggeriscono una conoscenza pratica, seppur rudimentale, degli effetti ottici. - Fenomeni atmosferici: Le descrizioni di arcobaleni e aloni, pur con spiegazioni errate, rappresentano un primo tentativo di catalogazione sistematica dei fenomeni ottici naturali.

5.7 Conclusione critica

L’autore chiude con una valutazione equilibrata: gli antichi “non erano disattenti alle apparenze comuni della natura, anche se fecero pochi o nessun esperimento”, e le loro ipotesi, per quanto fantasiose, riflettono un tentativo genuino di spiegare il mondo. Tuttavia, la mancanza di un metodo sperimentale e di strumenti adeguati li condannò a rimanere “né veri, né utili alla scoperta della verità”. Il testo sottolinea come la storia della scienza non sia un progresso lineare, ma un susseguirsi di intuizioni, errori e correzioni, in cui anche le teorie più sbagliate possono contenere semi di conoscenza futura.

6 Esplorazione delle teorie ottiche medievali e rinascimentali: rifrazione, visione e primi strumenti

Il testo analizza le teorie e le osservazioni di diversi filosofi e scienziati medievali e rinascimentali riguardo ai fenomeni ottici, con particolare attenzione alla rifrazione, alla visione e agli strumenti ottici come occhiali, telescopi e microscopi.

Alhazen e Vitellione: rifrazione e illusioni ottiche Alhazen (1103) sostiene che la rifrazione non è la causa dell’apparente ingrandimento dei corpi celesti vicino all’orizzonte, ma piuttosto li farebbe apparire più piccoli. Classifica questo fenomeno tra le illusioni ottiche (1104). Secondo Alhazen, giudichiamo la distanza confrontando l’angolo sotto cui gli oggetti appaiono con la loro distanza supposta: se gli angoli sono quasi uguali e la distanza di un oggetto è percepita come maggiore, esso sembrerà più grande (1105). Il cielo vicino all’orizzonte è sempre immaginato più lontano rispetto ad altre parti della superficie concava (1106).

Roger Bacon attribuisce ad Alhazen la prima descrizione chiara del potere ingrandente delle lenti di vetro, suggerendo che le sue osservazioni potrebbero aver portato all’invenzione degli occhiali (1107). Bacon descrive come un oggetto posto vicino alla base del segmento maggiore di una sfera di vetro appaia ingrandito (1108-1109) e tratta anche dell’aspetto di un oggetto visto attraverso un globo di vetro, affermando di essere stato il primo a osservare la rifrazione dei raggi in esso (1110). Tuttavia, Montucla e Saverien criticano la precisione delle regole di Alhazen sulle leggi della rifrazione e sui fuochi delle sfere di vetro, sottolineando che le sue dimostrazioni sono complicate e difficili da comprendere (1111-1116).

Vitellione, originario della Polonia, si impegnò a illustrare le opere di ottica di Alhazen in un trattato pubblicato nel Il suo lavoro contiene quasi tutto ciò che è prezioso in quello di Alhazen, ma è organizzato in modo più metodico e comprensibile (1117-1118). Vitellione nota la perdita di luce dovuta a riflessione e rifrazione, che rende gli oggetti meno luminosi, ma non tenta di stimarne la quantità (1119). Riduce i risultati dei suoi esperimenti sulle potenze rifrattive dell’aria, dell’acqua e del vetro in una tabella (1120). Concorda con Alhazen riguardo all’apparente ingrandimento della luna all’orizzonte, attribuendolo alla percezione di una maggiore distanza dovuta alla varietà di oggetti visibili sulla superficie terrestre (1121). Vitellione attribuisce il tremolio delle stelle al movimento dell’aria in cui la luce viene rifratta e osserva che il fenomeno è più evidente se le stelle sono osservate attraverso acqua in movimento (1122). Dimostra che sia la rifrazione che la riflessione sono necessarie per formare l’arcobaleno, poiché una parte della luce viene riflessa e un’altra rifratta dalla superficie delle gocce d’acqua (1123-1124). Tuttavia, considera la rifrazione solo come un mezzo per condensare la luce e renderla più intensa per l’occhio (1124).

Vitellione definisce i colori dell’arcobaleno come tre, ma suppone che siano prodotti da una miscela di luminosità solare e oscurità delle nuvole, similmente ai colori di tutti i corpi visti per riflessione (1134). Fa molte altre osservazioni sull’arcobaleno, inclusa la sua altezza rispetto a quella del sole, dimostrando che in alcuni paesi non può essere visto a mezzogiorno quando il sole è più alto del semidiametro dell’arco (1135). Tuttavia, la sua conoscenza dell’arcobaleno è imperfetta, e le sue osservazioni su aloni e pareli sono ancora meno accurate (1136). Vitellione tenta di spiegare la rifrazione e di determinarne la legge, ma Montucla afferma che non è preciso su questi argomenti (1144-1145). Porta critica Vitellione per i suoi errori quando si discosta da Alhazen, definendolo una scimmia di Alhazen (1146-1147).

Roger Bacon: visione e strumenti ottici Roger Bacon, contemporaneo di Vitellione e Peccam, è descritto come un uomo di genio quasi universale che scrisse su quasi ogni ramo della scienza (1161). Nonostante i suoi studi approfonditi sull’ottica, non sembra aver fatto progressi significativi rispetto ad Alhazen in termini di teoria (1163). Bacon non è esente dagli errori e dai pregiudizi dei suoi predecessori, arrivando ad approvare alcune delle opinioni più assurde degli antichi (1164-1165). Ad esempio, aderisce all’idea che i raggi visivi procedano dall’occhio, sostenendo che ogni cosa in natura è qualificata a svolgere le sue funzioni con i propri poteri, come il sole e altri corpi celesti (1166). Tuttavia, riconosce che la presenza della luce e altre circostanze sono necessarie per la visione (1168).

Nel suo Specula Mathematica, Bacon tenta di risolvere il problema di Alhazen sui fuochi degli specchi sferici e aggiunge osservazioni sulla rifrazione della luce delle stelle, sulla dimensione apparente degli oggetti, sull’ingrandimento del sole e della luna all’orizzonte, e sulla rotondità dell’immagine del sole formata dai raggi di luce che passano attraverso un’apertura angolare (1169). Tuttavia, su questi argomenti, Bacon non fa molto di più del suo maestro e le sue affermazioni non sono molto precise (1170). Nel suo Opus Majus, dimostra che un corpo trasparente interposto tra l’occhio e un oggetto, convesso verso l’occhio, farà apparire l’oggetto ingrandito (1171). Questa osservazione è probabilmente derivata da Alhazen, che preferiva il segmento maggiore di una sfera per l’ingrandimento, mentre Bacon raccomanda il segmento minore (1172-1173). Nonostante ciò, è probabile che Bacon abbia effettivamente visto oggetti ingranditi con il segmento minore di una sfera (1174-1175).

Bacon descrive anche figure che rappresentano il percorso dei raggi di luce attraverso il segmento sferico e tenta di spiegare perché gli oggetti appaiono ingranditi (1177-1179). Le sue spiegazioni contengono errori che sembrano indicare che abbia scritto basandosi sull’osservazione piuttosto che sulla speculazione pura (1183). Quando l’oggetto è posto più vicino all’occhio rispetto al centro del vetro, e il lato convesso del vetro è rivolto verso l’occhio, l’oggetto appare ingrandito perché l’angolo di visione è maggiore, l’immagine è più grande e la posizione dell’immagine è più vicina (1184-1185). Bacon suggerisce che questo strumento è utile per le persone anziane e per coloro che hanno la vista debole (1186-1187). Tuttavia, se si utilizza un segmento maggiore di una sfera, l’angolo di visione è maggiore e l’immagine è più grande, ma non è così vicina, trovandosi oltre l’oggetto (1188).

Dalle osservazioni di Alhazen e Bacon, è probabile che alcuni monaci abbiano gradualmente sviluppato la costruzione degli occhiali (1189). Gli occhiali erano ben noti nel XIII secolo, e si dice che Alexander Spina, un pisano morto nel 1313, abbia visto un paio di occhiali e sia riuscito a costruirne un paio per sé, rendendo pubblica la costruzione per il bene degli altri (1195). Anche Salvinus Armatus, un nobile fiorentino morto nel 1317, è menzionato come inventore degli occhiali, ma questa è l’unica testimonianza trovata (1196).

Bacon, nel suo Opus Majus, suggerisce un’idea felice riguardo a un altro vantaggio che potrebbe derivare dalla dottrina della rifrazione della luce. Concepisce che sia possibile, con mezzi simili a quelli con cui gli oggetti piccoli e vicini vengono ingranditi, avvicinare oggetti remoti o allontanarli, in breve, sia ingrandire che diminuire le loro dimensioni, anche all’infinito, fino a portare il sole e la luna sulla terra (1208-1209). Descrive anche il metodo per realizzare ciò e suggerisce che si possano osservare oggetti in uno specchio concavo, indipendentemente dalla loro distanza (1210). Queste aggiunte mostrano un avvicinamento alla scoperta sia dei telescopi che dei microscopi (1215). Tuttavia, il dottor Smith ritiene che Bacon abbia scritto solo ipoteticamente, senza aver fatto alcuna prova reale delle cose che menziona (1216-1217).

Maurolycus e Porta: progressi nella comprensione della visione Maurolycus, insegnante di matematica a Messina, fa importanti progressi nella scienza dell’ottica. Nel suo trattato De Lumine et umbra, pubblicato nel 1575, dimostra che l’umore cristallino dell’occhio è una lente che raccoglie i raggi di luce provenienti dagli oggetti esterni e li proietta sulla retina, dove si trova il fuoco di ogni fascio di luce (1240). Da questo principio, scopre la ragione per cui alcune persone sono miopi e altre presbiti. Nel primo caso, i fasci di raggi convergono troppo presto e si focalizzano prima di raggiungere la retina, mentre nel secondo caso convergono troppo tardi e i fuochi si trovano oltre la retina, rendendo la visione indistinta in entrambi i casi (1242-1243). Scopre anche perché le persone miopi sono aiutate dalle lenti concave e quelle presbiti dalle lenti convesse (1244-1248). Tuttavia, Maurolycus non sembra essere a conoscenza del fatto che i raggi di luce provenienti da ogni punto di un oggetto formano un’immagine reale di esso sulla retina (1249-1250).

Giovanni Battista Porta, contemporaneo di Maurolycus, inventa la camera oscura, che fornisce uno degli esperimenti più affascinanti e piacevoli nel campo dell’ottica (1272). Porta descrive come, facendo un piccolo foro nella persiana di una finestra, tutti gli oggetti esterni diventano visibili, nei loro colori naturali, sulla parete opposta (1292). Se una lente convessa viene fissata nel foro, le immagini nel fuoco di quella lente diventano molto più distinte (1293). Porta osserva che molti hanno cercato di far apparire le immagini diritte e non invertite, ma senza successo, poiché se le immagini erano diritte, erano così oscurate da non essere piacevoli da vedere (1296). Tuttavia, afferma che questo risultato può essere ottenuto se le immagini vengono ricevute su uno specchio concavo, adeguatamente adattato alla lente convessa e tenuto a una giusta distanza dal foro (1296-1297).

Porta non trascura alcuni usi evidenti della sua invenzione, osservando che con la camera oscura è possibile disegnare immagini di persone e cose con grande precisione e che le eclissi solari possono essere osservate con grande vantaggio in questo modo (1298). Porta utilizza la camera oscura per proiettare immagini di oggetti reali su una parete bianca, sostituendo piccole immagini disposte in modo da essere ingrandite dalla lente nella persiana della finestra (1301-1302). In questo modo, riesce a mostrare rappresentazioni di cacce, battaglie e altre scene straordinarie, sorprendendo tutti gli spettatori (1308). Questa invenzione dà l’idea a Kircher per costruire la lanterna magica (1309).

Gli esperimenti di Porta con la camera oscura lo convincono che la visione avviene per l’intromissione di qualcosa nell’occhio, e non per raggi visivi che procedono dall’occhio, come era opinione generale prima del suo tempo (1311). Porta è il primo a soddisfare pienamente sé stesso e gli altri su questo argomento, sebbene diversi filosofi continuino ad aderire all’antica opinione (1311). Tuttavia, quando afferma che l’occhio è una camera oscura e la pupilla il foro nella persiana della finestra, si sbaglia nel supporre che sia l’umore cristallino a corrispondere alla parete che riceve le immagini (1317). È stato Keplero, nel 1604, a osservare per primo che la retina è la superficie su cui vengono proiettate le immagini degli oggetti esterni (1318).

Porta sostiene che le immagini degli oggetti esterni vengono trasmesse attraverso la pupilla al cristallino, a cui è subordinata come un fedele portiere (1319). Ritiene che il cristallino sia l’organo principale della visione, data la sua posizione centrale nell’occhio, dove le parti vicine possono servirlo più convenientemente (1319). Porta fa molte osservazioni corrette sulla visione e spiega diversi casi in cui possiamo immaginare cose al di fuori dell’occhio quando le apparenze sono causate da qualche affezione dell’occhio stesso o da qualche movimento al suo interno (1321). Esamina varie opinioni sul vedere al buio al primo aprire gli occhi al mattino, mostrando chiaramente che ciò è dovuto principalmente alla grande dilatazione della pupilla in quelle circostanze (1322). Osserva che la pupilla si contrae involontariamente quando è esposta a una luce forte e si dilata quando la luce è debole (1323).

Porta non sembra essere a conoscenza delle scoperte di Maurolycus o di altri riguardo all’uso delle lenti convesse e concave per correggere i difetti della vista (1339). Tuttavia, le sue opinioni su questo argomento non possono essere considerate di grande valore, poiché attribuisce la presbiopia alla maggiore dilatazione delle pupille e allo spessore degli umori dell’occhio, mentre la miopia sarebbe causata da pupille troppo strette (1340-1342). Porta elenca tutte le ipotesi riguardanti la causa della visione singola con due occhi e conclude che, in realtà, non vediamo mai con più di un occhio alla volta, sostenendo questa opinione con esperimenti (1343). Questa opinione, sebbene strana e contraria a molti fatti evidenti, è stata sostenuta anche da scrittori in epoche più illuminate (1344).

L’arcobaleno e le prime teorie Maurolycus è il primo a misurare i diametri dei due arcobaleni con precisione, riportando che l’arco interno misura 45 gradi e quello esterno 56 gradi (1445). Tuttavia, Descartes osserva che non possiamo fidarci delle osservazioni di coloro che non conoscevano le cause dei fenomeni (1447). Clichtovaeus sostiene che il secondo arco è l’immagine del primo, basandosi sull’ordine invertito dei colori (1448-1449). Gilbert, nel suo trattato De Magnete, critica aspramente questa ipotesi, definendola stupida e degna della sottigliezza aristotelica (1450-1451).

Fletcher di Breslavia, in un trattato pubblicato nel 1571, tenta di spiegare i colori dell’arcobaleno mediante una doppia rifrazione e una riflessione, ma immagina che un raggio di luce, dopo essere entrato in una goccia di pioggia e aver subito una rifrazione sia all’entrata che all’uscita, venga poi riflesso da un’altra goccia prima di raggiungere l’occhio dell’osservatore (1461-1462). Porta, invece, suppone che l’arcobaleno sia prodotto dalla rifrazione della luce nell’intera massa di pioggia o vapore, ma non nelle singole gocce (1464).

Antonio De Dominis, vescovo di Spalato, nel suo trattato De Radiis Visus et Lucis pubblicato nel 1611, avanza per primo l’idea che una doppia rifrazione con una riflessione intermedia sia sufficiente a produrre i colori dell’arcobaleno e a portare i raggi che li formano all’occhio dell’osservatore (1469-1470). Descrive chiaramente il percorso di un raggio di luce che entra nella parte superiore della goccia, subisce una rifrazione, viene riflesso dalla parte posteriore interna e subisce una seconda rifrazione all’uscita, venendo così piegato verso l’occhio (1470). Per verificare questa ipotesi, De Dominis utilizza un globo di vetro solido esposto ai raggi del sole, osservando gli stessi colori dell’arcobaleno naturale (1473). Tuttavia, i filosofi sono a lungo in difficoltà nel spiegare tutti i colori particolari e il loro ordine (1474). De Dominis suppone che i raggi rossi siano quelli che hanno attraversato meno spazio all’interno della goccia d’acqua, mantenendo così più forza e colpendo l’occhio più intensamente, mentre i colori verde e blu sono prodotti da raggi la cui forza è stata attenuata dal passaggio attraverso una maggiore quantità d’acqua (1476).

De Dominis osserva anche che tutti i raggi dello stesso colore devono uscire dalla goccia in una parte situata similmente rispetto all’occhio, affinché ogni colore appaia in un cerchio il cui centro è un punto del cielo in linea retta dal sole attraverso l’occhio dell’osservatore (1481). I raggi rossi devono uscire dalla goccia più vicino al fondo per formare il cerchio rosso più esterno e quindi più elevato nell’arco (1482-1483). Tuttavia, nonostante la sua comprensione del meccanismo di formazione dell’arcobaleno interno, De Dominis non riesce a spiegare correttamente la causa dell’arco esterno, tentando di applicare lo stesso principio di una riflessione all’interno della goccia (1504-1506). Non considera che, secondo i suoi principi, i due archi dovrebbero essere contigui o che un numero indefinito di archi avrebbe i colori tutti mescolati (1508-1509).

L’invenzione del telescopio e del microscopio Il testo descrive come l’invenzione del telescopio sia stata casuale e come diversi candidati si contendano l’onore della scoperta. Descartes attribuisce l’invenzione a James Metius, che casualmente osservò oggetti distanti attraverso due lenti, una convessa e una concava, scoprendo così il principio del telescopio (1531-1533). Altri attribuiscono la scoperta a John Lipperfheim o a Zacharias Joannides (Janfen), un fabbricante di occhiali di Middleburgh (1534). Borellus, nel suo libro De vero telescopii inventore, sostiene che Janfen abbia costruito il primo telescopio nel 1590, e questa sembra essere l’opinione più accreditata (1535-1536).

Janfen, dopo aver costruito il telescopio, lo applica all’osservazione celeste, scoprendo le macchie sulla luna e nuove stelle, tra cui sette nella costellazione dell’Orsa Maggiore (1543). Suo figlio osserva un cerchio luminoso vicino al bordo della luna e nota che la luna piena appare sferica attraverso il telescopio (1544). Janfen osserva anche Giove, notando che appare rotondo e talvolta accompagnato da due, tre o quattro piccole stelle che sembrano ruotare intorno a lui (1545-1546). Questa è probabilmente la prima osservazione dei satelliti di Giove.

Galileo viene a conoscenza del telescopio da un tedesco e, informato solo degli effetti dello strumento, ne deduce la costruzione considerando la natura della rifrazione (1556-1557). Montucla mette in dubbio la veridicità di Galileo, ma è probabile che Galileo abbia ricevuto una descrizione imperfetta del telescopio e, grazie al suo genio, sia riuscito a costruirne uno basandosi su prove e osservazioni (1558-1565). Galileo costruisce il suo primo telescopio nel 1609, migliorandolo progressivamente fino a ottenere uno strumento che ingrandisce trentatré volte, con il quale scopre i satelliti di Giove e le macchie solari (1567-1594).

Keplero, astronomo e matematico, spiega il funzionamento del telescopio e suggerisce metodi per costruire strumenti più potenti e di uso più comodo (1611). Keplero dimostra che una lente piano-convessa fa convergere i raggi paralleli al suo asse alla distanza del diametro della sfera di convessità, mentre una lente biconvessa li fa convergere alla distanza del raggio del cerchio corrispondente a quel grado di convessità (1638-1639). Tuttavia, non fornisce una regola per i fuochi delle lenti convesse in modo disuguale, limitandosi a dire che si troveranno in un punto intermedio tra i fuochi corrispondenti ai due diversi gradi di convessità (1640). È Cavallieri a fornire questa regola (1641-1643).

7 L’evoluzione dei telescopi e dei microscopi: principi ottici, sviluppi storici e innovazioni tecniche

Il testo esplora in dettaglio i principi ottici e la storia evolutiva dei telescopi e dei microscopi, con particolare attenzione alle configurazioni galileiana e kepleriana, nonché alle loro applicazioni pratiche. Il nucleo centrale riguarda la spiegazione tecnica del funzionamento dei due principali tipi di telescopio, evidenziando differenze strutturali, vantaggi e limiti, e contestualizzando il loro sviluppo storico.

Il telescopio galileiano (1673-1689) viene descritto come il primo strumento ottico utilizzato dai filosofi naturali, nonostante la sua costruzione fosse più complessa rispetto a modelli successivi. Il suo principio si basa su un obiettivo convesso e un oculare concavo: i raggi luminosi provenienti da un oggetto distante (1674) vengono focalizzati dall’obiettivo e resi paralleli dall’oculare concavo prima di raggiungere la pupilla, dove vengono rifratti dai umori oculari per formare un’immagine nitida sulla retina (1681). L’angolo di visione risulta ampliato rispetto alla visione naturale (1682), e l’immagine non appare invertita perché i fasci di raggi si incrociano una sola volta, analogamente alla visione naturale (1683-1684). Tuttavia, il principale svantaggio del telescopio galileiano è il campo visivo estremamente ridotto (1686), dovuto alla divergenza dei fasci di raggi che entrano nell’occhio: solo pochi di essi vengono intercettati dalla pupilla, e questo limite si accentua con l’aumentare del potere di ingrandimento (1687). La difficoltà nell’uso di questo strumento è sottolineata con ammirazione per le scoperte compiute da Galileo e altri con un mezzo così imperfetto (1688). Il testo nota che per decenni non furono concepiti altri tipi di telescopio (1689), e persino Cartesio, trent’anni dopo la scoperta, non menzionava alternative costruite, sebbene Keplero avesse già proposto soluzioni teoriche (1690).

Il telescopio astronomico kepleriano (1693-1723) viene presentato come un’evoluzione fondamentale, attribuita a Keplero, che ne teorizzò il funzionamento nella sua Catoptricks senza tuttavia realizzarlo materialmente (1694). La sua costruzione fu poi portata a termine da padre Scheiner nel 1630 (1697). Questo strumento utilizza due lenti convesse: l’obiettivo forma un’immagine intermedia che viene ingrandita dall’oculare, risultando in un’immagine invertita ma con un campo visivo molto più ampio rispetto al modello galileiano (1698, 1712). Il potere di ingrandimento è determinato dal rapporto tra la lunghezza focale dell’obiettivo e quella dell’oculare (1712). Il testo evidenzia che, nonostante la maggiore complessità teorica, il telescopio kepleriano offriva vantaggi pratici decisivi, come la possibilità di osservare oggetti celesti con maggiore nitidezza e ampiezza di campo. Viene inoltre menzionato un modello terrestre con tre oculari, ideato da padre Rheita, che correggeva l’inversione dell’immagine (1727-1729), e un telescopio binoculare (1730-1734), che sfruttava l’illusione di un’immagine più grande e vicina grazie alla sovrapposizione di due immagini identiche, sebbene con limiti pratici.

Il confronto tra i due tipi di telescopio (1718-1723) mette in luce che, a parità di lunghezza focale dell’oculare, il telescopio galileiano risulta più corto e con un potere di ingrandimento maggiore (1719-1720). Inoltre, la visione attraverso il telescopio galileiano è descritta come più nitida, probabilmente perché non vi è un’immagine intermedia tra l’occhio e l’oggetto (1721). Questa caratteristica è illustrata con un esempio pratico: Giove e i suoi satelliti risultano visibili con maggiore chiarezza in un telescopio galileiano di soli 50 cm rispetto a uno kepleriano di 1,2-1,5 metri (1723).

Parallelamente, il testo affronta la storia e i principi dei microscopi (1738-1796), strumenti la cui invenzione è quasi contemporanea a quella dei telescopi. Secondo Borellus, il merito della loro creazione spetta a Zacharias Janssen e a suo figlio, che presentarono i primi esemplari a principi europei (1749). Tuttavia, la paternità dell’invenzione è controversa: alcuni attribuiscono il microscopio a Cornelius Drebbel, un inventore olandese che nel 1619 mostrò a un ambasciatore inglese uno strumento lungo 1,8 metri, descritto come un ibrido tra telescopio e microscopio (1750-1752). Il testo distingue tra microscopi semplici (1760-1768), costituiti da una singola lente, e microscopi composti (1769-1784), simili al telescopio astronomico, che utilizzano due lenti convesse per formare un’immagine ingrandita. Il potere di ingrandimento del microscopio semplice dipende dal rapporto tra la distanza minima di visione distinta (circa 20 cm) e la lunghezza focale della lente (1764-1768), mentre nel microscopio composto l’ingrandimento è dato dal prodotto tra l’ingrandimento dell’immagine intermedia e la capacità di osservarla a una distanza ravvicinata (1775-1778). Viene inoltre descritto un modello con due oculari, che aumenta il campo visivo e il potere di ingrandimento (1779-1784), citando l’uso che ne fece Robert Hooke per le sue osservazioni (1785).

Il testo si conclude con osservazioni generali sull’ottica degli strumenti (1794-1798), sottolineando che la luminosità dell’immagine dipende dall’apertura dell’obiettivo e dalla lunghezza focale dell’oculare: a parità di apertura, un minore ingrandimento produce un’immagine più luminosa (1794-1796). Vengono inoltre riassunti i fattori che determinano la qualità della visione attraverso le lenti: la nitidezza dipende dall’inclinazione reciproca dei raggi in un singolo fascio, la dimensione apparente dall’inclinazione tra fasci diversi, la posizione dalla disposizione dei fasci estremi, e la luminosità dalla quantità di raggi in ogni fascio (1798). Infine, si accenna all’adattamento degli strumenti per occhi miopi, suggerendo di avvicinare leggermente l’obiettivo e l’oculare per far divergere i raggi prima che raggiungano l’occhio (1786).

8 Esplorazione delle teorie ottiche tra Keplero, Galileo e i loro contemporanei

Il testo analizzato offre una testimonianza storica delle discussioni scientifiche tra il XVI e il XVII secolo, con particolare attenzione alle teorie ottiche e alla percezione visiva. Le frasi fornite (1873-2085) si concentrano su tre nuclei tematici principali: le ipotesi sulla visione e la struttura dell’occhio, le osservazioni astronomiche e le leggi della rifrazione, e lo sviluppo della prospettiva come disciplina geometrica e artistica.

8.1 Ipotesi sulla visione e la fisiologia dell’occhio

Il testo riporta un dibattito tra le teorie di Keplero e quelle di altri filosofi naturali riguardo al meccanismo di accomodazione dell’occhio. La frase (1877) sottolinea una critica all’ipotesi di Keplero, secondo cui la forma dell’occhio si modificherebbe per mettere a fuoco oggetti a distanze diverse: “Hire, in opposition to this hypothesis of Kepler, endeavoured to prove, that there is no alteration in the form of the eye, in consequence of any attempt to view objects at different distances”. Tuttavia, il testo chiarisce che l’errore di Hire riguardava la contrazione del legamento sospensore del cristallino, poiché questo altera solo la posizione del cristallino stesso, non la forma complessiva dell’occhio. Keplero, invece, aveva correttamente limitato la capacità di giudicare le distanze con un solo occhio a oggetti la cui dimensione apparente fosse proporzionale alla larghezza della pupilla (1878).

Un altro aspetto rilevante riguarda l’illusione ottica della dimensione apparente della Luna. La frase (1879) descrive una disputa tra Tycho Brahe e Keplero: Brahe attribuiva la riduzione apparente del diametro lunare durante le eclissi solari a una contrazione reale del disco lunare causata dai raggi solari, mentre Keplero sosteneva che “the disk of the moon doth not appear less, in consequence of being unenlightened, but rather that it appears at other times larger than it really is, in consequence of its being enlightened”. Questa spiegazione si basa sul fenomeno per cui i raggi luminosi provenienti da oggetti distanti convergono prima di raggiungere la retina, creando immagini sfocate e sovradimensionate (1880). Keplero osservò inoltre che la percezione della dimensione lunare variava tra osservatori diversi, come dimostrato da 22 misurazioni effettuate nel febbraio 1591, che registrarono diametri apparenti tra 31’ e 36’ (1881-1882). Un effetto correlato, descritto in (1883), è che chi vedeva oggetti remoti in modo indistinto poteva percepire “a series of ten phases” della Luna invece di una singola fase, a causa della diffusione della luce.

8.2 Osservazioni astronomiche e rifrazione

Il testo evidenzia il contributo di Keplero alla comprensione dei fenomeni ottici in astronomia. Oltre alla spiegazione della dimensione apparente della Luna, Keplero fu il primo a chiarire il motivo per cui gli oggetti appaiono in posizioni diverse quando osservati attraverso specchi riflettenti, in base all’angolo di incidenza dei raggi luminosi (1892). Egli dimostrò anche l’impossibilità di bruciare oggetti a grande distanza usando specchi o lenti, un risultato già anticipato da Dechales (1894).

Un passaggio peculiare riguarda il metodo di osservazione delle eclissi solari tramite la proiezione dell’immagine su un foglio bianco in una stanza oscurata, tecnica insegnata da Reinhold Maestlin e Gemma, contemporanei di Keplero e Tycho Brahe (1891). Questo approccio, pur non essendo una scoperta originale, testimonia l’interesse pratico per la registrazione accurata dei fenomeni celesti.

8.3 La legge della rifrazione e il contributo di Snellius e Descartes

Il testo dedica ampio spazio alla scoperta della legge della rifrazione, attribuita inizialmente a Willebrord Snellius (1847-1857). Snellius, attraverso esperimenti, osservò che il rapporto tra le secanti degli angoli di incidenza e rifrazione rimaneva costante per una data coppia di mezzi (ad esempio, 4:3 per aria-acqua e 3:2 per aria-vetro). Tuttavia, egli commise l’errore di considerare le lunghezze apparenti delle linee anziché quelle reali (1855-1857). Descartes, pur non citando Snellius, riformulò la legge in termini di seni degli angoli, rendendola più pratica e generale (1859-1860): “the sine of the angle of refraction always bears the same proportion to the sine of the angle of incidence”.

La spiegazione cartesiana della rifrazione si basava su un modello meccanico, secondo cui la luce si propaga più facilmente in mezzi densi che in mezzi rarefatti (1870-1876). Questa ipotesi fu contestata da Fermat e Leibniz, che sostennero invece che la luce incontra maggiore resistenza nei mezzi densi e che la sua traiettoria segue il principio del minimo tempo (1877-1883). Il testo segnala questa divergenza come un esempio di come le teorie ottiche fossero ancora in fase di definizione.

8.4 Lo sviluppo della prospettiva

La sezione dedicata alla prospettiva (1930-1993) ne traccia l’evoluzione come disciplina geometrica e artistica, nata nel XVI secolo per rispondere alle esigenze della pittura teatrale. Il testo cita Vitruvio, secondo cui Agatharchus, istruito da Eschilo, fu il primo a scrivere sull’argomento, seguito da Democrito e Anassagora (1933). Tuttavia, le opere di questi autori andarono perdute, e la prospettiva fu reinventata in Italia con il Rinascimento.

Pietro del Borgo tentò di formalizzare le regole della prospettiva immaginando gli oggetti oltre una tavoletta trasparente e tracciando le immagini prodotte dai raggi luminosi (1937). Successivi contributi, come quelli di Balthazar Peruzzi (che introdusse i punti di distanza) e Guido Ubaldi (che dimostrò la convergenza delle linee parallele verso un punto sulla linea dell’orizzonte), portarono a una teoria più completa (1941-1943). Il testo menziona anche applicazioni pratiche, come le macchine di Dürer per tracciare prospettive e le tecniche di anamorfosi, in cui immagini distorte appaiono regolari se osservate da un punto specifico o riflesse in specchi cilindrici o conici (1948-1982).

8.5 Il periodo cartesiano e i contemporanei

L’ultima parte del testo (1994-2085) si concentra sul XVII secolo, dominato dalla figura di Descartes, la cui autorità filosofica rivaleggiava con quella di Aristotele. Il testo sottolinea che, nonostante i meriti di Descartes in ottica, la sua fama fu più legata all’audacia delle sue ipotesi (come quella dei vortici) che alla precisione delle sue scoperte (1999). Tra i suoi contemporanei, il testo menziona: - Christoph Scheiner, gesuita e costruttore di telescopi, che contribuì allo studio delle macchie solari e alla comprensione della visione (2006-2007). - Pierre Gassendi, che difese la materialità della luce in opposizione ad Aristotele, seguendo la tradizione epicurea (2009-2010). - Athanasius Kircher, autore di un trattato enciclopedico sull’ottica (Ars magna lucis et umbrae), che pur non scoprendo nuove proprietà della luce, contribuì alla diffusione delle conoscenze esistenti (2019-2023).

Un passaggio rilevante riguarda il tentativo di Galileo di misurare la velocità della luce (1903-1911). Galileo propose un esperimento con due osservatori muniti di lanterne, in cui uno avrebbe scoperto la propria luce al segnale dell’altro, ma l’esperimento fallì a causa delle limitazioni tecniche dell’epoca. Il testo nota che solo con Ole Rømer, nel 1676, si riuscì a misurare la velocità della luce osservando le eclissi dei satelliti di Giove (1911).

8.6 Conclusione

Il testo offre una panoramica dettagliata delle teorie ottiche tra il XVI e il XVII secolo, evidenziando sia i progressi concettuali (come la legge della rifrazione e la comprensione della visione) sia i limiti e le contraddizioni delle ipotesi dell’epoca. Particolarmente rilevanti sono: - La distinzione tra le teorie di Keplero e quelle dei suoi contemporanei sulla visione e la percezione delle distanze. - La scoperta della legge della rifrazione e il dibattito sulla sua interpretazione meccanica. - Lo sviluppo della prospettiva come disciplina geometrica e artistica. - Il ruolo di Descartes e dei suoi contemporanei nel consolidare o contestare le teorie ottiche precedenti.

Questi elementi testimoniano una fase di transizione nella storia della scienza, in cui l’osservazione empirica e la formalizzazione matematica iniziavano a sostituire le spiegazioni puramente speculative.

9 Rifrazione, ipotesi storiche e spiegazione dell’arcobaleno

Il testo esplora due temi centrali: le teorie storiche sulla rifrazione della luce e la spiegazione cartesiana dell’arcobaleno, con particolare attenzione al metodo scientifico e alle sue evoluzioni.

Teorie sulla rifrazione e limiti delle spiegazioni finalistiche La rifrazione della luce in mezzi diversi (acqua, aria) viene affrontata attraverso ipotesi che riflettono il dibattito tra approcci finalistici e meccanici. La frase (2086) sottolinea che “la luce incontra maggiore resistenza nell’acqua che nell’aria, poiché [la resistenza] è inferiore a quella dell’aria”, introducendo un dato fisico che contraddiceva le aspettative intuitive. Tuttavia, come evidenziato in (2087), “questo metodo di argomentare dalle cause finali non poteva soddisfare i filosofi”, segnalando un passaggio critico: l’abbandono delle spiegazioni teleologiche a favore di modelli quantitativi. La figura di Fermat emerge come emblematica: pur insoddisfatto delle spiegazioni esistenti, non trovò sostegno in De la Chambre (2088), a testimonianza di un periodo di transizione teorica.

Ipotesi di Dechales e Barrow: un modello meccanico imperfetto L’autore introduce l’ipotesi di Dechales (2089), riassunta in (2090)-(2091): “ogni raggio di luce, come BCAD (fig. 42), è composto da raggi più piccoli che aderiscono tra loro; questi vengono rifratti verso la perpendicolare nel passare in un mezzo più denso perché una parte del raggio (B) incontra maggiore resistenza di un’altra (A), così che B percorre uno spazio minore di A, costringendo il raggio a piegarsi”. Il modello, adottato anche da Barrow (2092), tentava di spiegare la rifrazione attraverso una dinamica interna al raggio, ma presentava un limite cruciale: secondo (2093), “è evidente che, in questa ipotesi, mezzi con maggiore potere rifrattivo dovrebbero offrire maggiore resistenza al passaggio della luce, il che è contrario al fatto”. La contraddizione empirica ne decretò l’abbandono, come confermato dalla fonte citata (2094)-(2095).

L’arcobaleno: la soluzione cartesiana e i suoi limiti La sezione dedicata all’arcobaleno (2100) riconosce a Descartes il merito di aver fornito una spiegazione geometrica del fenomeno, migliorando il lavoro incompleto di Antonio De Dominis. La sua analisi si basa su due elementi chiave: 1. Meccanismo di formazione: il bow primario (interno) si genera con una rifrazione all’ingresso della goccia, una riflessione interna e una seconda rifrazione all’uscita; il bow secondario (esterno) richiede due riflessioni e due rifrazioni (2102)-(2103). La figura 43 illustra il percorso dei raggi, con S (sole) e O (occhio dell’osservatore) come punti di riferimento. 2. Angoli caratteristici: Descartes calcolò che solo i raggi incidenti tra 85 e 86 centesimi del raggio della goccia (2106) producono un effetto visibile, formando angoli precisi: 41°30’ per l’arco primario e 51°57’ per il secondario (2108)-(2109). Questi valori derivano dal rapporto tra i seni degli angoli di incidenza e rifrazione (257:180 per aria-acqua), come specificato in (2108). La frase (2111) rivela il metodo cartesiano: “fu solo prendendo la penna e calcolando l’effetto della rifrazione su raggi che colpiscono ogni punto di una goccia d’acqua […] che trovò che, dopo una riflessione e due rifrazioni, molti più raggi potevano essere visti sotto un angolo tra 41° e 42° che sotto qualsiasi altro, e nessuno sotto un angolo maggiore”.

Dettagli tecnici e limiti della teoria Il testo approfondisce il meccanismo di selezione dei raggi: solo quelli con un’angolazione vicina a un valore critico (rappresentato da SD nella fig. 44) emergono paralleli tra loro e sufficientemente intensi da impressionare l’occhio (2117)-(2127). Raggi troppo obliqui (come SE) o troppo vicini alla perpendicolare (SA) non contribuiscono al fenomeno (2120)-(2125). Tuttavia, Descartes non riuscì a spiegare l’origine dei colori dell’arcobaleno, come ammesso implicitamente in (2101): “fallì nel tentativo di spiegare i colori di questo oggetto notevole”. La sua teoria si limitava a descrivere la geometria del fenomeno, lasciando aperta la questione cromatica.

Dati e termini specifici - Angoli di rifrazione: 41°30’ (arco primario), 51°57’ (arco secondario). - Rapporto seni incidenza/rifrazione: 257:180 (aria-acqua). - Termini tecnici: rifrazione, riflessione, angolo di incidenza, raggio centrale, densità della luce. - Figure citate: 42 (ipotesi di Dechales), 43 (meccanismo dell’arcobaleno), 44 (selezione dei raggi).

Contraddizioni e ambiguità - L’ipotesi di Dechales (2091) contraddiceva i dati empirici sulla resistenza dei mezzi (2093). - Descartes risolse la geometria dell’arcobaleno ma non i colori, evidenziando un limite della sua teoria (2101). - La frase (2104) contiene un’interruzione testuale (“P z it o/l 1 1 DISCOVERIES CONCERNING Per. III.”*), che potrebbe indicare una lacuna nella fonte.

10 Le teorie della luce e dei colori tra Cartesio e Newton: un contesto di transizione

Il testo esplora le teorie ottiche del XVII secolo, concentrandosi sulle ipotesi di Cartesio e sulle successive modifiche apportate dai suoi seguaci, fino alle prime evidenze sperimentali sulla velocità della luce. Le informazioni sono organizzate per temi, evidenziando le contraddizioni, le peculiarità e i dati specifici.

10.1 Le ipotesi cartesiane sulla natura della luce

Cartesio propose una teoria meccanica della luce, concepita come movimento di un mezzo fluido. Egli suppose che la luce si trasmettesse istantaneamente (2314), ma la sua spiegazione della rifrazione si basava su una differenza di velocità a seconda della densità del mezzo: “un raggio di luce incontra più resistenza in un mezzo raro, le cui parti sono mobili e non aderiscono sufficientemente l’una all’altra, che in uno denso, nel quale è meno incline a essere deviato” (2316). Questa ipotesi, tuttavia, presentava un’obiezione insormontabile: se la luce fosse analoga al suono, dovrebbe diffondersi in tutte le direzioni e non essere intercettata da corpi opachi (2317). Nonostante ciò, l’ipotesi cartesiana mantenne credito per anni, anche se i suoi seguaci tentarono di modificarla senza risolvere la contraddizione fondamentale.

Malebranche sostituì i globuli solidi di Cartesio con vortici fluidi, mentre Huygens introdusse onde ellittiche per spiegare i fenomeni del cristallo d’Islanda (2322). I cartesiani successivi ipotizzarono un fluido elastico come mezzo di trasmissione, ma l’analogia con il suono rimase problematica (2319).

10.2 Le teorie sui colori

Cartesio avanzò una teoria dei colori basata su due tipi di moto: diretto e circolare. Secondo lui, “quando il moto circolare è più rapido del diretto, il colore è rosso; se il diretto è più rapido, è blu; se sono uguali, è giallo” (2325). Questa ipotesi, pur errata, rappresentò un tentativo di sistematizzare i fenomeni cromatici, influenzando filosofi successivi. Cartesio distinse correttamente tra bianco e nero: il primo riflette i raggi, il secondo li assorbe (2326). Tuttavia, le sue idee sui colori non furono sempre coerenti, come notato in (2328).

Keplero, invece, attribuì il riscaldamento più rapido degli oggetti neri alla loro natura secca e infiammabile, piuttosto che al colore in sé (2327).

10.3 La velocità della luce

Fino al XVII secolo, si riteneva che la luce si trasmettesse istantaneamente. Galileo tentò di misurarne la velocità con due uomini e torce, ma senza successo (2334). Anche l’Accademia del Cimento ripeté l’esperimento su una distanza di due miglia, senza risultati (2337). La scoperta della velocità finita della luce avvenne casualmente, attraverso osservazioni delle eclissi dei satelliti di Giove tra il 1670 e il Roemer e Cassini notarono che le eclissi ritardavano fino a 14 minuti quando la Terra era più lontana da Giove, deducendo che la luce impiegava quel tempo per attraversare l’orbita terrestre (2342). Questa scoperta, inizialmente contestata, fu poi confermata da osservazioni successive (2354).

10.4 Esperimenti e osservazioni peculiari

Gassendi tentò di dimostrare che le ombre degli oggetti erano più grandi quando il Sole era vicino all’orizzonte, nonostante la sua apparente maggiore dimensione. Descrisse un esperimento con una tavola lunga quattro toises di Parigi e due piccole tavole perpendicolari, misurando le ombre a diverse altezze del Sole (2339-2345). Tuttavia, le misurazioni furono criticate per la loro imprecisione, data la difficoltà di definire i contorni di un’ombra (2353).

Kircher smentì la credenza che il camaleonte potesse assumere il colore di qualsiasi oggetto tranne il bianco o il rosso, dimostrando che rifletteva tutti i colori come uno specchio (2356). Scoprì anche le proprietà ottiche dell’infuso di lignum nephriticum, fenomeno successivamente spiegato da Newton (2363).

10.5 La transizione verso la filosofia sperimentale

Il testo sottolinea il passaggio dalla filosofia speculativa cartesiana alla metodologia sperimentale, influenzata da Bacone, Galileo e altri. Nonostante la resistenza iniziale, la superiorità del metodo sperimentale si impose, portando alla formazione di società scientifiche come l’Accademia del Cimento (1657), la Royal Society (1660) e l’Académie Royale des Sciences (1666) (2382-2389). Queste istituzioni promossero la ricerca sistematica, segnando l’inizio dell’era della filosofia sperimentale.

10.6 Contributi individuali

Boyle condusse numerosi esperimenti sui colori, dimostrando che la diversità cromatica non sempre indicava differenze strutturali profonde nei corpi. Osservò, ad esempio, i cambiamenti di colore durante la tempera dell’acciaio e la fusione del piombo, attribuendoli a modifiche superficiali della struttura (2464-2478). Boyle confermò anche la teoria cartesiana sulla differenza tra bianco e nero, mostrando che la neve non emette luce propria e che i corpi bianchi riflettono più luce di quelli neri (2487).

Huygens si distinse per i suoi studi sulla diottrica e per la spiegazione dei fenomeni degli aloni e dei mock-suns (2423). Altri contributori rilevanti furono Grimaldi, La Hire e Mariotte, quest’ultimo noto per la scoperta del punto cieco nell’occhio (2417).

11 Analisi delle osservazioni storiche su riflessione, rifrazione e inflessione della luce tra XVII e XVIII secolo

Il testo esplora tre fenomeni ottici fondamentali – riflessione, rifrazione e inflessione della luce – attraverso le ricerche di scienziati come Grimaldi, Hooke, l’Accademia del Cimento e riferimenti a opere di Kircher e Descartes. Le fonti citate (tra cui De Lumine di Grimaldi, China Illustrata di Kircher e gli atti della Royal Society) offrono una testimonianza storica delle prime indagini sistematiche sulla natura della luce, segnando il passaggio da una conoscenza empirica a una sperimentazione strutturata.

11.1 Significato storico e cronologico

Il periodo trattato (seconda metà del XVII secolo) rappresenta una fase cruciale per l’ottica, in cui si consolidano osservazioni che sfideranno le teorie aristoteliche e cartesiane. Le frasi (2763-2775) introducono il contesto: la proprietà dei prismi di scomporre la luce era nota, ma la sua interpretazione rimase superficiale fino agli esperimenti di Grimaldi. La metafora del gioiello ignorato dal gallo e riscoperto dal gioielliere (2774) sintetizza il valore delle scoperte scientifiche, spesso trascurate finché non vengono contestualizzate da menti capaci di riconoscerne l’importanza.

Un elemento di cronaca storica emerge dalla descrizione dei prismi orientali (2769-2770): la loro rarità e il valore economico (fino a 500 pezzi d’oro) testimoniano il commercio di oggetti scientifici tra Europa e Asia, con fonti come Trigautius e Kircher che documentano l’interesse europeo per le tecnologie ottiche straniere.

11.2 Particolarità del testo e concetti chiave

11.2.1 1. Riflessione e rifrazione: limiti delle teorie precedenti

Le frasi (2771-2773) evidenziano una lacuna concettuale: sebbene la capacità dei prismi di generare colori fosse nota, la deformazione del fascio luminoso non era stata osservata prima di Grimaldi. La spiegazione iniziale – che la luce venisse “irregolarmente dispersa” dal prisma – era vaga e priva di conseguenze teoriche, come sottolineato dall’affermazione “this was saying nothing” (2773). Questo passaggio rivela un tratto metodologico dell’epoca: l’assenza di un quadro teorico unificante portava a trascurare fenomeni apparentemente marginali.

11.2.2 2. Esperimenti dell’Accademia del Cimento: calore e combustione

Le frasi (2776-2783) descrivono esperimenti con lenti ustorie (specchi o lenti convergenti) condotti dall’Accademia del Cimento. Due risultati sono degni di nota: - Confutazione di un pregiudizio: si dimostrò che sostanze bianche (come carta o lino) potevano essere incendiate, contrariamente all’idea che solo materiali scuri assorbissero calore. - Anomalia con i liquidi infiammabili: lo spirito di vino (etanolo) non prendeva fuoco, un’osservazione trascurata fino a quando Nollet, in epoca successiva, confermò l’impossibilità di incendiare liquidi con specchi ustori. Questo dato (2783) anticipa il concetto di calore specifico e la diversa risposta termica dei materiali.

Un caso peculiare è l’esperimento di Hooke con una lente di ghiaccio (2786-2796): pur concentrando la luce solare, non produceva calore sensibile. L’episodio, inizialmente accolto senza scetticismo (2787), fu poi ricondotto a una conoscenza già presente in Descartes, che citava esperimenti analoghi di James Metius (2793). La critica implicita (2791-2792) sottolinea come la mancanza di familiarità con la letteratura esistente portasse a ripetere esperimenti inutili, un problema ricorrente nella “infanzia” delle scienze (2784).

11.2.3 3. Inflessione della luce: la scoperta di Grimaldi e Hooke

Il fenomeno dell’inflessione (o diffrazione) rappresenta il contributo più innovativo del testo. Le frasi (2798-2801) ne definiscono la natura: la luce, passando vicino a un corpo senza colpirlo, devia dalla traiettoria rettilinea, un effetto che sfidava le teorie ottiche precedenti. Grimaldi fu il primo a pubblicare osservazioni sistematiche (2805), ma Hooke arrivò indipendentemente a conclusioni simili (2806-2807), pur ignorando i lavori del gesuita italiano.

11.2.3.1 Esperimenti di Hooke

Hooke osservò: - Penombra e bande scure (2816-2817): in un fascio di luce proiettato attraverso un foro, i bordi apparivano meno luminosi, con una “penombra” scura. Sovrapponendo due fasci, compariva una linea scura dove i bordi si intersecavano, suggerendo una deviazione della luce. - Ombre “illuminate” (2824-2826): interponendo un corpo opaco (come un rasoio), l’ombra risultava parzialmente illuminata, soprattutto ai bordi. Hooke escluse riflessioni o dispersioni casuali, attribuendo il fenomeno a una nuova proprietà della luce** (2825). - Radiazioni perpendicolari (2826): notò che la luce deviata formava “code” luminose perpendicolari all’ombra, estese fino a 100 volte la larghezza del fascio originale. Queste radiazioni erano più intense vicino all’ombra e si attenuavano con l’angolo di deviazione (2839).

Le otto proposizioni di Hooke (2834-2851) sintetizzano le sue conclusioni: 1. L’inflessione è distinta da riflessione e rifrazione, dipendendo dalla densità variabile dei raggi (2835). 2. La deviazione avviene perpendicolarmente alla superficie del corpo opaco (2837). 3. I raggi più deviati sono i più deboli (2839). 4. I raggi che si intersecano non formano angoli uguali al vertice (2841). 5. I colori possono generarsi senza rifrazione (2843), un’intuizione che anticipa la teoria newtoniana. 6. La misurazione del diametro solare con strumenti comuni è inaccurata (2845). 7. Un raggio può produrre tutti i colori variando l’inclinazione dell’oggetto (2847). 8. I colori appaiono quando due impulsi luminosi sono percepiti come uno (2849-2850).

11.2.3.2 Esperimenti di Grimaldi

Grimaldi approfondì il fenomeno con maggiore precisione: - Bande colorate (2855-2865): proiettando un fascio di luce attraverso un foro e interponendo un corpo opaco, osservò strisce colorate ai bordi dell’ombra, con il blu vicino all’ombra e il rosso all’esterno. Queste bande variavano in larghezza e numero (massimo tre) a seconda della distanza e dell’angolo di osservazione (2858-2860). - Inflessione verso e lontano dal corpo (2869-2870): Grimaldi notò che la luce poteva deviare sia verso che lontano dal corpo opaco, producendo bande colorate anche all’interno dell’ombra (2870). Questo effetto era più visibile con oggetti lunghi e stretti (come lamine metalliche) e richiedeva una luce intensa (2874-2875). - Effetti geometrici (2866-2884): le bande colorate seguivano la forma dell’ombra, curvandosi attorno agli angoli acuti (2867). Con oggetti sottili, le bande opposte potevano incontrarsi (2883), creando figure complesse.

11.3 Gerarchia dei concetti e ambiguità

11.4 Termini e dati specifici

11.5 Contraddizioni e limiti

12 Osservazioni storiche e concettuali sulla fisiologia della visione nel XVIII secolo

Il testo esplora due temi centrali: le ipotesi sulla struttura e il funzionamento dell’occhio nei neonati e negli animali (3010-3021) e la controversia sul “sede della visione” (3023-3146), con particolare attenzione al dibattito tra retina e coroide. Segue una breve sezione su osservazioni ottiche miscellanee** (3152-3181), che introduce questioni geometriche e percettive.

12.1 Imperfezioni della vista nei neonati e negli animali

Il testo riporta le osservazioni di M. Petit (3012) sulla limitata capacità visiva dei neonati, attribuita alla compressione degli occhi nel liquido amniotico. Petit estese le sue ricerche a diversi animali (cani, gatti, conigli, vitelli, maiali), riscontrando in tutti una cornea spessa e flaccida e un umor acqueo insufficiente o poco trasparente (3013). Viene inoltre menzionata la membrana pupillare (3014), una struttura fetale che ostruisce la pupilla e scompare prima della nascita, scoperta da Dr. F-s S-s, Wachendorf, Haller e Albinus (3015). Haller, citato in Mufchenbroeck’s IntroduCtio (Vol. 2, p. 779, 3016-3017), afferma che la scomparsa di questa membrana è incerta, ma mai presente in feti a termine.

Un contributo rilevante è quello di Huygens, che propose (o realizzò) la costruzione di un occhio artificiale per studiare i fenomeni visivi, come la miopia o l’ipermetropia, descritto nella sua Dioptrica (p. 112, 3018-3019).

12.2 La controversia sulla sede della visione

Il dibattito sul luogo in cui avviene la percezione visiva (retina vs. coroide) rappresenta il nucleo centrale del testo. La questione, già discussa in epoche precedenti, vide un punto di svolta con l’esperimento di Edme Mariotte (3028-3037), che dimostrò l’esistenza di un punto cieco nell’occhio umano, corrispondente all’inserzione del nervo ottico. Mariotte osservò che, posizionando due fogli di carta a distanze precise (uno fisso e uno laterale), il secondo scompariva quando l’immagine cadeva sul punto cieco (3032-3033). L’esperimento fu replicato con successo da altri, confermando che la mancanza di visione in quella zona era dovuta all’assenza di coroide, non di retina (3037-3038).

12.2.1 Argomenti a favore della coroide

Mariotte sostenne che la coroide (e non la retina) fosse la sede della visione, basandosi su: 1. Trasparenza della retina: secondo lui, la retina, essendo trasparente come il cristallino, poteva solo trasmettere la luce, non fermarla (3067). La coroide, invece, era opaca e in grado di riflettere la luce, soprattutto nei suoi strati pigmentati. 2. Sensibilità alla luce: la dilatazione/contrazione della pupilla (continuazione della coroide) in risposta alla luce dimostrava una maggiore sensibilità di questa struttura (3070). 3. Colore della coroide: il suo colore scuro (nero in molti animali) era interpretato come un adattamento per assorbire la luce e migliorare la visione (3070).

12.2.2 Argomenti a favore della retina

Gli oppositori di Mariotte, come Pecquet e De la Hire, difesero la retina con le seguenti obiezioni: 1. Opacità della retina: Pecquet paragonò la retina a “carta oleata” o “corno di lanterna”, sostenendo che fosse sufficientemente opaca per fermare i raggi luminosi (3071). 2. Variabilità del colore della coroide: la coroide non è sempre nera (ad esempio, nei leoni, cammelli, orsi, è blu-verde o iridescente, 3072-3074), il che indeboliva l’argomento di Mariotte sul suo ruolo funzionale. 3. Analogia con altri sensi: De la Hire sottolineò che, come negli altri sensi, i nervi (e non le membrane circostanti) sono la sede della percezione (3091).

12.2.3 Esperimenti e repliche

12.2.4 Ipotesi alternative e conclusioni

L’autore del testo (probabilmente Joseph Priestley) ammette che, nonostante i pregiudizi iniziali a favore della retina, gli argomenti di Michell a sostegno della coroide risultano più convincenti (3146).

12.3 Osservazioni miscellanee sulla visione

La sezione finale introduce una critica alle teorie tradizionali sulla localizzazione degli oggetti visti per riflessione o rifrazione (3152-3181). Barrow (1674) mise in discussione l’idea che un oggetto riflesso o rifratto appaia nel punto in cui il raggio visivo incontra la perpendicolare alla superficie (3158-3161). Propose invece che la mente localizzi l’oggetto nel punto da cui i raggi sembrano provenire (3163), anticipando concetti poi sviluppati da Tschirnhausen (caustiche) e altri. Tuttavia, Barrow riconobbe un limite della sua teoria: quando un oggetto è visto attraverso una lente convessa, la sua posizione apparente non corrisponde al punto di convergenza dei raggi (3175-3179). Il tema fu ripreso da Berkeley, Smith e Montucla, ma l’autore rimanda la discussione a un periodo successivo per mantenere l’ordine storico.

12.4 Dati e termini tecnici rilevanti

12.5 Contraddizioni e ambiguità

  1. Ruolo della coroide: Mariotte la considerava opaca e sensibile alla luce, ma Pecquet e Mufchenbroeck notarono che in molti animali è colorata o iridescente (3072-3074), indebolendo l’argomento della sua funzione univoca.
  2. Esperimento di Mery: la mancata contrazione della pupilla del gatto immerso in acqua fu interpretata come prova della trasparenza della coroide, ma De la Hire attribuì il fenomeno a fattori comportamentali (terrore, 3106).
  3. Opacità della retina: Pecquet la descrisse come “carta oleata”, mentre Mariotte la ritenne perfettamente trasparente (3067 vs. 3071). La discrepanza potrebbe dipendere dallo stato del tessuto (vivo vs. dissezionato, 3078).

12.6 Significato storico

Il testo riflette il fervore scientifico del XVIII secolo, caratterizzato da: - Metodo sperimentale: gli esperimenti di Mariotte, Picard e Le Cat dimostrano un approccio empirico alla fisiologia, con misurazioni precise (distanze, angoli, dimensioni). - Dibattito interdisciplinare: la controversia coinvolse anatomisti (Haller, Albinus), fisici (Huygens), filosofi (De la Hire) e medici (Petit, Le Cat), evidenziando la convergenza tra ottica, anatomia e filosofia naturale. - Limiti delle conoscenze: l’assenza di strumenti avanzati (es. microscopi ad alta risoluzione) portò a interpretazioni contrastanti, come la trasparenza della retina o il ruolo della coroide. - Influenza su teorie successive: le osservazioni di Michell sulla diversità cromatica della coroide anticipano studi moderni sull’adattamento evolutivo della visione (es. animali notturni vs. diurni).

13 Sviluppo degli strumenti ottici nel XVII secolo: telescopi e microscopi

Il testo esplora le innovazioni tecniche e le sperimentazioni condotte nel campo degli strumenti ottici tra il XVII e l’inizio del XVIII secolo, con particolare attenzione ai telescopi e ai microscopi, nonché all’introduzione dei micrometri. Le informazioni sono organizzate per temi chiave, evidenziando contributi individuali, limiti tecnici e soluzioni adottate.

13.1 Telescopi rifrattori: limiti e sperimentazioni

Il periodo è caratterizzato da tentativi di superare i limiti dei telescopi rifrattori, la cui lunghezza focale doveva aumentare in proporzione quadratica rispetto al potere di ingrandimento desiderato (3290). Questo vincolo rendeva gli strumenti ingombranti e difficili da gestire. Borelli (3268) realizzò obiettivi con focali estremamente lunghe, come quello donato alla Royal Society, ma senza riscontri sulla loro efficacia. Auzout (3269) costruì un obiettivo da 600 piedi di focale, ma non riuscì a utilizzarlo praticamente. Hartsoeker (3270) propose una soluzione radicale: eliminare il tubo e fissare l’obiettivo su strutture elevate (alberi, muri o tetti), per evitare le distorsioni causate dalla curvatura delle lenti sferiche. Huygens (3271-3274) perfezionò questo metodo montando l’obiettivo su un palo lungo, dotato di un sistema a sfera e snodo per orientarlo in tutte le direzioni. Un filo di seta permetteva di allineare l’asse dell’obiettivo con quello dell’oculare, tenuto in mano dall’osservatore. Questo approccio consentiva di utilizzare obiettivi con elevato potere di ingrandimento, anche per oggetti allo zenit, grazie a un meccanismo per regolare l’altezza della piattaforma di supporto (3274). De la Hire (3275) introdusse ulteriori miglioramenti, fissando l’obiettivo al centro di una tavola, ma tali soluzioni furono presto superate dall’avvento dei telescopi riflettori e acromatici (3282).

13.2 Telescopi riflettori: l’innovazione di Gregory e Newton

Il testo sottolinea come i telescopi rifrattori, anche con focali di 1000 piedi, non potessero superare un ingrandimento di 1000 volte, mentre i riflettori di 9-10 piedi raggiungevano ingrandimenti di 1200 volte (3295). James Gregory (3296) concepì il telescopio riflettore per ovviare alle distorsioni delle lenti sferiche, proponendo l’uso di specchi parabolici ed ellittici. Tuttavia, la difficoltà di realizzare specchi metallici con tali forme geometriche ne impedì la messa a punto (3309-3318). Newton (3319), ignorando le proposte di Gregory, sviluppò un telescopio riflettore con specchi sferici, dimostrando la fattibilità pratica del principio. Hooke (3320) costruì un prototipo simile, con uno specchio principale perforato, presentato alla Royal Society nel Il testo nota una possibile priorità di Mersennus nella proposta del design riflettore, ma attribuisce a Hooke la prima realizzazione concreta (3320).

13.3 Microscopi: sviluppi e scoperte

Parallelamente ai telescopi, il testo descrive l’evoluzione dei microscopi. Eustachio Divini (3299) realizzò microscopi con due lenti obiettive e due oculari piano-convessi, caratterizzati da dimensioni notevoli (il tubo era spesso come una gamba umana) (3330). Hartsoeker (3332) introdusse l’uso di piccole sfere di vetro, ottenute fondendo il vetro alla fiamma di una candela, per i microscopi semplici. Queste sfere, con diametri inferiori a 1/10 di pollice, potevano ingrandire fino a 300 volte (3334), ma presentavano limiti legati alla scarsa luminosità e al campo visivo ridotto (3335). Leeuwenhoek (3336) si distinse per le sue scoperte microscopiche, utilizzando lenti biconvesse montate tra piastre d’argento. I suoi strumenti, conservati presso la Royal Society, erano 26, ciascuno con un proprio sistema di supporto per gli oggetti (3346-3347). Leeuwenhoek preferiva la nitidezza all’ingrandimento eccessivo, preparando con cura i campioni (3349). Le sue osservazioni, confermate da altri studiosi, includevano la scoperta di animalculi nello sperma maschile (3333), che influenzò le teorie sulla generazione. Il testo riporta anche una discrepanza tra le capacità di ingrandimento dei suoi microscopi (massimo 160 volte secondo Baker) e le scoperte effettuate, suggerendo l’uso di strumenti più potenti non documentati (3354).

13.4 Micrometri: precisione nelle misurazioni

Un’altra innovazione cruciale fu l’introduzione dei micrometri, che permisero misurazioni precise di diametri planetari e distanze angolari. Gascoigne (3400) fu il primo a sviluppare un micrometro per telescopi, dividendo l’immagine nel fuoco dell’obiettivo con due lame metalliche affilate. Hooke (3408) propose di sostituire le lame con fili paralleli. Huygens (3418) utilizzava lastre di ottone convergenti per misurare angoli piccoli, mentre Auzout e Picard (3430) perfezionarono il metodo con viti micrometriche e fili di seta. De la Hire (3432) raccomandava reti di fili per mappare la Luna, e Dechales (3431) suggeriva l’uso di fili o cerchi concentrici su vetro per osservare eclissi.

13.5 Riflessioni storiche e tecniche

Il testo si chiude con una riflessione sull’impegno e i costi sostenuti dagli scienziati del passato per sviluppare questi strumenti, sottolineando il debito verso figure come Gregory, Newton e Dollond, che resero possibile osservazioni più chiare e meno dispendiose (3286). Viene inoltre evidenziato come la necessità di aumentare la lunghezza focale dei telescopi rifrattori derivasse dalla proporzionalità quadratica tra ingrandimento e lunghezza (3290), un limite superato solo dai telescopi riflettori. Infine, si nota che le aperture delle lenti obiettive variavano in base alla luminosità dell’oggetto osservato (3293-3294), con Hooke che adattava l’apertura a seconda che osservasse il Sole, Venere o la Luna.

14 Contributi teorici e sperimentali nell’ottica tra XVII e XVIII secolo: Barrow, De la Hire e Newton

Il testo esplora tre figure chiave nella storia dell’ottica: Isaac Barrow, Philippe de La Hire e Isaac Newton, evidenziando il passaggio da un approccio empirico a uno teorico-sperimentale e le loro scoperte fondamentali.

Isaac Barrow e la teoria geometrica delle lenti Barrow (3564) è presentato come il primo a sviluppare una teoria sistematica dei fuochi delle lenti, combinando convessità e concavità in tutte le configurazioni possibili. Prima dei suoi studi, la determinazione dei fuochi avveniva esclusivamente tramite esperimenti (3565). La sua soluzione geometrica (3566) risolveva problemi complessi, come la convergenza di raggi incidenti paralleli, convergenti o divergenti, ma il testo sottolinea che tali contributi, pur rilevanti per l’ottica geometrica, non introducevano nuove proprietà della luce o dei colori. Questo dettaglio segnala una distinzione tra ottica geometrica (studio delle traiettorie dei raggi) e ottica fisica (natura della luce), che diventerà centrale con Newton.

Philippe de La Hire e la moltiplicazione delle immagini De La Hire (3567) osserva un fenomeno peculiare: un oggetto luminoso visto attraverso una lastra di vetro piana e levigata in condizioni di oscurità appare moltiplicato fino a 4 volte o più, con immagini più nitide quanto più il vetro è inclinato rispetto all’occhio. La posizione delle immagini varia (a destra o a sinistra dell’oggetto principale) e la loro intensità diminuisce con la distanza (3567, 3571). La sua analisi geometrica (3572-3578) dimostra che: - La moltiplicazione non avviene se le superfici del vetro sono parallele, poiché i raggi rifratti emergono paralleli a quelli incidenti (3572). - Se le superfici sono inclinate (come in fig. 67), i raggi subiscono rifrazioni e riflessioni interne che generano immagini multiple, con la posizione delle immagini deboli determinata dal lato verso cui le superfici convergono (3575-3578, 3581-3583). - L’obliquità del vetro aumenta la distanza tra le immagini (3578).

De La Hire applica queste osservazioni anche alla riflessione (3583) e propone un metodo pratico per verificare il parallelismo delle superfici di lastre di vetro: se un oggetto (come una candela o un filo nero) appare moltiplicato, le superfici non sono parallele (3584-3589). La precisione di questo metodo supera quella degli strumenti meccanici (3584). Tuttavia, il testo segnala un limite: la coincidenza delle immagini è esatta solo se l’oggetto è a distanza infinita (3589).

Un ulteriore contributo di De La Hire riguarda la rifrazione atmosferica (3595-3598). Egli ipotizza che la traiettoria di un raggio di luce nell’atmosfera (supposta di densità proporzionale al peso) sia una cicloide, con proprietà che variano in base all’obliquità del raggio. Se l’atmosfera è curva, la traiettoria diventa un’epicicloide, senza alterazioni sostanziali (3597-3598). Tuttavia, Hermannus e Brook Taylor dimostrano che la curva è in realtà infinita e asintotica, di complessità superiore a quanto ipotizzato (3599-3609).

Isaac Newton e la rivoluzione dell’ottica Newton emerge come figura dominante, con scoperte che superano in importanza persino i Principia (3611-3612). Il testo sottolinea: - L’impatto culturale della sua ricerca: la luce, medium che rivela la bellezza del creato, era considerata da Platone un mistero divino (3614). - La metodologia innovativa: Newton conduce le indagini con rigore matematico e sperimentale, senza precedenti per circospezione e successo (3619). Le sue scoperte appaiono straordinarie persino a lui stesso, come testimonia una lettera del 1672 a Oldenburg (3621-3622), in cui definisce la sua teoria “la più strana, se non la più considerevole, scoperta mai fatta nelle operazioni della natura”.

Prima di Newton, le teorie sui colori erano congetture prive di fondamento sperimentale (3626-3639). Tra le ipotesi citate: - I Pitagorici: il colore come superficie dei corpi (3631). - Platone: fiamma emessa dai corpi (3632). - Aristotele: ciò che muove i corpi trasparenti (3633). - Cartesio: modificazione della luce, con differenze cromatiche dovute al moto rotatorio o diretto delle particelle (3634). - Grimaldi e Dechales: colori come risultato di condensazione/rarefazione della luce (3635). - Hooke: colori generati da impulsi obliqui della luce, con solo due colori primari (3638).

Newton, invece, basa la sua teoria su esperimenti decisivi (3639-3640). Il resoconto dettaglia il celebre esperimento del prisma (3644-3674): 1. Osservazione iniziale: un prisma proietta un’immagine oblunga (non circolare come previsto dalle leggi della rifrazione), con una lunghezza 5 volte maggiore della larghezza (3646, 3652). 2. Esclusione di ipotesi alternative: Newton verifica che la forma allungata non dipende da irregolarità del vetro, dalla dimensione del foro o dalla posizione del prisma (3653-3655). 3. Esperimento chiave: l’uso di un secondo prisma per “annullare” la dispersione del primo dimostra che la forma oblunga è reversibile, confermando che la causa è intrinseca alla luce (3655-3657). 4. Misurazioni precise: Newton calcola angoli di incidenza e rifrazione, scoprendo che la differenza di rifrangibilità tra i raggi (31 minuti per il diametro solare) non giustifica la lunghezza dello spettro (2° 49’) (3665-3673). Questo lo porta a concludere che i raggi di luce hanno diversa rifrangibilità, un concetto rivoluzionario.

Il testo include anche dati tecnici (3666-3668): - Distanza prisma-parete: 22 piedi. - Lunghezza spettro: 13¼ pollici; larghezza: 2¾ pollici. - Angolo di deviazione: 44° 56’. - Angolo del prisma: 63° 12’. - Rapporto di rifrazione (seni): 20:31.

L’esperimento è descritto con figure illustrative (fig. 69-70), che mostrano come il secondo prisma ripristini la forma circolare dell’immagine (3660-3663). Newton esclude anche che la variazione dell’angolo di incidenza (entro 4-5 gradi) influenzi significativamente la posizione dei colori (3673), rafforzando l’ipotesi della diversa rifrangibilità dei raggi.

15 Esperimenti e teorie sulle proprietà della luce e dei colori: osservazioni da Newton e altri

Il testo presenta una serie di osservazioni e riflessioni, principalmente tratte dagli studi di Isaac Newton sull’ottica, con riferimenti a esperimenti condotti anche da Robert Hooke e altri scienziati del XVII secolo. L’analisi si concentra su fenomeni legati alla riflessione, trasmissione e percezione dei colori in relazione a materiali trasparenti e sottili, nonché sulla loro applicazione per spiegare i colori dei corpi naturali.

15.1 Comportamento dei colori in diverse condizioni di luce

Le frasi (3948)-(3955) descrivono come la percezione dei colori vari a seconda della luce incidente. Ad esempio: - “La cinabro (3949) alla luce rossa è moderatamente splendente, alla luce verde meno vivida, e alla luce blu ancora più tenue” (“V. Cinnabar in the red light is mod: refplendent, in the green light it is lefs fo, and in the blue light lefs dill”). - “L’indaco è più fortemente illuminato dalla luce violetto-blu, e il porro dalla luce verde” (3950). Questi passaggi evidenziano come la riflettività di un materiale dipenda dalla composizione spettrale della luce incidente. Newton sottolinea l’importanza di usare campioni con colori vividi e di confrontarli in condizioni controllate (3951), avvertendo che se la luce non è sufficientemente separata (ad esempio, con un prisma), i colori osservati saranno una mescolanza tra quelli del corpo e quelli della luce (3952). Un esempio pratico è il minio (piombo rosso), che illuminato con luce verde appare arancione o giallo, a seconda della composizione della luce stessa (3953)-(3955). Questo fenomeno è spiegato dalla predominanza di alcune lunghezze d’onda riflesse rispetto ad altre.

15.2 Variazione dei colori nei liquidi trasparenti

Le frasi (3956)-(3964) esplorano come lo spessore di un liquido trasparente influenzi la sua colorazione. Ad esempio: - “Un liquido rosso in un bicchiere conico, posto tra la luce e l’occhio, appare di un giallo pallido e diluito sul fondo, dove è sottile, mentre diventa arancione, poi rosso e infine rosso scuro man mano che lo spessore aumenta” (3957)-(3961). Questo effetto è attribuito alla diversa facilità con cui il liquido assorbe o trasmette le varie lunghezze d’onda: il violetto viene assorbito più facilmente, seguito dal blu e dal verde, mentre il rosso è trasmesso con maggiore difficoltà (3962). Un caso notevole è riportato da Edmond Halley, che osservò come la luce solare, filtrando attraverso l’acqua del mare a grandi profondità, apparisse rossa, mentre la luce riflessa dal basso assumesse una tonalità verde (3963)-(3964). Newton deduce che l’acqua marina riflette più facilmente il violetto e il blu, mentre trasmette il rosso a profondità maggiori.

15.3 Interazione tra liquidi colorati e trasparenza

Le frasi (3965)-(3970) descrivono un esperimento in cui due liquidi colorati (ad esempio, rosso e blu), se sovrapposti, possono bloccare completamente la trasmissione della luce, anche se singolarmente sono trasparenti. Questo fenomeno, osservato casualmente da Hooke con cunei di vetro riempiti di liquidi colorati (3967), è spiegato dal fatto che ogni liquido trasmette solo una parte dello spettro, e la sovrapposizione impedisce il passaggio di qualsiasi lunghezza d’onda (3966). Newton, pur non avendo ripetuto l’esperimento, ne riconosce la validità e suggerisce di usare liquidi con colori intensi per ottenere risultati chiari (3969)-(3970).

15.4 Meccanismi di assorbimento e riflessione nei corpi opachi

Le frasi (3971)-(3976) introducono l’idea che i corpi colorati riflettano o trasmettano selettivamente alcune lunghezze d’onda, assorbendo le altre. Ad esempio: - “L’oro in foglia, osservato in controluce, appare verde-bluastro, perché assorbe i raggi blu, riflettendo invece quelli gialli” (3972). Newton estende questo principio a liquidi e vetri che, a seconda dello spessore e della posizione dell’osservatore, possono apparire di colori diversi (3973). Egli ipotizza che anche i corpi apparentemente opachi siano in realtà trasparenti se ridotti a uno spessore sufficientemente sottile (3975)-(3976), suggerendo che la differenza tra opacità e trasparenza sia solo una questione di grado.

15.5 Osservazioni su lamine sottili e anelli di Newton

Le frasi (3983)-(4055) descrivono dettagliatamente gli esperimenti di Newton su lamine sottili (ad esempio, bolle di sapone, lastre di vetro o mica) e la formazione degli anelli colorati, oggi noti come anelli di Newton. Questi fenomeni si verificano quando la luce viene riflessa tra due superfici vicine, creando interferenze che generano bande di colore. Newton osserva che: - L’ordine dei colori negli anelli varia con lo spessore della lamina (3998)-(4004). Ad esempio, il primo anello visibile è composto da blu, bianco, giallo e rosso, con il blu molto tenue e il verde quasi assente. - La sequenza dei colori si ripete in cerchi concentrici, diventando sempre più pallida fino a scomparire nel bianco (4010). - Misurando i diametri degli anelli, Newton rileva che i quadrati dei diametri seguono una progressione aritmetica (1, 3, 5, 7, ecc. per gli anelli luminosi; 2, 4, 6, ecc. per quelli scuri) (4014)-(4015). Questo gli permette di calcolare lo spessore della lamina d’aria tra le lastre di vetro, stimato in circa 1/89000 di pollice per il primo anello scuro (4018). - Gli anelli appaiono diversi se osservati in luce riflessa o trasmessa (4020)-(4023), con una corrispondenza tra colori complementari (ad esempio, il bianco riflesso corrisponde al nero trasmesso, il rosso al blu, ecc.). - L’introduzione di acqua tra le lastre di vetro modifica la dimensione degli anelli, contraendoli rispetto a quelli formati dall’aria (4029). Newton ipotizza che questo effetto possa essere generalizzato a qualsiasi mezzo trasparente, con una relazione tra l’indice di rifrazione e la contrazione degli anelli (4030). - Un fenomeno curioso è la formazione di una macchia bianca che scompare quando l’acqua riempie lo spazio tra le lastre, suggerendo la presenza di un vuoto o di un mezzo più sottile dell’aria (4032)-(4038).

15.6 Applicazione delle osservazioni ai colori dei corpi naturali

Le frasi (4066)-(4109) mostrano come Newton utilizzi le sue scoperte per spiegare i colori dei corpi naturali. Egli sviluppa uno schema matematico (4067)-(4091) per determinare quali colori spettrali contribuiscono alla formazione dei colori osservati in lamine sottili, basandosi sulla progressione delle lunghezze d’onda e su una tabella che associa lo spessore della lamina ai colori prodotti (4093)-(4100). Ad esempio: - Un vetro sottile giallo sovrapposto a uno blu produce un viola intenso, poiché la somma degli spessori corrisponde a quello di un viola di terzo ordine (4104)-(4105). Newton applica questi principi per ipotizzare che i colori dei corpi naturali dipendano dalla dimensione delle particelle che li compongono e dalla loro capacità di riflettere o assorbire specifiche lunghezze d’onda (4102). Questo approccio rappresenta un tentativo pionieristico di collegare le proprietà ottiche dei materiali alla loro struttura microscopica.

16 Riflessioni e rifrazioni nella teoria ottica di Newton: fenomeni, ipotesi e implicazioni

Il testo analizzato, tratto con ogni probabilità da un commentario alle Opticks di Isaac Newton, esplora i meccanismi della riflessione e rifrazione della luce, presentando sia le osservazioni empiriche sia le ipotesi teoriche avanzate dal filosofo naturale. Le frasi fornite delineano una trattazione sistematica, che si sviluppa attorno a tre nuclei concettuali principali: la dipendenza della riflessione dalla densità dei mezzi, la natura corpuscolare e ondulatoria della luce, e l’interazione tra luce e materia come chiave per comprendere i colori e la struttura dei corpi.

16.1 La riflessione come funzione della densità dei mezzi contigui

Newton osserva che l’intensità della riflessione luminosa varia in base al potere rifrattivo dei mezzi a contatto. La riflessione è più forte tra aria e diamante (4111: “è più forte tra aria e diamante”) rispetto a quella tra aria e vetro comune o acqua, e si indebolisce ulteriormente se il corpo riflettente viene immerso in liquidi con potere rifrattivo maggiore (4114: “se [un corpo] viene immerso in liquidi di maggiore potere rifrattivo, la sua riflessione diventa molto più debole”). Questa relazione quantitativa suggerisce che la riflessione non sia un fenomeno superficiale casuale, ma dipenda da una discontinuità di densità tra i mezzi. Se due parti di un medesimo materiale (ad esempio, acqua divisa da una superficie immaginaria) sono a contatto, la riflessione è nulla (4115: “la riflessione al confine di queste due parti è inesistente”), poiché non vi è differenza di densità. Questa osservazione porta Newton a concludere che l’assenza di riflessione sensibile nei mezzi trasparenti omogenei (come vetro o acqua) sia dovuta all’uniformità di densità tra le loro parti contigue (4116).

Un corollario di questa teoria è che l’opacità dei corpi naturali derivi dalla moltitudine di riflessioni interne causate dalle loro parti trasparenti (4117: “la loro opacità nasce dalla moltitudine di riflessioni nelle loro parti interne”). L’autore cita esperimenti con microscopi e l’osservazione di corpi apparentemente opachi che, se sufficientemente sottili, diventano trasparenti (4119: “se applicati a un foro attraverso cui la luce entra in una stanza buia, appaiono manifestamente trasparenti”). Fanno eccezione i corpi metallici bianchi, che riflettono quasi tutta la luce sulla loro superficie esterna a causa della loro densità eccessiva (4120). Tuttavia, anche questi diventano trasparenti se ridotti in particelle minutissime, come dimostrato dalla loro dissoluzione in solventi.

16.2 La relazione tra dimensioni delle particelle e colore dei corpi

Newton estende le sue osservazioni sulle lamine sottili (come bolle di sapone o strati di vetro) alla struttura dei corpi naturali, proponendo che le dimensioni delle loro parti costituenti determinino i colori riflessi o trasmessi. Le lamine sottili riflettono o trasmettono selettivamente i raggi di un colore specifico in base al loro spessore (4128: “le parti trasparenti dei corpi […] riflettono raggi di un colore e trasmettono quelli di un altro”). Questa analogia viene applicata ai corpi naturali: ad esempio, le gocce di pioggia in formazione, coalescendo in globuli di dimensioni variabili, possono generare nuvole di diversi colori (4129-4131). La tabella citata (4134-4136) quantifica lo spessore di una lamina di vetro o acqua necessario per riflettere un dato colore, permettendo di stimare le dimensioni delle particelle costituenti un corpo in base al colore osservato.

Tuttavia, Newton riconosce una difficoltà pratica: determinare l’ordine del colore (cioè la sua posizione nella sequenza degli anelli di Newton) richiede un’analisi accurata della vividezza e della tonalità (4137-4138). L’autore suggerisce che, con il miglioramento dei microscopi, si potrebbero osservare direttamente queste particelle (4145-4146: “se i microscopi potessero ingrandire 3 o 4 mila volte, forse potremmo scoprire tutte [le particelle], tranne quelle che producono il nero”). Questa previsione riflette la convinzione newtoniana che la trasparenza dei corpi sia dovuta alla piccolezza delle loro parti e degli interstizi, troppo minuti per causare riflessioni interne (4127).

16.3 Critica alla teoria corpuscolare della riflessione e ipotesi alternative

Newton respinge l’idea comune che la riflessione sia causata dall’urto della luce contro le parti solide e impervie dei corpi, avanzando quattro argomenti chiave: 1. Simmetria della riflessione: La riflessione è altrettanto forte nel passaggio da vetro ad aria quanto da aria a vetro (4150-4151), il che rende improbabile che l’aria (meno densa) abbia più “parti riflettenti” del vetro. 2. Selettività cromatica: Un prisma può riflettere completamente i raggi blu e trasmettere quelli rossi alla stessa angolazione (4154), fenomeno inspiegabile se la riflessione dipendesse solo dall’urto contro parti solide (4155-4156: “perché i blu dovrebbero urtare tutte le parti solide e i rossi trovare pori sufficienti per essere trasmessi?”). 3. Comportamento delle lamine sottili: Queste riflettono e trasmettono selettivamente colori diversi nello stesso punto (4156), il che sarebbe impossibile se la riflessione dipendesse da un urto casuale contro parti solide o pori. 4. Regolarità della riflessione su superfici levigate: La lucidatura del vetro non elimina le irregolarità microscopiche (4163-4164), eppure la riflessione rimane regolare, suggerendo che la luce interagisca con una forza diffusa sulla superficie del corpo, non con punti specifici (4165: “la riflessione non è causata da un singolo punto, ma da una forza diffusa uniformemente sulla superficie”).

Newton propone quindi che la riflessione sia mediata da una potenza (forza) dei corpi, che agisce sulla luce a distanza (4166). Questa ipotesi è supportata dagli esperimenti sull’inflessione della luce (diffrazione), che dimostrano un’azione a distanza tra luce e materia. Tuttavia, egli ammette che non tutti i raggi che colpiscono le parti solide dei corpi vengono riflessi: alcuni vengono “soffocati” e assorbiti (4167), spiegando così perché i corpi trasparenti non appaiano opachi (4169) e perché il nero richieda l’assorbimento di molti raggi (4170).

16.4 La rifrazione come funzione della composizione chimica

Newton indaga anche la relazione tra potere rifrattivo e densità dei corpi, presentando una tabella (4187-4208) che elenca le proporzioni dei seni di incidenza/rifrazione, le densità specifiche e il potere rifrattivo di vari materiali. I dati rivelano che: - Materiali terrosi e alcalini (come vetro, cristallo, selenite) hanno poteri rifrattivi proporzionali alle loro densità, con poche eccezioni (4191-4194). - Sostanze oleose e solforose (come olio di lino, ambra, diamante) hanno un potere rifrattivo 2-3 volte maggiore rispetto alla loro densità (4223), suggerendo che la rifrazione dipenda principalmente dalla presenza di particelle solforose (4235-4236). - L’acqua ha un potere rifrattivo intermedio, coerente con la sua natura di sostanza mista (4224-4225), da cui derivano sia materiali organici (vegetali e animali) sia sali e vitrioli.

Questa analisi chimica anticipa l’idea che la composizione molecolare (in particolare la presenza di zolfo) influenzi le proprietà ottiche dei corpi, un’intuizione che Newton collega all’azione reciproca tra luce e materia (4237: “poiché ogni azione è reciproca, lo zolfo deve agire fortemente sulla luce”).

16.5 Ipotesi sulle “fasi” della luce e critiche successive

Per spiegare la riflessione e trasmissione alternata della luce nelle lamine sottili, Newton introduce l’ipotesi delle ”fasi di facile riflessione e trasmissione” (4243): i raggi di luce sarebbero predisposti, a intervalli regolari, a essere riflessi o trasmessi in base a uno stato intrinseco acquisito al momento dell’emissione dalla sorgente luminosa. Questa predisposizione sarebbe causata da vibrazioni di un mezzo etereo (4244), che interagirebbero con la luce durante il suo percorso.

Tuttavia, l’autore del testo (probabilmente un commentatore successivo) solleva obiezioni a questa ipotesi: 1. Dipendenza dallo spessore: Se le fasi fossero intrinseche ai raggi, la riflessione/trasmissione dipenderebbe solo dalla distanza dalla sorgente, non dallo spessore della lamina (4252). 2. Uniformità delle vibrazioni eteree: Se l’etere vibrasse uniformemente, tutti i raggi (indipendentemente dal colore) sarebbero influenzati allo stesso modo (4253). 3. Improbabilità delle fasi intrinseche: È difficile immaginare che i raggi, già di per sé estremamente piccoli, possano avere una struttura interna capace di vibrazioni così regolari (4269).

Vengono proposte alternative: - Teoria di Boscovich: I raggi avrebbero una forma elastica che oscilla durante il moto, con intervalli di riflessione/trasmissione dipendenti dalla velocità e dall’angolo di incidenza (4260-4267). - Ipotesi delle attrazioni/repulsioni: Le particelle dei corpi avrebbero intervalli alternati di attrazione e repulsione verso la luce, con lunghezze diverse per i diversi colori. La riflessione o trasmissione dipenderebbe dalla coincidenza di questi intervalli con lo spessore della lamina (4274-4277). Questa spiegazione, suggerita da John Michell, attribuisce il fenomeno alle proprietà intrinseche della materia piuttosto che a caratteristiche della luce.

16.6 Fenomeni delle “piastre spesse” e conferma dell’analogia con le lamine sottili

Newton estende le sue osservazioni alle piastre spesse (come specchi concavi), dove osserva anelli colorati simili a quelli delle lamine sottili, ma più grandi e tenui (4287-4288). Questi anelli dipendono dalla doppia riflessione sulla superficie anteriore e posteriore della piastra (4297-4298), confermando che il fenomeno non è limitato a strati sottili. La scoperta che anche piastre di vetro non argentato producono gli anelli (sebbene più debolmente) dimostra che il meccanismo è intrinseco al materiale, non al rivestimento riflettente (4297).

L’analogia tra i due fenomeni (piastre spesse e lamine sottili) porta Newton a concludere che la riflessione selettiva dei colori sia un principio generale, applicabile sia a scale microscopiche sia macroscopiche. Tuttavia, l’autore del testo nota che l’ipotesi delle fasi newtoniane non spiega adeguatamente perché la riflessione dipenda dallo spessore della piastra (4259), suggerendo che la luce debba penetrare nel materiale prima di essere riflessa, un’idea che solleva dubbi sulla sua plausibilità fisica.

16.7 Implicazioni filosofiche e metodologiche

Il testo riflette la tensione tra empirismo e ipotesi teoriche tipica del metodo newtoniano. Newton presenta le sue osservazioni come dati oggettivi, ma introduce ipotesi (come le fasi della luce) con cautela, dichiarando di non volerle imporre come verità assolute (4239: “professa di non voler insistere troppo su di essa”). Questa prudenza è evidente anche nella discussione sulla porosità dei corpi: Newton argomenta che la materia sia estremamente porosa (4174-4176), ma ammette che la sua struttura interna rimanga sconosciuta (4176: “ciò che è realmente la loro struttura interna non ci è ancora noto”).

Le critiche successive (come quelle di Boscovich o Michell) mostrano come le teorie newtoniane abbiano stimolato un dibattito che anticipa concetti della fisica moderna, come l’interazione luce-materia a livello quantistico o la dualità onda-particella. La tabella dei poteri rifrattivi (4187-4208) rappresenta inoltre un primo tentativo di quantificare le proprietà ottiche dei materiali, precorrendo studi successivi sulla spettroscopia e la chimica fisica.

17 L’infrazione della luce nelle osservazioni di Newton: un punto di svolta nella teoria ottica

Il testo esplora le ricerche di Isaac Newton sull’infrazione della luce (o diffrazione, termine introdotto successivamente), un fenomeno già osservato da Robert Hooke e Francesco Maria Grimaldi, ma sistematicamente indagato da Newton con un approccio sperimentale rigoroso e innovativo. Le osservazioni newtoniane, descritte nel Libro III delle Opticks, rappresentano un avanzamento cruciale rispetto alle interpretazioni precedenti, che attribuivano la formazione di ombre allargate e frange luminose alla semplice rifrazione atmosferica (4335-4336). Newton, invece, dimostra che tali effetti derivano da un’azione diretta dei corpi sui raggi luminosi, indipendente dal mezzo circostante (aria, acqua o vetro) e riconducibile a una forza di inflessione che agisce a distanza variabile dai bordi degli oggetti (4347-4348).

17.1 Metodologia sperimentale e risultati chiave

Newton adotta una procedura standardizzata per isolare il fenomeno: in una stanza oscurata, fa passare un fascio di luce solare attraverso un foro di dimensioni precise (ad es., 1/42 di pollice, 4342) e posiziona oggetti sottili (capelli, lame di coltello, graffi su vetro) nel percorso del raggio. Le osservazioni rivelano che: 1. Ombre allargate: L’ombra proiettata da un capello o da una lama risulta più ampia di quanto previsto dalla propagazione rettilinea della luce, suggerendo che i raggi siano deviati a distanza dall’oggetto. L’effetto è più marcato quando lo schermo ricevente è vicino all’oggetto e diminuisce con l’aumentare della distanza (4343-4346). 2. Frange colorate: Le ombre sono bordate da tre frange parallele di luce colorata, con intensità decrescente dall’interno verso l’esterno. L’ordine dei colori, osservabile solo con luce incidente obliqua, è: - Prima frangia: violetto, indaco, blu pallido, verde, giallo, rosso (4355). - Seconda e terza frangia: blu interno, giallo e rosso esterno (4356-4357). Le dimensioni delle frange seguono una progressione numerica (1, √2, √3 per le frange; stessa progressione per gli intervalli scuri), mantenendo proporzioni costanti a diverse distanze dall’oggetto (4358-4361). 3. Effetti di interferenza: Esperimenti con due lame di coltello parallele mostrano che, quando la distanza tra i bordi è minima (1/400 di pollice), la luce si divide in due “flussi” separati da un’ombra scura. Avvicinando ulteriormente le lame, le frange colorate appaiono solo prima che l’ombra si formi, per poi scomparire progressivamente (4378-4386). Newton deduce che: - I raggi più vicini ai bordi delle lame sono deviati maggiormente. - La distanza critica per la formazione della prima frangia è circa 1/800 di pollice (4388). - L’angolo di inflessione aumenta con l’avvicinamento delle lame (4394).

17.2 Interpretazione dei fenomeni e implicazioni teoriche

Newton interpreta i risultati come prova che la luce sia composta da particelle (corpuscoli) soggette a forze di attrazione/repulsione esercitate dai corpi. Le osservazioni portano a conclusioni fondamentali: - Separazione dei colori: Le frange colorate non derivano da una “modificazione” della luce bianca da parte dell’oggetto, ma dalla diversa inflessione dei raggi in base alla loro rifrangibilità. I raggi rossi (meno rifrangibili) sono deviati a distanze maggiori rispetto ai violetti (più rifrangibili), spiegando le differenze nelle dimensioni delle frange (4414-4417). - Meccanismo di inflessione: Newton ipotizza che i raggi siano piegati più volte (come un “anguilla”) passando vicino ai bordi, generando le tre frange osservate (4427). Questa idea anticipa concetti di interferenza e diffrazione, sebbene Newton non sviluppi una teoria ondulatoria. - Relazione con riflessione e rifrazione: Nelle Optical Queries (4422-4429), Newton suggerisce che inflessione, riflessione e rifrazione siano manifestazioni di un unico principio fisico (forze di attrazione/repulsione), agendo in modo diverso a seconda delle condizioni. Questa visione unificata è formalizzata nei Principia, dove dimostra che: - La rifrazione può essere spiegata da un’attrazione del mezzo più denso, che aumenta la velocità della luce (4442). - La riflessione deriva da una repulsione prevalente, con angoli di incidenza e riflessione uguali (4443). - La luce non può essere un’onda in un mezzo fluido, poiché le pressioni non si propagano in linea retta (4444-4447).

17.3 Limiti e aperture

Newton riconosce che le sue osservazioni sono incomplete (4339, 4420) e non riesce a determinare con precisione il meccanismo di inflessione. Tuttavia, i dati sperimentali (misure precise di distanze, angoli e progressioni numeriche) e le ipotesi formulate gettano le basi per future ricerche, influenzando sia la teoria corpuscolare che, indirettamente, quella ondulatoria. Le Optical Queries (4422-4429) pongono domande ancora aperte, come: - L’azione a distanza dei corpi sulla luce (4423). - La relazione tra rifrangibilità e inflessione (4425). - La possibilità che i raggi siano deviati prima di raggiungere un corpo (4429).

17.4 Dati e termini specifici

17.5 Contraddizioni o ambiguità

18 Analisi storica e concettuale del telescopio Cassegrain e dell’opposizione alla teoria newtoniana della luce

Il testo esplora due temi principali: l’evoluzione del telescopio Cassegrain e la controversia intorno alla teoria newtoniana della luce, con particolare attenzione alle resistenze incontrate e alle scoperte successive.

18.1 Il telescopio Cassegrain: vantaggi teorici e limiti pratici

Il telescopio progettato da Laurent Cassegrain (4603) presentava vantaggi teorici significativi rispetto ad altre configurazioni, come quella di Gregory. La sua struttura più corta e l’uso di uno specchio convesso per disperdere i raggi avrebbero dovuto ampliare l’immagine prodotta dallo specchio concavo principale. Tuttavia, nonostante le potenzialità, il progetto incontrò diverse critiche e difficoltà pratiche. Newton (4604) sollevò obiezioni che, sebbene condivise anche per il telescopio di Gregory, non ne impedirono il successo nelle mani di abili artigiani. Il matematico Smith condusse calcoli comparativi sulle capacità di ingrandimento dei telescopi di Newton e Cassegrain, pubblicati in Smith’s Opticks (4604).

James Short (4605) tentò di costruire telescopi secondo il modello Cassegrain, ma nonostante la notevole capacità di ingrandimento in rapporto alla lunghezza, la scarsa luminosità rendeva difficile ottenere immagini sufficientemente nitide. Un dato storico rilevante (4606) è il ritardo di trent’anni nell’applicazione pratica della teoria di Newton, nonostante il suo promettente apparato teorico. Il primo telescopio di questo tipo di lunghezza considerevole fu realizzato da John Hadley solo nel

18.2 L’opposizione alla teoria newtoniana della luce

La teoria di Newton sulla diversa rifrangibilità dei raggi luminosi e sull’invarianza dei colori associati a ciascun raggio (4616) incontrò una forte opposizione, nonostante le prove sperimentali iniziali fossero decisive. Questa resistenza è sorprendente, dato che le scoperte newtoniane rappresentavano un reale avanzamento rispetto alle ipotesi precedenti, nessuna delle quali godeva di particolare credito tra i filosofi (4617). Gli oppositori principali non erano sostenitori di teorie alternative, ma spesso individui che, non avendo contribuito con idee proprie, cercavano visibilità attraverso la critica (4618, 4622-4623).

Newton stesso fu profondamente infastidito dalle controversie, tanto da ritardare la pubblicazione della sua Opticks fino al 1704, pubblicandola solo in inglese e con la richiesta esplicita di non tradurla senza il suo permesso (4624). Questo atteggiamento contribuì a renderlo più riservato e meno comunicativo fino alla fine della sua vita (4625).

Tra gli oppositori più accaniti vi fu Robert Hooke (4626-4629), che aveva dedicato particolare attenzione allo studio della luce e dei colori. Hooke accusò Newton di plagio, sostenendo che le sue idee fossero derivate dalle osservazioni di Hooke stesso, come l’inflessione dei raggi luminosi e la produzione di colori da parte di corpi sottili (4633-4634). Newton rispose con modestia, riconoscendo il contributo di Hooke ma sottolineando che le sue conclusioni erano frutto di esperimenti indipendenti (4634-4635).

Anche tra gli stranieri, la teoria newtoniana incontrò resistenze. Padre Pardies ritirò le sue obiezioni dopo essere stato convinto dei propri errori, mentre Mariotte non riuscì a replicare gli esperimenti di Newton (4636). Leibniz, editore degli Acta Eruditorum, chiese a Newton di chiarire le difficoltà sollevate da Mariotte, portando Newton a far ripetere gli esperimenti da Desaguliers con successo (4644-4645). Successivamente, Rizetti tentò di confutare la teoria newtoniana, ma fu efficacemente contrastato da Richter e Desaguliers, che ripeterono gli esperimenti con risultati coerenti (4646-4647). Dopo il 1728, l’opposizione alla teoria newtoniana cessò quasi del tutto, consolidandone l’accettazione generale (4647).

Il testo riporta anche una serie di esperimenti condotti da Desaguliers per dimostrare la validità della teoria newtoniana (4648-4677). Questi esperimenti, che coinvolgono prismi e la rifrazione della luce, mostrano come l’attrazione reciproca tra superfici di prismi vicini possa annullare la deviazione dei raggi luminosi, confermando che la riflessione avviene sotto la superficie e non al suo interno (4657-4659, 4672-4676). Inoltre, Desaguliers dimostrò che i raggi più rifrangibili (come il violetto) sono deviati più facilmente rispetto a quelli meno rifrangibili (come il rosso), a causa della minore quantità di moto delle particelle che li compongono (4665-4668).

18.3 Scoperte successive a Newton: la natura della luce e i fosfori

Il testo sottolinea come, contrariamente alla percezione comune, il periodo successivo a Newton sia stato ricco di scoperte significative nel campo della luce e dei colori (4685-4689). Tra queste, spicca l’ipotesi di Leonhard Euler, che riprese e difese la teoria ondulatoria di Huygens, secondo cui la luce consiste in vibrazioni propagate attraverso un mezzo etereo (4707-4709). Euler avanzò diverse obiezioni alla teoria corpuscolare di Newton, tra cui la difficoltà di spiegare come le particelle luminose possano attraversare corpi trasparenti senza comprometterne la solidità (4714-4715). Inoltre, propose una nuova spiegazione per l’origine dei colori nei corpi opachi, suggerendo che questi emettano luce di un colore specifico in risposta alla luce incidente (4716-4717).

Le obiezioni di Euler furono confutate da Thomas Melville, che sottolineò come la teoria newtoniana fosse supportata da una vasta gamma di esperimenti, mentre quella di Euler non trovasse riscontro nei fenomeni osservati (4724). Melville evidenziò che, secondo l’ipotesi di Euler, un corpo illuminato da luce monocromatica dovrebbe apparire di un colore intermedio tra quello della luce e il suo colore naturale, cosa che non accade nella realtà (4725). Inoltre, Melville spiegò che la doppia riflessione osservata nei corpi opachi può essere attribuita alla riflessione della luce sia sulla superficie anteriore che su quella posteriore delle particelle trasparenti che li compongono (4731-4732).

Un altro tema trattato è la scoperta dei fosfori, sostanze capaci di assorbire, trattenere ed emettere luce. La scoperta casuale di questa proprietà nel “pietra di Bologna” da parte del calzolaio Vincenzo Casciarolo intorno al 1630 (4746) aprì un nuovo campo di indagine. La pietra, una volta calcinata, emetteva luce dopo essere stata esposta alla luce solare (4744-4747). Questa scoperta attirò l’attenzione di numerosi filosofi, tra cui Athanasius Kircher, che propose una spiegazione alternativa basata sull’assorbimento di un vapore luminoso presente nell’aria (4758).

Successivamente, furono scoperti altri fosfori, come quello di Baldwin, ottenuto dalla calcinazione del gesso (4760-4761), e una sostanza simile trovata vicino a Berna (4821). Du Fay estese queste osservazioni, scoprendo che molte sostanze, tra cui topazi, diamanti e altre pietre preziose, potevano acquisire proprietà fosforescenti dopo essere state calcinate o trattate con acidi (4826-4833). Questi studi portarono a conclusioni contrastanti: mentre alcuni, come Zanotti, ritenevano che i fosfori emettessero luce propria “accesa” dalla luce esterna (4808), esperimenti successivi di Beccaria dimostrarono che i fosfori emettono esattamente la stessa luce che hanno assorbito, supportando così la teoria corpuscolare della luce (4810).

19 Esperimenti e scoperte sulla fosforescenza nel XVIII secolo

Il testo esplora le ricerche settecentesche sulla fosforescenza, con particolare attenzione al fosforo bolognese e alle sue varianti artificiali. Le osservazioni si concentrano su tre figure chiave: Du Fay, Margraaf e Canton, i cui esperimenti rivelano proprietà e limiti dei materiali fosforescenti.

19.1 Proprietà e limiti dei materiali fosforescenti

Le prime osservazioni (4885) evidenziano come la fosforescenza non sia un fenomeno universale: “le pelli di diversi animali vivi e le sue stesse dita non sempre [emettevano luce]. In un caso, quando faceva molto freddo, la sua mano divenne insolitamente luminosa”. La luce assorbita dipendeva da condizioni ambientali: il ghiaccio e la neve, ad esempio, “brillavano in modo eccellente”, mentre l’argilla umida assorbiva poca luce (4885). Margraaf (4886) identificò nei materiali fosforescenti naturali (come la pietra di Bologna) la presenza di “acido vitriolico unito a una terra alcalina o calcarea”, un principio che si accordava con la preparazione artificiale di Canton.

19.2 La preparazione del fosforo artificiale di Canton

Canton sviluppò un metodo per produrre un fosforo artificiale “superiore a qualsiasi sostanza naturale” (4902), descritto in dettaglio (4903-4905): 1. Calcinazione: gusci di ostrica venivano bruciati per mezz’ora, polverizzati e setacciati. 2. Miscela: tre parti di questa polvere venivano mescolate con una parte di “fiori di zolfo” e riscaldate in un crogiolo per almeno un’ora. 3. Raccolta: il prodotto finito, una polvere bianca, veniva conservato in una fiala asciutta.

Questo fosforo, esposto alla luce solare per pochi secondi, emetteva una luminosità sufficiente a “leggere l’ora su un orologio” (4906) e poteva essere usato per rappresentare oggetti celesti (4907-4908), come Saturno o le fasi lunari, applicandolo su figure di legno bagnate con albume d’uovo.

19.3 Esperimenti sulla durata e resistenza della fosforescenza

Canton condusse test per verificare la resistenza del fosforo a condizioni estreme: - Esposizione prolungata alla luce solare: un campione esposto per un anno alla luce diretta del sole (4916) mantenne la stessa luminosità di uno conservato al buio (4918), smentendo l’ipotesi di Lemery che la luce solare danneggiasse il materiale. Canton attribuì l’effetto negativo all’umidità, non alla luce (4918). - Resistenza all’umidità: il fosforo perdeva luminosità se esposto all’acqua (4920), diventando scuro e inattivo dopo un anno (4921). L’alcol comune accelerava il degrado, mentre l’etere non aveva effetti (4928-4930).

19.4 Il ruolo del calore nell’emissione di luce

Gli esperimenti di Beccarius, Margraaf e Canton dimostrarono che il calore “promuove l’espulsione della luce precedentemente assorbita” (4931). Beccarius osservò che un diamante fosforescente, immerso in acqua fredda e poi riscaldato in bocca, riacquistava luminosità (4942-4943). Tuttavia, il calore non generava luce ex novo: senza previa esposizione alla luce, il materiale non brillava (4944). Canton confermò che il fosforo, una volta esaurita la luce assorbita, non emetteva più luminosità anche se riscaldato (4966-4969), ma poteva riacquistarla se esposto nuovamente alla luce (4980).

19.5 Effetti della luce sulla materia

Il testo riporta osservazioni sulla capacità della luce di alterare la struttura interna dei materiali: - Cambiamenti di colore: Duhamel notò che il succo di un mollusco esposto alla luce solare diventava viola (4992), mentre Beccarius osservò che la luna cornea (un composto di argento) assumeva una tonalità violetta (4995). Schulze dimostrò che l’argento disciolto in acido nitrico cambiava colore se esposto alla luce (4997-4998), un fenomeno che anticipava la fotografia. - Degrado dei tessuti: Bonzius espose nastri colorati alla luce solare e osservò che il viola e il rosa sbiadivano rapidamente, mentre il giallo e il verde chiaro rimanevano inalterati (5018). L’esperimento in un ambiente privo d’aria confermò che la luce, non l’ossigeno, causava il degrado (5020).

19.6 Conclusioni e implicazioni teoriche

Gli esperimenti suggeriscono che la luce sia una “sostanza reale, composta da particelle emesse da corpi luminosi” (4985), in grado di interagire con la materia. Il calore agisce come catalizzatore per l’emissione di luce, ma non ne è la fonte primaria. Le osservazioni di Canton, in particolare, rafforzano l’idea di una “forte attrazione tra la luce e le particelle dei corpi naturali” (4959), un concetto che anticipa teorie successive sulla natura corpuscolare della luce.

20 L’osservazione dell’aberrazione stellare e la misurazione della velocità della luce in James Bradley

Il testo descrive il percorso di ricerca di James Bradley, astronomo inglese, che tra il 1725 e il 1728 condusse osservazioni sistematiche sulle variazioni apparenti nella posizione delle stelle, culminate nella scoperta dell’aberrazione stellare e nella prima misurazione accurata della velocità della luce. Le frasi fornite documentano sia il processo empirico che la formulazione teorica di Bradley, offrendo una testimonianza storica di rilievo per la storia dell’astronomia e della fisica.

20.1 Dalla scoperta empirica alla formulazione di una legge generale

Bradley iniziò le osservazioni con l’obiettivo di verificare l’ipotesi di una nutazione dell’asse terrestre (5172), ma presto notò anomalie nelle posizioni stellari che non potevano essere spiegate da questo fenomeno. Le sue prime osservazioni rivelarono che le stelle vicine al coluro solstiziale (il cerchio massimo celeste passante per i poli dell’eclittica e i solstizi) mostravano uno spostamento massimo in declinazione quando il Sole si trovava vicino agli equinozi (5173). Tuttavia, estendendo le osservazioni ad altre stelle, Bradley identificò una legge generale: ogni stella raggiungeva la sua massima declinazione apparente (verso nord o sud) quando transitava al meridiano alle 6:00, sia di mattina che di sera (5174). Questo comportamento era indipendente dalla posizione della stella rispetto all’eclittica: tutte le stelle mostravano un moto apparente verso sud durante il giorno e verso nord durante la notte, con un picco di spostamento alle 6:00 (5175).

Un’analisi più dettagliata rivelò che l’entità massima della variazione di declinazione era proporzionale al seno della latitudine eclittica della stella (5176). Questa relazione suggerì a Bradley una possibile regolarità matematica, ma l’ipotesi non trovò conferma immediata per tutte le stelle osservate. Le discrepanze riscontrate lo indussero a sospendere ulteriori indagini fino a quando non avesse raccolto una serie completa di osservazioni annuali, necessarie per valutare l’affidabilità degli strumenti e l’eventuale presenza di errori sistematici (5177-5181).

20.2 L’ipotesi dell’aberrazione stellare e la velocità della luce

Dopo un anno di osservazioni, Bradley confrontò i dati e confermò le leggi generali del fenomeno (5182). Escluse che la causa potesse essere una nutazione dell’asse terrestre (5183) o variazioni nella direzione del filo a piombo dello strumento (5184), così come effetti di rifrazione atmosferica (5185). La spiegazione emerse infine dall’ipotesi che i fenomeni osservati fossero dovuti alla combinazione del moto progressivo della luce e del moto annuo della Terra nella sua orbita (5186).

Bradley elaborò un modello geometrico per descrivere l’effetto: se la luce impiega un tempo finito per raggiungere l’osservatore, la posizione apparente di una stella dipende dalla direzione del moto terrestre rispetto alla linea di vista. Immaginando un raggio di luce che cade perpendicolarmente su una linea BD (5191-5192), se l’occhio si muove da B verso A con una velocità tale che il rapporto tra la velocità della luce (CA) e quella dell’occhio (BA) sia costante, la direzione apparente della stella risulterà inclinata rispetto alla sua posizione reale. Questo effetto, noto come aberrazione stellare, produce uno spostamento angolare massimo quando la Terra si muove perpendicolarmente alla linea di vista (5193-5203).

20.3 Misurazione della velocità della luce e implicazioni teoriche

Bradley applicò il modello all’osservazione di γ Draconis, una stella vicina al polo dell’eclittica. Calcolò che, se la velocità della luce fosse 210 volte superiore a quella della Terra nella sua orbita, lo spostamento massimo osservato (circa 20,2 secondi d’arco) sarebbe coerente con i dati (5210-5211). Da questa proporzione, dedusse che la luce impiega 8 minuti e 13 secondi per percorrere la distanza Sole-Terra (5213), un valore in accordo con le stime precedenti (tra 7 e 11 minuti) derivate dalle eclissi dei satelliti di Giove (5212).

Le osservazioni confermarono che la velocità della luce era costante per tutte le stelle, indipendentemente dalla loro luminosità o distanza apparente (5218-5219), e che la luce riflessa manteneva la stessa velocità di quella diretta (5217). Questo risultato rafforzò l’ipotesi corpuscolare della luce, sebbene Bradley non si pronunciasse esplicitamente sulla natura fisica del fenomeno.

20.4 Dibattiti successivi e confutazioni

Il testo riporta anche le critiche e le alternative teoriche avanzate da altri scienziati. Thomas Melville propose che i diversi colori della luce potessero avere velocità differenti al momento dell’emissione, spiegando così la diversa rifrangibilità dei raggi (5220-5222). Tuttavia, questa ipotesi fu confutata da osservazioni sperimentali, tra cui quelle di John Dollond, che dimostrarono come la rifrangibilità dipendesse da proprietà intrinseche dei raggi e non dalla loro velocità (5250-5255). Anche il Marchese de Courtivron e Pieter van Musschenbroek avanzarono teorie simili, ma senza trovare conferme empiriche (5228-5247).

20.5 Metodologia e strumentazione

Il resoconto evidenzia l’approccio metodico di Bradley, basato su: - Osservazioni prolungate (un anno intero) per escludere errori strumentali o stagionali. - Modellizzazione geometrica per spiegare il fenomeno senza presupporre cause fisiche non verificate. - Confronto con dati indipendenti (eclissi dei satelliti di Giove) per validare i risultati.

Le frasi (5264-5282) introducono poi il lavoro di Pierre Bouguer sulla misurazione della luce riflessa, ma questo tema esula dall’argomento principale di Bradley e non viene approfondito nel testo fornito.

20.6 Significato storico e concetti chiave

  1. Aberrazione stellare: fenomeno ottico dovuto al moto della Terra e alla velocità finita della luce, che produce uno spostamento apparente delle stelle. La sua scoperta fornì la prima prova diretta del moto terrestre e confutò definitivamente la teoria tolemaica.
  2. Velocità della luce: Bradley ne fornì una misura precisa (299.792 km/s, seppur non espressa in unità moderne), migliorando le stime precedenti e aprendo la strada a successive determinazioni.
  3. Metodo scientifico: il testo illustra un esempio paradigmatico di indagine empirica, in cui l’osservazione sistematica precede la formulazione teorica, e le ipotesi vengono verificate attraverso dati quantitativi.
  4. Interdisciplinarità: la scoperta collegò astronomia, ottica e meccanica celeste, dimostrando come fenomeni apparentemente distinti potessero essere spiegati da un unico principio fisico.

Le ambiguità presenti nel testo riguardano principalmente le ipotesi alternative sulla natura della luce (velocità differenziata per colore), che furono successivamente superate da evidenze sperimentali. I dati specifici riportati includono: - Lo spostamento massimo di 20,2 secondi d’arco per γ Draconis (5210). - Il rapporto 10.210:1 tra velocità della luce e velocità orbitale terrestre (5211). - Il tempo di percorrenza Sole-Terra: 8’13” (5213).

21 Riflessione della luce: osservazioni quantitative e fenomeni correlati

Il testo esplora le ricerche sulla riflessione della luce condotte da un autore non esplicitamente nominato (ma riconducibile a Pierre Bouguer, come suggeriscono i riferimenti a Theoria e Traité d’Optique), con particolare attenzione alle variazioni dell’intensità riflessa in funzione dell’angolo di incidenza e della natura delle superfici. Le osservazioni sono supportate da dati quantitativi, tabelle comparative e ipotesi teoriche, offrendo una testimonianza storica sia delle metodologie sperimentali del XVIII secolo sia delle prime formalizzazioni matematiche dei fenomeni ottici.

Variazione dell’intensità riflessa con l’angolo di incidenza Il nucleo del testo (5338-5341) descrive come la riflessione della luce vari drasticamente a seconda dell’angolo di incidenza, un fenomeno osservato sia su superfici trasparenti che opache. Ad esempio, nel caso del marmo nero (5340), la riflessione raggiunge il 60% dei raggi incidenti (600 su 1000) con un angolo di 3°35’, ma scende al 2,3% (23 su 1000) con un angolo di 80°. Questa disuguaglianza è meno marcata nei metalli (5342), dove la differenza massima tra angoli piccoli e grandi non supera un ottavo o un nono del totale. Le misurazioni sono riportate in dettaglio per il marmo nero e per specchi metallici, evidenziando come la riflessione sia massima agli angoli più piccoli e decresca progressivamente all’aumentare dell’angolo (5341).

Per l’acqua (5343-5355), il testo sottolinea una differenza ancora più sorprendente: a piccoli angoli di incidenza, la riflessione può avvicinarsi a quella del mercurio (5344-5345), mentre a 90° (incidenza perpendicolare) riflette solo 1/55 o 1/60 della luce incidente (5354). Questa disparità è quantificata in una tabella (5359-5366) che elenca la percentuale di raggi riflessi (su 1000) per angoli di incidenza compresi tra 1° e 90°. Ad esempio: - A 1°: 720 raggi riflessi. - A 10°: 333 raggi. - A 40°: 34 raggi. - A 80°: 18 raggi. Una tabella analoga (5366-5372) riporta i dati per uno specchio di vetro non argentato, mostrando una tendenza simile ma con valori assoluti inferiori (es. 584 raggi riflessi a 2°, 25 a 80°).

Interazioni tra riflessione e trasparenza Il testo affronta anche il comportamento della luce all’interfaccia tra due mezzi, come nel caso di un recipiente contenente acqua e mercurio (5373). A grandi angoli di incidenza, l’immagine riflessa dall’acqua scompare perché la sua luminosità diventa 60-80 volte inferiore a quella del mercurio (5376). Tuttavia, abbassando l’angolo di osservazione, la riflessione dall’acqua aumenta fino a eguagliare quella del mercurio a 10° (5377-5378). Questo fenomeno è spiegato con la doppia riflessione: parte della luce riflessa dal mercurio viene ulteriormente riflessa dalla superficie inferiore dell’acqua, riducendo la luminosità complessiva del mercurio a 333 raggi su 1000 (5378).

Un aspetto peculiare è la riflessione interna (5383-5393), osservata quando la luce passa da un mezzo più denso (es. acqua) all’aria. A piccoli angoli di incidenza, la maggior parte dei raggi viene riflessa, rendendo la superficie opaca dall’interno (5383). Questo effetto cessa bruscamente oltre un angolo critico (es. 41°32’ per l’acqua, 5399), dove la riflessione diminuisce e la trasparenza aumenta. Il testo collega questo fenomeno alla legge di Snell (5384-5386), spiegando che oltre un certo angolo (dove il seno dell’angolo di rifrazione supererebbe il raggio), la riflessione diventa totale. Questa proprietà era già nota per i prismi di vetro (5396-5398), utilizzati da Newton nei suoi telescopi, ma Bouguer ne fornisce una quantificazione dettagliata.

Meccanismi teorici e assorbimento della luce Bouguer introduce una nuova ipotesi sull’assorbimento della luce (5391-5392): contrariamente all’idea di Newton che i raggi si estinguano solo urtando le parti solide dei corpi, le sue osservazioni suggeriscono che l’estinzione avvenga sulle superfici, probabilmente per lo stesso meccanismo che governa riflessione, rifrazione e inflessione. Questa teoria è supportata da esperimenti con lastre di cristallo (5400-5405), dove la riflessione interna risulta leggermente più intensa di quella esterna (es. 27-28 volte più debole a 75° contro 26 volte per la riflessione esterna, 5404). Inoltre, l’immagine riflessa internamente appare più rossastra (5405), un dettaglio che potrebbe suggerire effetti di dispersione.

Analisi delle superfici opache Il testo si concentra poi sulle superfici opache (5406-5424), modellizzate come insiemi di piccoli piani inclinati (5419). Attraverso misurazioni su argento, gesso e carta olandese (5408-5414), Bouguer quantifica la luce riflessa a diversi angoli e deduce la distribuzione delle inclinazioni dei micro-piani. Ad esempio: - A 75°, l’argento riflette 802 raggi su 1000, il gesso 762, la carta 971. - A 3°, i valori scendono rispettivamente a 352, 332 e 203. Una tabella derivata (5420-5424) mostra la distribuzione delle inclinazioni dei micro-piani (es. per l’argento, 777 piani su 1000 sono inclinati di 15° rispetto alla superficie generale). Questa modellizzazione permette di spiegare fenomeni come la maggiore luminosità dei bordi dei pianeti (5432), attribuita a una distribuzione diversa dei micro-piani rispetto ai materiali terrestri.

Assorbimento e applicazioni astronomiche Bouguer calcola anche l’assorbimento della luce da parte delle superfici opache (5434-5445). Ad esempio, il gesso assorbe circa 3/5 dei raggi che dovrebbero essere riflessi a 77° (5434). Estendendo queste osservazioni ai corpi celesti, stima che la Luna assorba 172.000-204.100 raggi su 000 ricevuti (5445). Il testo si conclude con una generalizzazione geometrica (5446-5448): pur considerando le irregolarità delle superfici come piani medi, si riconosce che la loro curvatura e disposizione creano effetti di fuoco reale o immaginario, con i raggi riflessi che divergono dopo l’interazione. Solo una minima parte dei raggi viene riflessa tra le asperità stesse, e questa frazione è probabilmente estinta dal corpo (5448).

22 Analisi delle misurazioni ottiche e delle proprietà rifrattive dei fluidi nel XVIII secolo

Il testo presenta una raccolta di dati sperimentali sulla potere rifrattivo di vari fluidi e sostanze, condotti da Euler, Hauksbee e Newton, con particolare attenzione alle misurazioni comparative e alle metodologie utilizzate. Le informazioni sono organizzate in tabelle e osservazioni che riflettono lo stato della ricerca ottica nel XVIII secolo, con un focus su metodi di misurazione, variabilità dei risultati e influenza di fattori esterni come la temperatura.

22.1 Contesto storico e metodologico

Le misurazioni risalgono al 1761-1762 e sono riportate in un contesto di confronto tra le osservazioni di Euler e quelle di altri scienziati, come Hauksbee e Newton. Il testo sottolinea come Euler abbia rielaborato i dati di questi ultimi per uniformarli ai propri standard, evidenziando discrepanze e possibili errori sperimentali. Ad esempio, si nota che: - “M. Euler charges Mr. Haukfbee with inaccuracy” (6086), criticando la sovrastima del potere rifrattivo dello spirito di vino rispetto a Newton, nonostante quest’ultimo avesse usato un campione altamente rettificato. - “He also thinks Mr. Haukfbee mistaken in making the refractive power of the white of egg less than that of French brandy” (6087), mentre Euler, attraverso esperimenti ripetuti, aveva riscontrato valori equivalenti a quelli dello spirito di vino rettificato.

La metodologia descritta prevede l’uso di coppie di menischi (lenti concave-convesse) per misurare la rifrazione, con dati espressi come rapporto tra il seno dell’angolo di incidenza e quello di rifrazione (es. “the fine of the angles of incidence will be to that of refraction as” seguito da valori numerici). Le misurazioni sono state effettuate con un termometro di Réaumur, che fissava il punto di ebollizione dell’acqua a 80 gradi, e sono riportate temperature di riferimento (es. “Reaumur’s Thermometer being 31 degrees above the freezing point”, 6070).

22.2 Classificazione dei fluidi e delle loro proprietà rifrattive

Il testo elenca una gamma di sostanze suddivise in categorie, con i relativi valori di rifrazione. I dati sono presentati in tabelle comparative (6069, 6078-6080, 6084-6087) e accompagnati da osservazioni qualitative.

22.2.1 1. Acque e soluzioni saline

22.2.2 2. Liquori alcolici e bevande fermentate

22.2.3 3. Oli e sostanze oleose

Gli oli presentano i valori più alti di rifrazione, avvicinandosi a quelli del vetro: - Oli vegetali: da 1,4524 (olio di cera) a 1,5443 (olio di sassofrasso) (6079-6080). - Oli essenziali: l’olio di trementina raggiunge 1,4833, mentre l’olio di cannella arriva a 1,5340 (6080). - Oli minerali: l’olio di vetriolo (acido solforico) ha un valore di 1,4262 (6079).

22.2.4 4. Altre sostanze

22.3 Influenza della temperatura sulle proprietà ottiche

Euler indaga l’effetto del calore sulla rifrazione, un aspetto trascurato da Newton per limiti metodologici. Gli esperimenti (6106-6136) mostrano che: - Lenti e menischi: un aumento di 66 gradi Réaumur (da 80 a 145) riduce la distanza focale di una lente da 16,5 a 16 pollici (6108-6109). - Acqua e soluzioni: - L’acqua di pozzo riscaldata da 3 gradi sotto zero a 30 sopra fa variare la distanza focale da 37,56 a 31,44 pollici (6126-6129). - Il brandy francese riscaldato da 3 sotto zero a 30 sopra aumenta la distanza focale di 7,13 pollici (6132-6134). - Una soluzione di sale roccioso mostra un aumento di 2 pollici nella distanza focale con lo stesso intervallo termico (6136-6137).

Questi risultati suggeriscono che il calore aumenta il potere rifrattivo dei fluidi, un fenomeno quantificato per la prima volta in modo sistematico.

22.4 Osservazioni chiave e contraddizioni

  1. Discrepanze tra scienziati:
    • Euler contesta i dati di Hauksbee su albume d’uovo e aceto distillato, attribuendo le differenze a errori sperimentali (6087, 6091).
    • Newton aveva ipotizzato un effetto della temperatura, ma la sua metodologia non era sufficientemente precisa (“his method […] was not sufficiently accurate”, 6106).
  2. Regolarità e anomalie:
    • Nessuna sostanza ha un potere rifrattivo inferiore all’acqua piovana (“no transparent substance […] less than that of rain water”, 6092).
    • Assenza di sostanze intermedie tra aria e acqua (“no substance that has an intermediate refractive power”, 6093).
    • I liquori alcolici hanno un range ristretto (1,34–1,37), mentre gli oli superano 1,45 (6095, 6079).
  3. Termini e unità di misura:
    • Scrupoli (unità di peso farmaceutica, ~1,296 g) e once sono usati per le concentrazioni saline.
    • Gradi Réaumur (scala termometrica del XVIII secolo) sono convertiti in riferimenti moderni (es. 80° Réaumur = 100°C).
    • Distanze focali sono espresse in pollici (es. “focal distance of 16 inches”, 6108).

22.5 Dati peculiari e note tecniche

22.6 Conclusioni implicite

Il testo documenta un momento di transizione nella storia dell’ottica, in cui: - Si passa da osservazioni qualitative (Newton) a misurazioni quantitative sistematiche (Euler). - Si evidenzia l’importanza di standardizzare le condizioni sperimentali (temperatura, purezza dei campioni). - Si gettano le basi per lo studio delle relazioni tra composizione chimica e proprietà ottiche, anticipando sviluppi successivi in spettroscopia e chimica fisica.

23 Analisi degli esperimenti sull’origine dei colori nelle lamine sottili: osservazioni di Abbe Mazeas e M. Du Tour

Il testo riporta una serie di esperimenti condotti da Abbe Mazeas e successivamente ripresi da M. Du Tour, volti a indagare l’origine dei fenomeni cromatici osservabili in lamine sottili di vetro o altri materiali. Le osservazioni si concentrano su due configurazioni principali: lastre piane parallele e lenti convesse, già studiate da Newton, ma con risultati che mettono in discussione le sue ipotesi.

Comportamento dei colori in risposta al calore e alla pressione Mazeas osserva che, riscaldando lastre di vetro parallele, i colori visibili (6337) “ereditati l’uno dall’altro, quando erano paralleli all’orizzonte” si ritirano verso i bordi, restringendosi fino a diventare linee impercettibili (6339). Il fenomeno è reversibile: rimuovendo la fiamma, i colori tornano gradualmente alle loro posizioni originarie (6338, 6340). L’effetto è attribuito all’espansione termica del vetro, che altera la distanza tra le lastre (6343). Tuttavia, la violenza del calore può deformare permanentemente i vetri (6341), e Mazeas descrive con enfasi il movimento dei colori “che scivolavano sulla superficie del vetro, inseguiti dalla fiamma” (6342).

Confronto con le osservazioni di Newton e ipotesi alternative L’ipotesi newtoniana attribuiva i colori a una lamina d’aria interposta tra i vetri, ma Mazeas nota differenze sostanziali tra i suoi esperimenti e quelli di Newton. Ad esempio, i colori prodotti tra lastre piane scompaiono con il calore, mentre quelli tra lenti convesse rimangono inalterati anche sotto forte riscaldamento (6344-6345). La compressione delle lastre piane con pinze non impedisce l’effetto della fiamma (6346), suggerendo che la causa non sia la semplice presenza d’aria. Esperimenti condotti nel vuoto di una pompa pneumatica non mostrano variazioni nei colori (6349), ma Mazeas ammette che l’aria potrebbe aderire tenacemente alle superfici (6350).

Ruolo di sostanze interposte e frizione L’introduzione di materiali come sego, cera spagnola, resina o sedimento di urina tra le lastre modifica radicalmente i risultati. Il sego, ad esempio, richiede frizione per produrre colori vivaci (6359-6361), che variano con l’intensità della pressione e la direzione della luce (6362). Mazeas ipotizza che la frizione diffonda sulla superficie una “specie di materia” responsabile dei colori (6366), osservando che il riscaldamento disperde i colori senza alterare la sostanza interposta (6367-6368). Esperimenti con cera spagnola mostrano che, pur essendo opaca in riflessione, essa trasmette luce con colori simili a quelli del sego (6373-6374), mentre il sedimento di urina produce effetti più vivaci e ramificazioni simili a brina (6375-6376).

Esperimenti con vapori e liquidi Mazeas esplora anche il ruolo dei vapori: respirando su una lastra di vetro, osserva che i vapori d’acqua possono generare colori transitori (6379-6383), soprattutto se la superficie è stata precedentemente sfregata per creare micro-irregolarità (6382). L’introduzione di una goccia d’acqua tra due vetri non produce colori sotto compressione, ma il movimento del liquido lascia macchie cromatiche che cambiano rapidamente (6386-6387). Questi risultati lo portano a escludere che l’acqua sia la causa dei colori (6395), ipotizzando invece una sostanza più sensibile al calore.

Critiche all’ipotesi newtoniana e conclusioni Mazeas contesta la teoria di Newton, secondo cui i colori dipendono esclusivamente dallo spessore della lamina interposta (6363). Egli nota che, anche con variazioni di spessore ben superiori a un milionesimo di pollice, i colori rimangono invariati, suggerendo che la trasparenza della sostanza interposta sia un fattore essenziale (6366). Le sue conclusioni rimangono prudenti: definisce le sue ipotesi “congetture” e riconosce la complessità del fenomeno (6398).

Contributi di M. Du Tour Du Tour replica gli esperimenti di Mazeas, confermando che l’aria non è necessaria per la formazione dei colori (6401). Egli osserva che una leggera patina di grasso o acqua sulle lastre facilita la comparsa dei colori senza bisogno di frizione (6402), attribuendo il fenomeno alle forze di attrazione e repulsione tra le superfici (6403). Esperimenti con la pompa pneumatica mostrano che l’aria aderisce tenacemente ai vetri non puliti (6411), e che la forma convessa delle lenti ne facilita l’espulsione (6412). Du Tour suggerisce che la larghezza degli anelli colorati dipenda dalla differenza tra le sfere di attrazione e repulsione delle sostanze interposte (6410). Le sue osservazioni, tuttavia, sono giudicate poco originali (6415).

24 Analisi delle osservazioni di Maraldi sull’inflessione della luce: un contributo sperimentale alla fenomenologia ottica settecentesca

Il testo presenta una dettagliata esposizione delle ricerche condotte da Giacomo Filippo Maraldi (1665–1729) sull’inflessione della luce, un fenomeno ottico affine alla diffrazione, studiato in parallelo agli esperimenti di Newton e Grimaldi. Le osservazioni di Maraldi, pubblicate nel 1723 (“Mémoires de l’Académie Royale des Sciences”), si distinguono per un approccio sistematico e quantitativo, volto a descrivere le variazioni delle ombre proiettate da corpi opachi in funzione della distanza, della forma e delle dimensioni degli oggetti. Il lavoro si inserisce nel contesto storico delle indagini settecentesche sulla natura della luce, caratterizzate da un metodo sperimentale rigoroso e da tentativi di spiegazione teorica spesso basati su ipotesi ad hoc (come l’esistenza di “atmosfere” intorno ai corpi).

24.1 Significato storico e contesto

Le ricerche di Maraldi rappresentano una testimonianza chiave dell’evoluzione dell’ottica nel XVIII secolo, in particolare per tre aspetti: 1. Continuità con Newton e Grimaldi: Maraldi riprende e amplia gli esperimenti di Newton sull’inflessione (“Opticks”, 1704) e di Grimaldi sulla diffrazione (“Physico-Mathesis de Lumine”, 1665), ma con un’attenzione maggiore alla misurazione precisa delle distanze e delle dimensioni delle ombre. La frase (6508) sottolinea come le sue osservazioni riguardino specificamente “l’inflessione della luce verso altri corpi, per cui le loro ombre sono parzialmente illuminate”, un fenomeno che Newton aveva solo accennato. 2. Metodo sperimentale: Maraldi adotta un approccio comparativo, testando cilindri, sfere, aghi e lastre di diverse dimensioni (6509, 6546, 6568) e registrando le variazioni delle ombre in funzione della distanza. Questo metodo anticipa la fisica sperimentale quantitativa che si affermerà nel XIX secolo. 3. Dibattito teorico: Le sue osservazioni alimentano il dibattito tra modelli corpuscolari (Newton) e ondulatori (Huygens), senza però risolvere la questione. Maraldi propone spiegazioni basate sull’inflessione dei raggi (6525, 6575), ma le sue ipotesi – come quella di un “vortice” di luce dietro gli oggetti (6576) – sono criticate come arbitrarie (6590). Successivamente, Mairan e Du Tour tenteranno di spiegare i fenomeni con ipotesi alternative (6619–6622), evidenziando la frammentarietà delle teorie ottiche dell’epoca.

24.2 Particolarità del testo e concetti chiave

24.2.1 1. Fenomenologia delle ombre: dati e misure

Maraldi fornisce una descrizione dettagliata delle ombre proiettate da corpi cilindrici e sferici, con particolare attenzione a: - Struttura delle ombre a diverse distanze: - A breve distanza (fino a 23 pollici per un cilindro di 6 linee di diametro), l’ombra è “uniformemente nera e ben definita” (6509). - A distanze maggiori (oltre 23 pollici), l’ombra si divide in due zone di densità diversa: due strisce scure ai bordi (larghe poco più di una linea) e una penombra centrale più chiara (6510–6511). Questa struttura evolve con la distanza: - A 60 pollici, le due strisce scure si fondono e la penombra centrale scompare (6516). - A distanze ancora maggiori, compare una penombra esterna debolmente illuminata, seguita da una fascia di luce più intensa (6517–6518). - Legge empirica: Maraldi deduce che “ogni corpo cilindrico opaco, esposto alla luce del sole, proietta un’ombra nera e scura fino a una distanza di 38–45 diametri del cilindro” (6519). Per le sfere, invece, l’ombra scompare già a 15 diametri (6526), a causa della maggiore quantità di luce inflessa da tutte le direzioni.

24.2.2 2. Spiegazioni teoriche e ipotesi

Maraldi attribuisce le strisce di luce e ombra all’inflessione dei raggi, che si piegano verso l’interno o l’esterno in prossimità dei corpi (6525, 6575). Tuttavia, le sue spiegazioni presentano ambiguità e limiti: - Ipotesi dell’inflessione: I raggi che passano vicino al corpo si piegano verso l’interno, illuminando la parte centrale dell’ombra, mentre altri sono deviati verso l’esterno, creando la fascia luminosa ai bordi (6525). Questa spiegazione è qualitativa e non quantitativa. - Ruolo della penombra: Maraldi suggerisce che la penombra esterna sia causata dalla parziale illuminazione del foglio da parte del disco solare (6526), secondo i principi dell’ottica geometrica. Tuttavia, questa ipotesi non spiega le strisce alternate osservate nelle ombre delle lastre. - Critiche alle ipotesi: L’idea di un “vortice” di luce dietro gli oggetti (6576) è considerata improbabile dall’autore del testo (6590), che la definisce “arbitraria”. Allo stesso modo, l’ipotesi di Maraldi sull’eclissi lunare (6528) – secondo cui parte della luce visibile sulla Luna sarebbe inflessa e non rifratta dall’atmosfera terrestre – è criticata per la sua inadeguatezza (6536): “essendo la luce inflessa solo quella che passa a una distanza minima dal corpo, forse non superiore a 1/40 di pollice, questa causa non può spiegare il fenomeno”.

24.2.3 3. Fenomeni cromatici e limiti interpretativi

Maraldi osserva colori ai bordi delle ombre (6544, 6549, 6566), simili a quelli descritti da Newton per la diffrazione. Tuttavia, i suoi tentativi di spiegazione sono contraddittori: - Sovrapposizione di colori: Proiettando fasci di luce su altre ombre, nota che “quando la luce cade sulla penombra esterna di un ago, produce un bel colore azzurro cielo” (6598), mentre sulla parte centrale dell’ombra genera un rosso (6599). Questo lo porta a ipotizzare che il rosso nelle ombre derivi dalla luce inflessa, ma l’autore del testo segnala un errore interpretativo (6600): “qui il nostro autore sembra essere stato tratto in inganno da alcune false ipotesi sui colori”. - Esperimenti con lastre parallele: Due lastre di ferro vicine (6606) producono strisce di viola, verde e giallo pallido, fenomeni che Maraldi non riesce a spiegare in modo coerente.

24.2.4 4. Contributi di Mairan e Du Tour

Il testo menziona brevemente i lavori successivi di Jean-Jacques Dortous de Mairan (6619–6620) e Du Tour (6621–6623), che tentano di spiegare l’inflessione con ipotesi alternative: - Mairan: Propone un’atmosfera variabile intorno ai corpi, con due rifrazioni (una alla superficie dell’atmosfera, una al corpo stesso) (6619–6620). - Du Tour: Semplifica l’ipotesi con un’atmosfera uniforme di densità minore dell’aria (6621). Il suo contributo più rilevante è metodologico: scopre un numero maggiore di frange colorate (oltre le 3 osservate in precedenza) grazie a un apparato sperimentale ingegnoso (6623–6637), che include un disco circolare con un perno centrale e un anello di carta bianca per tracciare le frange.

24.3 Gerarchia delle informazioni

24.4 Termini e definizioni chiave

25 Analisi delle proprietà ottiche del cristallo d’Islanda e della doppia rifrazione

Il testo esamina in dettaglio le osservazioni storiche sulla doppia rifrazione del cristallo d’Islanda (spato d’Islanda), un fenomeno ottico studiato da scienziati come Erasmus Bartholin, Christiaan Huygens e Isaac Newton, con contributi successivi di Benjamin Martin e Padre Beccaria. Le frasi fornite descrivono esperimenti, regole geometriche e interpretazioni teoriche, evidenziando sia aspetti empirici che ipotesi esplicative.

25.1 Definizione e caratteristiche della doppia rifrazione

Il cristallo d’Islanda presenta una rifrazione insolita (unusual refraction), distinta dalla rifrazione ordinaria (usual refraction). La sezione principale del cristallo (principal section), identificata come GCFH (6839-6840), è cruciale per spiegare il fenomeno: un raggio luminoso incidente su una superficie del cristallo viene diviso in due raggi distinti, uno che segue le leggi della rifrazione ordinaria (linea KL), l’altro deviato verso l’angolo ottuso del cristallo (linea KM), formando un angolo di circa 6° 40’ con il primo (6841). Dopo l’uscita dal cristallo, il raggio deviato (KM) prosegue parallelo al raggio incidente (IK), mentre il raggio ordinario (KL) mantiene la direzione originale (6842).

Questa divisione genera una doppia immagine di un oggetto osservato attraverso il cristallo (6844-6845). Ad esempio, un piccolo foro (L) appare doppio: una immagine è prodotta dal raggio ordinario, l’altra dal raggio straordinario. La distanza tra le due immagini aumenta con lo spessore del cristallo (6845).

25.2 Regole geometriche e proprietà specifiche

Huygens formalizza le osservazioni in una regola geometrica per la rifrazione straordinaria: - Se due raggi incidenti (VK, SK) provengono da direzioni opposte con angoli di incidenza uguali, i raggi rifratti (KX, KT) si incontrano sulla linea HF, equidistanti dal punto M (dove cade il raggio perpendicolare rifratto) (6856-6857). - In altre sezioni del cristallo, i raggi rifratti escono dal piano del raggio incidente, deviando verso il lato di inclinazione del cristallo (6857).

Un caso peculiare si verifica quando il raggio incidente (NO) forma un angolo di 73° 20’ con la linea CG (quasi parallelo al lato CF, che forma 70° 57’ con FH): il raggio viene diviso in due, ma uno dei due non subisce rifrazione né all’ingresso né all’uscita (6847). Questa proprietà è esclusiva della sezione principale GCFH e dei suoi piani paralleli (6847).

25.3 Comportamento con cristalli multipli

Gli esperimenti con due cristalli sovrapposti rivelano dinamiche complesse: 1. Piani paralleli: Se i cristalli hanno le sezioni principali allineate e le superfici parallele, un raggio diviso nel primo cristallo (BD, BC) non viene ulteriormente diviso nel secondo. Il raggio ordinario (DG) subisce solo rifrazione ordinaria (GH), mentre il raggio straordinario (CE) solo rifrazione straordinaria (EF) (6864-6865). 2. Piani perpendicolari: Se le sezioni principali dei due cristalli sono perpendicolari, il raggio ordinario del primo cristallo diventa straordinario nel secondo, e viceversa (6866-6868). 3. Altre disposizioni: In configurazioni diverse, i raggi vengono nuovamente divisi, generando quattro raggi con intensità variabile a seconda dell’orientamento dei cristalli (6868).

25.4 Estensione del fenomeno ad altri materiali

Huygens osserva che la doppia rifrazione non è esclusiva del cristallo d’Islanda, ma si manifesta anche nel quarzo comune (rock crystal), sebbene in modo meno evidente (6869-6873). Newton ipotizza che la doppia rifrazione derivi da proprietà intrinseche dei raggi luminosi, suggerendo che i raggi abbiano lati diversi con proprietà distinte (6876-6877). Secondo Newton: - Non esistono due tipi di raggi (ordinari e straordinari) intrinsecamente diversi, ma ogni raggio ha quattro “lati”: due opposti che lo predispongono alla rifrazione ordinaria, e due alla straordinaria (6884-6885). - La rifrazione dipende dall’orientamento dei lati del raggio rispetto al piano di rifrazione del cristallo** (6881-6883).

Padre Beccaria corregge alcune osservazioni di Huygens e Newton sul quarzo, notando che la doppia rifrazione in questo materiale genera colori (a differenza del cristallo d’Islanda, che produce immagini incolori se attraversato da superfici parallele) (6887). Si interroga inoltre sull’esistenza di altre sostanze con rifrazione multipla (6890-6892), citando un prisma di “ciottolo brasiliano” con proprietà simili ma distinte (6892).

25.5 Osservazioni di Benjamin Martin: rifrazione multipla e fenomeni cromatici

Martin amplia le osservazioni precedenti, descrivendo prismi di cristallo d’Islanda che mostrano: - Doppia rifrazione: Due immagini colorate del Sole, più vivide di quelle prodotte da prismi di vetro (6896-6897). - Rifrazione quadrupla: Quattro immagini del Sole, con oggetti che appaiono quadruplicati e colorati (6898-6899). - Rifrazione sestupla: Sei immagini del Sole, fenomeno raro (6900-6907). Martin nota che lo stesso cristallo può produrre due immagini da un angolo e sei da un altro (6908).

La combinazione di prismi moltiplica il numero di immagini: - Un prisma a 2 immagini + uno a 6 = 12 immagini (6910). - Due prismi a 4 immagini = 16 immagini (6911). - Un prisma a 4 + uno a 6 = 24 immagini (6912). - Due prismi a 6 = 36 immagini (6912).

Un fenomeno peculiare è che, anche con superfici parallele, il cristallo d’Islanda non produce luce incolore come altri materiali (6913). Ad esempio, un raggio solare (PO) viene diviso in due (OL, OM) alla prima superficie, e ciascuno di questi subisce una seconda divisione alla superficie opposta: - Parte del raggio viene rifratta ordinariamente (LQ, MR), producendo immagini incolori (Q, R). - Parte viene rifratta in modo diseguale e cromatico (LT, MS), generando immagini colorate (6921-6924). Gli angoli di rifrazione variano da 2-3° a 60-70° (6925).

In alcuni cristalli, le immagini si dispongono in configurazioni geometriche regolari (es. un rombo), con fino a 12 immagini (6926-6932). Le immagini centrali (2, 5) appaiono quasi bianche, mentre le altre mostrano colori prismatici (rosso, giallo, verde, blu, violetto) (6933-6934). Ruotando il cristallo, il sistema di immagini ruota con esso, con il rosso sempre rivolto verso il centro e il violetto verso l’esterno (6937).

25.6 Ipotesi esplicative e ambiguità

Martin ammette di non avere una spiegazione completa per questi fenomeni, ma suggerisce: 1. Una struttura interna peculiare del cristallo, non osservata da Huygens o Newton (6942). 2. Una modificazione delle particelle di luce non prevista da Newton (6942). 3. La presenza di microfratture nel cristallo, visibili come anelli di luce colorata e orientate perpendicolarmente al piano di rifrazione principale (6944-6946). Queste fratture, mai menzionate da Huygens o Newton, potrebbero influenzare la propagazione della luce (6945).

25.7 Significato storico e concetti chiave

  1. Testimonianza storica: Il testo documenta il passaggio dalla descrizione fenomenologica (Bartholin, Huygens) all’interpretazione teorica (Newton), con contributi successivi che ampliano le osservazioni (Martin, Beccaria). Huygens e Newton rappresentano due approcci complementari: il primo si concentra sulla geometria della rifrazione, il secondo sulla natura della luce.
  2. Concetti fondamentali:
    • Doppia rifrazione: Divisione di un raggio luminoso in due componenti con proprietà diverse.
    • Sezione principale: Piano critico per la rifrazione straordinaria.
    • Polarizzazione implicita: Newton ipotizza che i raggi abbiano “lati” con proprietà distinte, un’idea precorritrice della polarizzazione della luce.
    • Rifrazione multipla: Fenomeno esteso a materiali diversi dal cristallo d’Islanda.
  3. Dati tecnici:
    • Angoli di rifrazione: 6° 40’ (6841), 73° 20’ (6847), 70° 57’ (6847).
    • Rapporto di rifrazione ordinaria: 5:3 (6848).
    • Variazione dell’angolo di rifrazione straordinaria con l’inclinazione del raggio incidente (6848).
  4. Ambiguità e contraddizioni:
    • Newton e Huygens divergono sull’origine della doppia rifrazione (proprietà intrinseche dei raggi vs. struttura del cristallo).
    • Martin osserva fenomeni (rifrazione sestupla, colori con superfici parallele) non spiegati dalle teorie precedenti.
    • Le microfratture ipotizzate da Martin non sono state confermate da altri studiosi (6945).

26 Fenomeni luminosi da sostanze putrescenti: osservazioni storiche e sperimentali tra XVII e XVIII secolo

Il testo esplora il fenomeno della bioluminescenza in sostanze organiche in decomposizione, con particolare attenzione ai pesci e all’acqua marina, attraverso resoconti di naturalisti e sperimentatori tra il XVII e il XVIII secolo. Le osservazioni si concentrano su tre aspetti principali: la natura del fenomeno luminoso, le condizioni che lo influenzano e le ipotesi sulla sua origine.

26.1 Testimonianze storiche e osservazioni dirette

Plinio il Vecchio (cit. in Birch’s History, Vol. 2, p. 169) descriveva già la luminosità del pholas (un mollusco bivalve), notando come “brillasse nella bocca di chi lo mangiava” e rendesse luminosi mani e vestiti al contatto (7018, 7025). La luce dipendeva dall’umidità (7026), e il fenomeno attirò l’attenzione di scienziati come Réaumur e gli accademici bolognesi, in particolare Beccarius, che ne studiarono le proprietà fosforescenti (7027).

Réaumur osservò che, a differenza di altri pesci che emettono luce solo in stato di putrefazione, il pholas era più luminoso quando fresco. La luce si riattivava se il pesce essiccato veniva inumidito con acqua dolce o salata, ma si spegneva immediatamente a contatto con alcol (7028). Gli accademici bolognesi, stimolati da Marsilius nel 1724 (7029), confermarono che la luce persisteva anche in acqua agitata, ma si estingueva con aceto o vino, mentre resisteva per giorni in olio comune (7030). Esperimenti con termometri di Réaumur rivelarono che la luminosità aumentava fino a 45 gradi, per poi spegnersi bruscamente (7030, 7040-7041).

26.2 Esperimenti e variabili chimico-fisiche

Beccarius condusse esperimenti sistematici sull’acqua resa luminosa dai pholades, notando che: - Soluzioni saline: il sale marino aumentava la luminosità, mentre il sal ammoniaco la riduceva leggermente e gli acidi la estinguevano del tutto (7044-7045). - Sostanze solide: versata su gesso calcinato, cristallo di rocca o zucchero, l’acqua diventava più luminosa (7045). - Liquidi organici: il latte era il liquido più reattivo: un singolo pholas rendeva sette once di latte così luminose da “distinguere i volti delle persone” (7051-7052). L’olio di vetriolo (acido solforico) spegneva la luce, mentre l’olio di tartaro la intensificava (7046). - Colore e riflessione: la luce interagiva diversamente con i colori. Su nastri, il bianco risultava più brillante, seguito dal giallo e dal verde; su tavole o tubi di vetro, il giallo era il più visibile, mentre il rosso era appena percettibile (7047-7050).

L’aria era essenziale per la luminosità: in tubi di vetro sigillati, il latte luminoso non brillava senza bolle d’aria (7065). Montius e Galeatius osservarono che in un recipiente svuotato d’aria i pholades perdevano luce, ma l’acqua diventava più luminosa per la risalita di bolle (7065).

26.3 Ipotesi sulla causa della bioluminescenza marina

Il testo riporta diverse teorie: 1. Putrefazione: Padre Bourzes (1704) collegò la luminosità del mare a sostanze viscose e putrescenti, come il “fango rosso o giallo” descritto dai marinai come “sperma di balena” (7120-7121). La luce era più intensa in acque salate e schiumose (7115, 7119). 2. Insetti luminosi: L’abate Nollet (1749) attribuì il fenomeno a piccoli insetti marini, ipotesi condivisa da Vianelli e Grizellini (7126-7131). Tuttavia, M. Le Roi (1750) confutò questa teoria, osservando che le particelle luminose non avevano forma animale al microscopio (7147). 3. Esperimenti decisivi: Mr. Canton (1768) dimostrò che la luminosità dipendeva dalla combinazione di acqua salata e putrefazione. In esperimenti con aringhe, l’acqua marina artificiale (con 4 once di sale per 7 pinte d’acqua) diventava luminosa come quella naturale, mentre l’acqua troppo salata non produceva luce (7182-7184). La temperatura influenzava il fenomeno: oltre i 45 gradi la luce si spegneva, ma si riattivava parzialmente al raffreddamento (7193).

26.4 Fenomeni correlati: ignis fatuus e fosforo

Il testo estende l’analisi ad altri fenomeni luminosi: - Ignis fatuus: descritto come una luce volatile in luoghi umidi (paludi, cimiteri), variabile in forma e dimensione (7198-7206). Beccarius (1747) ne documentò la frequenza vicino a Bologna, notando che la luce era più intensa con tempo umido e non dipendeva dal vento (7221-7227). Un caso peculiare fu osservato da un viaggiatore: una luce a forma di parallelepipedo che si affievoliva avvicinandosi e si intensificava allontanandosi (7234-7240). - Fosforo chimico: Confrontato con la luce da putrefazione, il fosforo (scoperto da Brandt nel 1677) emetteva luce per combustione spontanea, ma con calore impercettibile in piccole quantità (7260-7262). La somiglianza con la luce elettrica era evidente, pur avendo origini diverse (7264-7265).

26.5 Contraddizioni e ambiguità

26.6 Dati e termini specifici

Il testo offre una panoramica dettagliata delle conoscenze pre-moderne sulla bioluminescenza, evidenziando come le osservazioni empiriche anticipassero intuizioni scientifiche successive, pur in assenza di una teoria unificante.

27 Analisi storica e concettuale dei fenomeni ottici: arcobaleni, aloni e pareli

Il testo esamina osservazioni e teorie storiche relative a fenomeni ottici atmosferici come arcobaleni, aloni e pareli, presentando un quadro dettagliato delle interpretazioni scientifiche tra XVII e XVIII secolo. Le fonti citate includono contributi di filosofi naturali e scienziati come Descartes, Newton, Huygens, Weidler, Halley e altri, con particolare attenzione alle loro ipotesi esplicative e alle discrepanze tra modelli teorici e osservazioni empiriche.

27.1 Arcobaleni e fenomeni correlati

Il testo inizia con una descrizione geometrica dell’arcobaleno (7404-7411), basata sulla formazione di un cono di luce generato dalla rifrazione e riflessione della luce solare in gocce d’acqua. L’angolo di osservazione (eHG) determina la forma dell’arco: iperbole, parabola o ellisse a seconda che sia maggiore, uguale o minore di 90 gradi. Si nota che, con il sole a 30 gradi di altezza, l’arco assume forma iperbolica (7407). Viene inoltre osservato che archi multipli dello stesso arcobaleno possono corrispondere a sezioni diverse del cono luminoso, a causa della diversa rifrangibilità dei colori (7409).

Un fenomeno peculiare è descritto da Tachard (7410-7411), che osservò archi invertiti in presenza di gocce d’acqua sollevate da onde, suggerendo una spiegazione alternativa a quella di Descartes, basata sulla riflessione della luce sulla superficie dell’acqua. Weidler propose invece che tali archi si formassero quando i raggi solari, dopo due rifrazioni e una riflessione, colpivano l’occhio dell’osservatore posto oltre il punto di convergenza con l’asse dell’arcobaleno (7412-7419). Tuttavia, l’autore del testo critica questa teoria per la sua genericità e mancanza di supporto visivo (7420).

Vengono poi riportati casi di arcobaleni “terzi” o anomali, come quello osservato da Celsius in Dalecarlia nel 1743 (7421), attribuito alla riflessione della luce solare su un fiume, e un arcobaleno descritto da Halley nel 1698 (7422). Étienne di Chartres osservò un arcobaleno intersecato da una banda circolare più debole, spiegandolo con la presenza di un fiume tra l’osservatore e il fenomeno (7423-7424). Edwards descrisse un arcobaleno formato dalle esalazioni di Londra, visibile dopo il tramonto, con colori più tenui rispetto all’arcobaleno comune (7424-7425).

27.2 Aloni (Corone)

Gli aloni sono definiti come cerchi luminosi che circondano il sole, la luna o altri corpi celesti, talvolta bianchi e talvolta colorati come l’arcobaleno (7441-7443). Le loro dimensioni variano notevolmente: da 3-5 gradi (per aloni intorno a Sirio o Giove) fino a 90 gradi o più (7444-7450). La larghezza degli aloni può variare tra 2, 4 o 7 gradi, e i colori sono generalmente più diluiti rispetto a quelli dell’arcobaleno, con un ordine diverso a seconda delle dimensioni (7451-7455). Ad esempio, Newton osservò aloni con colori disposti in ordine specifico: blu, bianco e rosso nel cerchio più interno; porpora, blu, verde, giallo e rosso pallido nel cerchio intermedio; blu pallido e rosso pallido nel cerchio esterno (7454-7455).

La frequenza degli aloni è notevole: in Olanda, Mufchenbroeck ne osservò circa cinquanta all’anno (7464), mentre in Nord America e Russia sono ancora più comuni (7465-7466). Gli aloni possono essere riprodotti artificialmente, ad esempio posizionando una candela in mezzo al vapore in condizioni di freddo (7467) o osservando una fiamma attraverso una lastra di vetro appannata (7469-7470). Guericke notò che l’immissione di aria in un recipiente sotto vuoto poteva generare un alone colorato intorno a una fiamma (7470). Mufchenbroeck osservò un alone intorno alla luna attraverso una lastra di ghiaccio su una finestra (7471).

Un fenomeno correlato è descritto da Bouguer, che osservò la propria ombra proiettata su una nuvola, circondata da una “gloria” di cerchi concentrici colorati, con il rosso all’esterno (7484-7488). Le dimensioni dei cerchi variavano (5,4°, 11°, 17° e 67° di diametro), e il fenomeno si verificava solo in presenza di particelle di ghiaccio, non di gocce di pioggia (7489). McFait osservò un fenomeno simile in Scozia, con un arcobaleno intorno alla propria ombra nella nebbia (7493-7499), attribuendolo all’inflessione dei raggi luminosi (7500).

27.3 Teorie esplicative degli aloni

Le teorie proposte per spiegare gli aloni sono molteplici e spesso contrastanti. Descartes attribuì il fenomeno alla rifrazione della luce in particelle di ghiaccio sferiche (7510), mentre Gassendi lo considerò analogo all’arcobaleno, con la differenza che l’occhio dell’osservatore si trova sulla circonferenza del cerchio anziché al centro (7511-7512). Dechales propose un modello basato su una sfera di vetro o cristallo piena d’acqua, che produce un cerchio colorato opposto al sole (7517-7523). Tuttavia, la sua teoria fu criticata per la mancanza di figure esplicative (7515-7516).

Huygens sviluppò una teoria basata su globuli trasparenti con un nucleo opaco di neve (7545-7550), che spiegherebbe la formazione degli aloni attraverso la rifrazione e riflessione della luce. Tuttavia, Weidler criticò questa ipotesi, ritenendo improbabile l’esistenza di globuli con nuclei di proporzioni precise (7574-7575). Mariotte propose invece che gli aloni fossero causati dalla rifrazione della luce in vapori acquosi, con il rosso sempre all’esterno (7577-7583). Newton suggerì che gli aloni più grandi e stabili fossero prodotti da fenomeni di rifrazione, mentre quelli più piccoli e variabili dipendessero dalle proprietà delle lamine sottili (7593-7603).

27.4 Pareli (Soli Fittizi)

I pareli sono descritti come immagini multiple del sole, spesso accompagnate da code luminose e cerchi colorati (7640-7646). Possono apparire in numero variabile (da uno a sette) e talvolta sono luminosi quanto il sole vero (7646-7647). Le code dei pareli sono generalmente opposte al sole, ma possono estendersi in entrambe le direzioni (7651). Spesso sono circondati da aloni colorati o bianchi, con diametri e larghezze uniformi (7654-7655). Un cerchio bianco orizzontale passa generalmente attraverso tutti i pareli e il sole (7656).

Mufchenbroeck descrisse un parelio con tre code, due orizzontali e una verticale, accompagnato da un arco colorato di 50 gradi di diametro (7665-7673). Grishove osservò un fenomeno simile a Berlino, con due archi colorati gibbosi verso il sole (7674-7678). Æpinus notò pareli con aloni ellittici, suggerendo che tali fenomeni fossero più frequenti nelle regioni settentrionali (7681-7684).

Il fenomeno più celebre è quello osservato da Scheiner a Roma, con quattro soli fittizi, due cerchi concentrici intorno al sole e un grande cerchio bianco orizzontale (7714-7733). Descartes tentò di spiegare il cerchio orizzontale con la riflessione della luce su un cilindro di vapori ghiacciati (7734-7735), ma la sua ipotesi fu considerata poco probabile. Huygens propose invece che i pareli fossero causati da cilindri di ghiaccio con un nucleo di neve, che riflettevano e rifrangevano la luce solare (7748-7750). La sua teoria spiegava anche la formazione dei cerchi colorati e delle code luminose (7758-7767).

Weidler e Mufchenbroeck approvarono in parte l’ipotesi di Huygens, ma notarono che i cilindri di ghiaccio sono sempre trasparenti e mai opachi al centro (7825-7826). Mallet osservò un parelio in Svezia che non si adattava perfettamente alla teoria di Huygens, poiché la distanza tra il sole e i pareli diminuiva con l’altezza del sole (7829-7832).

27.5 Conclusioni

Il testo evidenzia la complessità dei fenomeni ottici atmosferici e la varietà delle teorie proposte per spiegarli. Nonostante i progressi, nessuna ipotesi riuscì a spiegare completamente tutti gli aspetti osservati, lasciando spazio a ulteriori ricerche. Le discrepanze tra modelli teorici e osservazioni empiriche sottolineano la necessità di approfondire la comprensione delle proprietà della luce e delle particelle atmosferiche.

28 Meccanismi di accomodazione visiva e controversie storiche sul funzionamento dell’occhio ((1700-1750))

Il testo esamina le teorie sviluppate tra il XVII e il XVIII secolo per spiegare il meccanismo di accomodazione visiva, ovvero la capacità dell’occhio di adattarsi alla visione distinta di oggetti posti a distanze diverse. Questo tema, già affrontato da Keplero e Cartesio, divenne oggetto di dibattito scientifico più approfondito nel periodo precedente alle scoperte di Newton, ma solo nel Settecento trovò una spiegazione definitiva.

28.1 Ipotesi storiche e controversie

La capacità di vedere oggetti con chiarezza a distanze variabili era evidente,ma il meccanismo alla base di questo fenomeno restava oscuro (7932). Keplero riteneva che la contrazione dei processus ciliares modificasse la forma dell’occhio, allungandolo e allontanando il cristallino dalla retina. Cartesio, invece, ipotizzava che fosse la curvatura del cristallino a variare per azione dei legamenti ciliari (7933). Queste teorie furono discusse con maggiore precisione nel periodo pre-newtoniano, ma la questione rimase irrisolta fino al XVIII secolo (7934).

M. De la Hire propose un’ipotesi alternativa, sostenendo che l’accomodazione dipendesse esclusivamente dalla variazione della pupilla, senza alterazioni nella forma dell’occhio. Per dimostrarlo, eseguì un esperimento in cui un piccolo punto nero veniva osservato attraverso due fori praticati in un cartoncino, posizionati in modo da far passare i raggi luminosi verso ciascun occhio. Quando il cartoncino veniva interposto tra l’occhio e l’oggetto, quest’ultimo appariva doppio, portando De la Hire a concludere che la doppia visione non dipendesse da modifiche nella forma dell’occhio, ma dalla variazione della pupilla (7939-7941). Tuttavia, questa interpretazione fu contestata: l’occhio, già in tensione per osservare l’oggetto ai limiti della visione distinta, poteva rilassarsi durante l’aggiustamento del cartoncino, e l’assenza di percezione della distanza oltre il cartoncino impediva all’occhio di adattarsi correttamente (7942). La comunità scientifica del tempo era ormai concorde nel ritenere che l’occhio potesse modificare la propria forma per far convergere i raggi a distanze diverse dalla pupilla (7943).

28.2 La difesa dell’ipotesi di De la Hire e le sue critiche

Nel XVIII secolo, M. Le Roi tentò di riabilitare la teoria di De la Hire, secondo cui l’accomodazione avveniva solo tramite la contrazione o dilatazione della pupilla. Egli sostenne che i ligamenta ciliaria non fossero muscolari e quindi incapaci di modificare la posizione del cristallino, poiché non aderivano ai bordi della capsula ma si estendevano lungo la sua superficie anteriore (7949-7950). Per dimostrare che la contrazione della pupilla fosse sufficiente, citò esperimenti con pupille artificiali: un oggetto troppo vicino per essere visto distintamente con la pupilla naturale poteva essere osservato chiaramente attraverso un piccolo foro praticato in un cartoncino (7952-7953). Inoltre, utilizzando un occhio artificiale, osservò che immagini confuse con un’apertura ampia diventavano nitide contraendo l’apertura (7955-7960).

Tuttavia, questa teoria fu confutata: la contrazione della pupilla riduce l’indistinto della visione limitando la base dei fasci di raggi provenienti da un oggetto, ma non spiega come l’occhio si adatti alla visione di oggetti molto lontani, per i quali la pupilla si dilata per permettere l’ingresso di una quantità sufficiente di luce (7961-7964). La dilatazione della pupilla, infatti, non è sufficiente per la visione distinta di oggetti remoti, richiedendo un meccanismo aggiuntivo (7964).

28.3 Le ricerche di Dr. Porterfield e la conferma dell’accomodazione tramite modifiche oculari

Dr. Porterfield dimostrò, attraverso una serie di esperimenti, che l’occhio possiede la capacità di modificare la propria conformazione per adattarsi a distanze diverse, indipendentemente dalla variazione della pupilla. Utilizzando una lamina di ferro con due fessure parallele, distanziate meno del diametro della pupilla, osservò un oggetto attraverso le fessure e notò che, quando gli occhi erano diretti verso un punto più lontano dell’oggetto, quest’ultimo appariva doppio. Coprendo alternativamente le fessure o gli occhi, confermò che la doppia visione dipendeva dalla distanza dell’oggetto rispetto alla conformazione dell’occhio (7965-7996). Questi esperimenti provarono che esiste una connessione necessaria tra i movimenti che modificano la conformazione dell’occhio e quelli degli assi visivi, rendendo impossibile dirigere lo sguardo verso un oggetto senza adattare simultaneamente l’occhio alla sua distanza (7996).

Porterfield ipotizzò che il cristallino si muovesse tramite il ligamentum ciliare, aumentando o diminuendo la distanza tra il cristallino e la retina a seconda della distanza degli oggetti. La struttura del ligamentum ciliare lo rendeva adatto a questo scopo: quando si contraeva, spingeva il cristallino in avanti e comprimeva l’umore vitreo, spingendo il cristallino verso la retina. Inoltre, il movimento in avanti del cristallino aumentava la convessità della cornea, migliorando la visione degli oggetti vicini (8012-8020). Questa teoria fu supportata dall’osservazione che persone operate di cataratta necessitavano di lenti con diversi gradi di convessità per vedere distintamente oggetti a distanze diverse (8021).

28.4 Altre ipotesi e contributi scientifici

Dr. Jurin propose un’ipotesi alternativa, secondo cui il ligamentum ciliare modificava la convessità della capsula del cristallino per adattare l’occhio alla visione di oggetti lontani. Tuttavia, questa teoria fu criticata perché presupponeva che l’umore all’interno della capsula avesse un potere rifrattivo maggiore dell’umore acqueo, condizione necessaria per influenzare i fasci di raggi luminosi (8037-8046).

M. Musschenbroeck, basandosi sulle osservazioni anatomiche di Albinus, suggerì che la zona ciliaris e la membrana anteriore della capsula spingessero il cristallino all’interno dell’umore vitreo, appiattendolo per la visione di oggetti lontani e rendendolo più convesso per oggetti vicini. Tuttavia, riconobbe che questo meccanismo non fosse sufficiente per coprire l’intera gamma di distanze visive, proponendo che il cristallino subisse anche modifiche nella sua forma (8047-8064).

28.5 Squinting (strabismo) e altre affezioni oculari

Il testo affronta anche lo strabismo, un difetto visivo che fu oggetto di diverse interpretazioni. M. De la Hire ipotizzò che lo strabismo derivasse da una dislocazione della parte più sensibile della retina rispetto all’asse ottico, portando l’occhio deviato a fissare l’oggetto con una zona meno sensibile (8069-8070). Tuttavia, Dr. Jurin dimostrò che lo strabismo era causato da un’abitudine viziosa acquisita durante l’infanzia, spesso dovuta alla posizione scorretta nella culla, che portava il bambino a fissare oggetti con un solo occhio (8074-8075). Egli propose un metodo di cura basato sull’allenamento dell’occhio deviato a fissare correttamente gli oggetti, coprendo l’occhio sano (8080-8085).

M. Buffon attribuì lo strabismo a una disuguaglianza nella capacità visiva dei due occhi: quando un occhio era significativamente più debole dell’altro, il cervello tendeva a utilizzare solo l’occhio più forte, portando l’altro a deviare (8091-8095). Questa teoria fu confermata da Dr. Reid, che osservò che la maggior parte delle persone affette da strabismo presentava un difetto visivo in un occhio (8104-8105). Buffon suggerì che, quando la differenza tra gli occhi non era eccessiva, lo strabismo potesse essere curato coprendo l’occhio sano per costringere l’occhio debole a lavorare (8108-8110).

28.6 Variazioni della visione con l’età e altre osservazioni

Dr. Jurin osservò che l’occhio subisce cambiamenti con l’età: la cornea diventa più rigida e meno flessibile, rendendo difficile la visione di oggetti vicini senza l’ausilio di occhiali. Inoltre, l’aumento della rifrazione dei tessuti oculari con l’età, dovuto all’accumulo di sostanze oleose e saline, potrebbe compensare parzialmente la rigidità della cornea (8164-8175).

Il testo riporta anche esperimenti sulla luminosità percepita con uno o due occhi: un oggetto visto con entrambi gli occhi appare solo leggermente più luminoso (circa 1/13 in più) rispetto a quando è visto con un solo occhio (8217). Inoltre, si discute se gli oggetti appaiano più grandi con due occhi, concludendo che non vi è una differenza significativa, tranne in casi particolari come l’uso di telescopi binoculari (8219).

Infine, vengono citate osservazioni su casi particolari di visione, come quello di M. Aepinus, che soffriva di un’affezione del vitreo che causava la percezione di filamenti e macchie nebulose (8181-8183). Si discute anche il fenomeno della visione singola con due occhi, attribuito da alcuni alla fusione delle immagini nei nervi ottici, ma spiegato più plausibilmente da una legge naturale che fa percepire gli oggetti come singoli quando le immagini cadono su punti corrispondenti delle due retine (8196-8201).

29 Analisi delle teorie ottiche sulla percezione della distanza e della grandezza apparente

Il testo esplora le controversie tra studiosi del XVIII secolo riguardo ai meccanismi di percezione visiva, in particolare la relazione tra angolo visivo, distanza apparente e grandezza percepita degli oggetti. Le discussioni si concentrano su esperimenti ottici, critiche reciproche e tentativi di spiegare fenomeni come la rifrazione e la riflessione attraverso lenti e specchi.

29.1 Critiche alle teorie di Dr. Smith e risposte di Mr. Robins

Il nucleo del dibattito ruota attorno alla teoria di Dr. Smith, secondo cui la grandezza apparente di un oggetto dipende esclusivamente dall’angolo visivo o dal rapporto tra questo e la distanza reale. Mr. Robins (8475) contesta questa visione, sostenendo che la percezione della grandezza è influenzata da una componente illusoria legata alla stima della distanza: se non avessimo idea delle differenze di distanza, gli oggetti apparirebbero proporzionali all’angolo visivo; se invece la nostra percezione della distanza fosse sempre accurata, la loro grandezza apparirebbe invariata. L’errore nella stima della distanza amplifica l’effetto dell’angolo visivo, portando a valutazioni distorte. Robins accusa Smith di incoerenza, poiché talvolta spiega la grandezza apparente solo con l’angolo visivo, altre volte con il rapporto tra angolo e distanza (8476).

Per rendere più convincente la sua posizione, Robins propone un esperimento pratico: “flicking a piece of paper on the middle of the lens, and viewing it through a short tube” (8474), ma il testo omette i dettagli delle argomentazioni di Smith e delle relative confutazioni, limitandosi a citare le fonti (Robins’s Tracts, Vol. 2, p. 230, 251).

29.2 Montucla e la percezione attraverso lenti

Montucla (8476, 8482-8489) interviene nel dibattito con una posizione critica verso Smith e altri ottici, sostenendo che un oggetto visto attraverso una lente convessa appare più lontano rispetto alla visione a occhio nudo. Per dimostrarlo, descrive due esperimenti: 1. Osservazione di una lente convessa: posizionata su un foglio scritto e allontanata, l’oggetto sembra ingrandirsi e allontanarsi proporzionalmente (8483). 2. Prova tattile: invitando i partecipanti a guardare il bordo di un tavolo attraverso una lente convessa e poi tentare di toccarlo, questi sbagliano sistematicamente, raggiungendo un punto più basso del previsto (8485). Questo suggerisce che la lente induce una sovrastima della distanza.

Montucla contesta anche l’esperimento di Dr. Barrow sulla rifrazione in acqua (8486-8487): secondo Barrow, una linea perpendicolare immersa in acqua e osservata obliquamente appare come una curva che si avvicina all’osservatore. Montucla osserva invece che tutte le parti della linea appaiono ridotte in proporzione alla profondità, il che implicherebbe una posizione apparente oltre la perpendicolare, in contraddizione con Barrow. Conclude che il fenomeno presenta aspetti inspiegabili e invita a ulteriori indagini (8488).

29.3 Bouguer e la duplicità delle immagini riflesse

M. Bouguer (8491-8498) introduce una spiegazione innovativa per i fenomeni di rifrazione, basata sulla duplicità delle immagini generate da un oggetto immerso in un mezzo rifrangente (es. acqua). Secondo Bouguer, i raggi luminosi convergono in due punti distinti: - Un’immagine (G) lungo la caustica di rifrazione, formata da raggi che colpiscono la superficie con diversi gradi di obliquità. - Un’immagine (E) lungo la perpendicolare, formata da raggi che entrano nell’occhio lateralmente (8495-8497).

Questa teoria risolve le difficoltà sollevate da autori come Tacquet, Barrow, Smith e Newton, che avevano considerato il problema “molto difficile” (8498). Bouguer suggerisce che la mente possa focalizzarsi su una delle due immagini, spiegando le discrepanze nelle osservazioni (8493).

29.4 Kraft e la conferma della teoria di Barrow

G.W. Kraft (8501) difende la teoria di Barrow sulla localizzazione degli oggetti riflessi, secondo cui la posizione apparente di un punto è determinata dall’intersezione di raggi infinitamente vicini. Per oggetti distanti osservati attraverso uno specchio concavo, Kraft propone di considerare lo specchio come piano, semplificando il modello senza alterare l’effetto percepito (anche se l’immagine risulta più sfocata).

29.5 Porterfield e i meccanismi di percezione della distanza

Dr. Porterfield (8502-8530) elabora una tassonomia dei metodi naturali per giudicare la distanza degli oggetti, integrando le cinque tecniche descritte da De la Hire con un sesto fattore: la conformazione degli occhi. Le sue osservazioni si concentrano su: 1. Conformazione oculare e visione distinta: utile solo entro i limiti della visione nitida. Oltre questi, la confusione dell’immagine aiuta a stimare la distanza, ma solo fino a un certo punto: quando la pupilla non percepisce più la divergenza dei raggi (es. oggetti molto lontani), la confusione raggiunge un limite e non fornisce ulteriori indizi (8504-8514). 2. Angolo formato dagli assi ottici: metodo universale e affidabile, basato sulla convergenza degli occhi. Porterfield dimostra la sua importanza con un esperimento pratico: tentare di infilare un bastone ricurvo in un anello con un solo occhio chiuso risulta estremamente difficile (8517-8518). La perdita di un occhio può passare inosservata, ma influisce su azioni che richiedono precisione (es. versare liquidi), e Porterfield cita un caso in cui ha diagnosticato una gutta serena (atrofia del nervo ottico) risalendo al momento in cui il paziente aveva iniziato a commettere errori di questo tipo (8519-8520). 3. Grandezza apparente degli oggetti: efficace solo se si conosce la dimensione reale dell’oggetto. Porterfield spiega perché oggetti familiari (es. montagne, edifici) appaiono più vicini di quanto siano, mentre animali o oggetti piccoli in prossimità di elementi grandi sembrano minuscoli (8525-8530). Ad esempio: - Una città o una cattedrale appaiono più vicine perché la loro grandezza suggerisce una distanza minore. - Animali in valli accanto a montagne sembrano piccoli perché la montagna è percepita come più vicina del reale. - Lo stesso effetto si verifica quando gli oggetti sono posti in cima a montagne o edifici alti.

29.6 Termini e concetti chiave

29.7 Contraddizioni e ambiguità

29.8 Dati e riferimenti specifici

30 Analisi delle teorie ottiche sulla percezione del cielo e degli astri

Il testo esplora le teorie ottiche relative alla percezione della volta celeste, della luna e di altri corpi celesti, con particolare attenzione all’illusione della “luna orizzontale” e alla concavità apparente del cielo. Le osservazioni, attribuibili a studiosi come Dr. Smith e Mr. Robins, si basano su principi geometrici, esperimenti visivi e misurazioni empiriche.

30.1 Percezione della distanza e della forma del cielo

Il testo parte da un’ipotesi geometrica: se la superficie terrestre fosse perfettamente piana, la distanza dell’orizzonte visibile non supererebbe le 5000 volte l’altezza dell’occhio rispetto al suolo (circa 5 miglia, assumendo un’altezza oculare tra i 5 e i 6 piedi). Oggetti oltre questa distanza apparirebbero allineati all’orizzonte (8697). Questa premessa introduce il concetto di orizzonte visibile come limite oltre il quale gli oggetti sembrano proiettati su una superficie circolare. Ad esempio, un muro costruito oltre tale limite apparirebbe curvo, come se seguisse la circonferenza dell’orizzonte, e se esteso all’infinito formerebbe un semicerchio perfetto (8699). Se poi questo piano circolare fosse sollevato perpendicolarmente rispetto all’osservatore, il muro apparirebbe come la concavità delle nuvole sopra la sua testa (8700).

La differenza tra la percezione del piano orizzontale e di quello verticale è cruciale: il primo suggerisce una superficie visibile con distanze uniformi intorno all’occhio, mentre nel secondo (ad esempio, tra l’occhio e il “soffitto” delle nuvole) manca un riferimento che indichi la distanza delle sue parti. Di conseguenza, le distanze apparenti delle porzioni più alte del cielo sembrano progressivamente ridotte (8702-8703). Quando il cielo è coperto da nuvole di densità uniforme, queste formano una superficie piatta simile a quella terrestre, ma la loro concavità è solo apparente (8705). Anche in presenza di nuvole a diverse altezze, l’occhio fatica a distinguere le differenze di distanza, a meno che non siano molto vicine o mosse da correnti opposte (8706). Questa illusione persiste anche in condizioni di cielo parzialmente coperto o sereno, suggerendo che la percezione della concavità sia radicata nell’esperienza visiva (8708-8709).

30.2 Misurazioni e proporzioni della concavità celeste

Dr. Smith quantifica la concavità apparente del cielo, definendola come una porzione di superficie sferica inferiore a un emisfero, con il centro molto al di sotto dell’occhio dell’osservatore. Attraverso osservazioni, stima che la distanza apparente delle parti del cielo all’orizzonte sia tra 3 e 4 volte maggiore rispetto a quella delle parti sopra la testa (8711). Questa proporzione è confermata da misurazioni empiriche: quando un corpo celeste (come il sole o la luna) appare a metà tra l’orizzonte e lo zenit, la sua altezza reale è di soli 23 gradi (8716-8717). Esperimenti condotti da M. Folkes e Mr. Robins rafforzano questi dati: ad esempio, se un corpo celeste ha un’altitudine di 20 gradi quando sembra a metà strada, la sua distanza orizzontale apparente è circa 4 volte quella perpendicolare; a 28 gradi, il rapporto scende a 2,5 volte (8719).

30.3 L’illusione della luna orizzontale e fenomeni correlati

La teoria della concavità celeste spiega l’illusione della luna orizzontale: il diametro apparente della luna (o del sole) sembra maggiore all’orizzonte rispetto a quando è alto nel cielo, in proporzione alle distanze apparenti OA e OB (dove O è l’occhio, A l’orizzonte e B un punto più alto). Smith fornisce una tabella con le proporzioni tra altitudine e diametro apparente (8726-8731), illustrando come la percezione sia influenzata dalla convinzione che gli oggetti celesti giacciano sulla superficie concava del cielo. Questa illusione si estende ad altri corpi celesti: ad esempio, la distanza tra due stelle vicine appare maggiore all’orizzonte che in alto, anche se la loro separazione reale è minore (8734-8735).

La concavità apparente del cielo spiega anche fenomeni come la variazione di larghezza dei colori negli arcobaleni (più stretti in alto e più larghi in basso) e la forma ovale degli aloni intorno al sole o alla luna, con il diametro maggiore perpendicolare all’orizzonte (8737-8739). Anche le code delle comete, indipendentemente dalla loro forma reale, appaiono come archi della volta celeste (8740).

30.4 Esperimenti ottici e conferme empiriche

Smith propone un esperimento con una lente per replicare l’illusione della luna orizzontale: osservando un oggetto circolare (come un dischetto) attraverso una lente a distanza focale, la sua dimensione apparente diminuisce proporzionalmente alla distanza percepita, pur mantenendo invariato l’angolo visivo (8741-8752). Questo fenomeno condivide con la luna orizzontale l’unica variabile critica: l’angolo visivo costante.

Un’obiezione alla teoria riguarda la percezione della luna da diverse altitudini: se l’orizzonte appare più lontano dalla cima di una montagna, la luna dovrebbe sembrare più grande, ma Smith osserva che l’idea consolidata della sua dimensione (derivata da innumerevoli osservazioni) prevale su singole esperienze (8753-8755). Tuttavia, alterazioni prolungate della percezione (ad esempio, osservando la luna attraverso una lente) possono modificare questa idea radicata (8759-8760).

30.5 Variazioni nella dimensione apparente della luna

Oltre alla concavità celeste, Smith riconosce che la luna può apparire di dimensioni diverse anche nello stesso orizzonte, talvolta eccezionalmente grande. Questo fenomeno è attribuito a variazioni nella dimensione dell’immagine retinica, che nella teoria generale era considerata costante. Per indagare queste variazioni, suggerisce misurazioni con micrometri o registrazioni di dati atmosferici (pressione e temperatura) (8761-8763). Infine, Smith e Folkes notano che il cielo può talvolta apparire con una forma concoidale (con poca concavità vicino all’orizzonte), ma ciò non altera significativamente le proporzioni delle distanze apparenti (8760).

31 Evoluzione e innovazioni nei telescopi riflettori e nei microscopi tra XVIII e fine XVIII secolo

Il testo esplora lo sviluppo degli strumenti ottici, in particolare dei telescopi riflettori e dei microscopi, tra la prima metà del XVIII secolo e gli anni Sessanta dello stesso secolo, evidenziando contributi chiave di figure come Hadley, Short, Lieberkühn, Euler e Dollond. Le informazioni sono organizzate per fasi storiche, innovazioni tecniche e confronti tra strumenti, con particolare attenzione ai dettagli costruttivi e alle valutazioni empiriche.

31.1 Il telescopio riflettore di Hadley e il confronto con il modello di Huygens

Il testo (8909) descrive come la Royal Society avesse commissionato a John Hadley la costruzione di un telescopio riflettore basato sul progetto di Newton, rimasto inutilizzato per cinquant’anni. Il principale specchio concavo (principal speculum) aveva un raggio di curvatura di 10 piedi e 5,4 pollici (circa 3,2 metri), con una lunghezza focale di 62,4 pollici (1,58 metri) (8910). La gestione dello strumento richiedeva un apparato complesso, come documentato nelle Philosophical Transactions (8912).

La valutazione del telescopio fu condotta da James Pound e James Bradley (8913-8914), che lo confrontarono con il celebre telescopio di Huygens, dotato di una lente obiettiva con lunghezza focale di 123 piedi (37,5 metri). Nonostante la minore luminosità degli oggetti osservati – attribuita alla differenza di apertura e a piccole imperfezioni nella politura dello specchio metallico (8915) – il telescopio riflettore di Hadley dimostrò una capacità di ingrandimento equivalente e una nitidezza sufficiente per osservare fenomeni come: - i transiti dei satelliti di Giove e le loro ombre sul disco del pianeta; - la “fascia nera” nell’anello di Saturno; - il bordo dell’ombra di Saturno proiettata sul suo anello (8916).

Un vantaggio cruciale emerse nell’osservazione dei cinque satelliti di Saturno, visibili anche in condizioni di luce crepuscolare grazie alla struttura chiusa del telescopio riflettore, a differenza del modello di Huygens, privo di tubo e quindi più sensibile alla luce ambientale (8920). Bradley e Pound conclusero che, se fossero stati risolti i problemi di ossidazione degli specchi metallici o se fossero stati realizzati specchi in vetro argentato, i telescopi riflettori avrebbero soppiantato quelli rifrattori per la loro maggiore maneggevolezza (8921).

31.2 Dalla costruzione newtoniana al modello gregoriano: il contributo di Short

Hadley iniziò con telescopi di tipo newtoniano, ma passò poi al modello gregoriano (con specchio primario perforato), completato nel 1726 (8921). Tuttavia, nel 1734, i telescopi di James Short – inizialmente attivo in Scozia – superarono quelli londinesi per qualità. Short adottò inizialmente specchi in vetro, seguendo il suggerimento di Newton, ma li abbandonò a causa della minore riflettività e delle difficoltà nel mantenerne la forma (8923-8932). Si dedicò quindi al perfezionamento degli specchi metallici, ottenendo: - aperture maggiori rispetto ad altri artigiani; - curvature più precise e un migliore allineamento degli specchi (8932-8933).

Con un telescopio dotato di specchio primario con lunghezza focale di 15 pollici (38 cm), Short e altri osservatori riuscirono a leggere il testo delle Philosophical Transactions a 500 piedi di distanza (152 metri) e a distinguere tutti e cinque i satelliti di Saturno contemporaneamente, un risultato che sorprese persino Colin Maclaurin (8934). Questi successi confermarono la superiorità del modello gregoriano, che divenne lo standard per i decenni successivi.

31.3 Principio ottico e potere di ingrandimento del telescopio gregoriano

Il testo fornisce una descrizione tecnica dettagliata del funzionamento del telescopio gregoriano (8935-8961), illustrando come: 1. Lo specchio primario concavo (LL) forma un’immagine invertita dell’oggetto nel suo fuoco (KH). 2. Lo specchio secondario concavo (EF), posizionato oltre il fuoco primario, riflette i raggi verso un oculare (MN e SS), che li rende paralleli e ingrandisce l’immagine. 3. Un diaframma perforato (ZZ) blocca i raggi estranei, migliorando il contrasto.

Il potere di ingrandimento è calcolato come il rapporto tra: - la distanza focale dello specchio primario (DI) e quella dello specchio secondario (GA); - la distanza tra lo specchio secondario e l’oculare (NK) e la distanza tra l’oculare e l’occhio (TO) (8951-8952). L’autore suggerisce di considerare il telescopio gregoriano come una combinazione di telescopio e microscopio: lo specchio primario funge da obiettivo, mentre il secondario e l’oculare agiscono come un sistema microscopico che ingrandisce ulteriormente l’immagine intermedia (8960-8961).

31.4 **L’equatoriale di Short: un “osservatorio portatile”

Short sviluppò anche un telescopio equatoriale (8962), definito un “osservatorio portatile” per la sua capacità di: - puntare oggetti celesti con precisione usando ascensione retta e declinazione; - mantenere l’oggetto nel campo visivo senza dover regolare manualmente l’inclinazione, grazie a un meccanismo che ruota parallelamente all’equatore (8963-8964).

Con questo strumento, Short osservò: - stelle di prima e seconda magnitudine in pieno giorno; - i pianeti Mercurio, Venere e Giove (8968), mentre Saturno e Marte risultavano più difficili da distinguere a causa della loro minore luminosità. La visibilità diurna degli oggetti celesti era resa possibile dall’esclusione della luce ambientale da parte del telescopio, un principio valido anche per l’osservazione delle stelle dal fondo di pozzi profondi (8971-8973). La chiarezza dell’immagine dipendeva dal contrasto tra la luminosità dell’oggetto e lo sfondo, migliorato dall’aumento del potere di ingrandimento (8974).

31.5 Microscopi a riflessione: tentativi e limiti

Parallelamente ai telescopi, si tentò di applicare il principio della riflessione ai microscopi. Il primo tentativo fu di Robert Barker, che adattò il design del telescopio riflettore riducendo la distanza tra gli specchi per gestire raggi divergenti (8990-8994). Tuttavia, questo strumento risultava difficile da usare e adatto solo a oggetti piccoli o trasparenti, poiché un oggetto opaco avrebbe ostacolato la riflessione (8998-9010).

Un modello più elaborato fu proposto da Robert Smith, che utilizzava due specchi (uno concavo e uno convesso) con raggio di curvatura di 2 pollici (5 cm) e lunghezza focale di 1 pollice (2,5 cm) (9011-9017). Nonostante le difficoltà di esecuzione, lo strumento raggiunse prestazioni paragonabili ai migliori microscopi rifrattori dell’epoca (9019-9020).

31.6 Innovazioni nei microscopi solari e per oggetti opachi

Tra il 1738 e il 1739, Johann Nathanael Lieberkühn introdusse due miglioramenti rivoluzionari: 1. Il microscopio solare, che proiettava immagini ingrandite di oggetti trasparenti su uno schermo usando la luce del Sole (9026-9030). Realizzato da John Cuff, consisteva in: - un tubo di ottone con diametro di circa 2 pollici (5 cm); - uno specchio orientabile per dirigere i raggi solari; - una lente convessa per focalizzare la luce; - un microscopio di Wilson per l’osservazione. L’immagine proiettata poteva essere ingrandita “oltre l’immaginazione” (9030).

  1. Il microscopio per oggetti opachi, che illuminava l’oggetto con uno specchio concavo argentato al centro del quale era posta una lente, risolvendo il problema della scarsa visibilità del lato oscuro (9031-9032). Cuff perfezionò lo strumento con quattro specchi e lenti intercambiabili (9032).

Lieberkühn migliorò ulteriormente il microscopio solare per osservare anche oggetti opachi, ma la sua morte prematura impedì la pubblicazione dei dettagli (9042-9043). Franz Ulrich Theodor Aepinus (o TEpinus) propose un adattamento che permetteva di illuminare l’oggetto prima del passaggio attraverso la lente obiettiva, rendendo lo strumento versatile per qualsiasi tipo di campione (9045-9051).

31.7 Sfide e limiti tecnologici

Nonostante i progressi, persistettero problemi tecnici: - Specchi in vetro: pur seguendo il suggerimento di Newton, Short li abbandonò per la minore riflettività e la tendenza a deformarsi sotto il proprio peso (8940-8941). - Ossidazione degli specchi metallici: era il principale ostacolo alla diffusione dei telescopi riflettori (8921). - Qualità del vetro: le disomogeneità nel materiale limitavano le prestazioni degli strumenti diottrici (9087). A.D. Merklein propose di fondere il vetro in stampi di ferro per evitare disturbi durante il raffreddamento, ma il metodo non sempre funzionava (9087-9088).

31.8 Micrometri e misurazione degli oggetti celesti

I micrometri tradizionali presentavano limiti nella misurazione di oggetti in movimento o troppo grandi per il campo visivo (9106-9107). Una soluzione innovativa fu proposta indipendentemente da Servington Savery e Pierre Bouguer: un telescopio con due lenti obiettive di uguale lunghezza focale, che producevano due immagini distinte dell’oggetto (9109-9111). La distanza tra le immagini, regolabile spostando le lenti, permetteva di calcolare il diametro apparente di corpi celesti come il Sole o la Luna, anche se solo una parte del disco era visibile (9112-9115).

Bouguer aggiunse un micrometro comune per misurare la sovrapposizione parziale delle immagini, migliorando la precisione (9116). John Dollond perfezionò ulteriormente il sistema sostituendo le due lenti con una singola lente divisa a metà, semplificando la costruzione (9118).

31.9 Estremi dell’ingrandimento: le lenti di Di Torre

Nel 1765, Tomaso Di Torre di Napoli realizzò globuli di vetro di dimensioni microscopiche, inviati alla Royal Society: - il più grande aveva un diametro di 2 punti parigini (circa 0,44 mm) e ingrandiva 640 volte; - il più piccolo, di 0,5 punti parigini (0,11 mm), ingrandiva 2560 volte (9076-9077).

Tuttavia, Henry Baker – esperto microscopista – non riuscì a utilizzarli efficacemente, lamentando difficoltà visive e dubitando che altri potessero farlo senza danneggiare la vista (9079-9080).

31.10 Conclusioni e prospettive

Il periodo analizzato segna una transizione cruciale nella storia degli strumenti ottici: - I telescopi riflettori dimostrarono di poter competere con i rifrattori, grazie alla loro maneggevolezza e alla capacità di osservare oggetti deboli (8921). - I microscopi solari e per oggetti opachi ampliarono le possibilità di indagine scientifica, superando limiti tecnici precedenti. - Le innovazioni nei micrometri permisero misurazioni più precise degli oggetti celesti, aprendo la strada a sviluppi futuri.

Rimanevano sfide aperte, come la produzione di vetro ottico di qualità e la conservazione degli specchi metallici, che avrebbero continuato a stimolare la ricerca nei decenni successivi.

32 Analisi delle teorie ottiche e delle riflessioni sulla natura della luce nel XVIII secolo

Il testo esplora le teorie sulla propagazione, riflessione, rifrazione e natura della luce, con particolare riferimento alle osservazioni e ipotesi di Isaac Newton e altri scienziati coevi. Le frasi fornite (9372-9542) delineano un quadro storico e concettuale che si articola in tre ambiti principali: fenomeni ottici fondamentali, ipotesi sulla natura fisica della luce e questioni aperte e desiderata scientifici.

32.1 Fenomeni ottici fondamentali: riflessione, rifrazione e dispersione

Il testo descrive in dettaglio i meccanismi di interazione tra luce e materia, partendo da osservazioni empiriche e modelli interpretativi. La riflessione avviene quando particelle di luce colpiscono una superficie e vengono respinte con un angolo uguale a quello di incidenza (“Some of thefe particles, falling upon other bodies, are reflected from them, in an angle equal to that of their incidence”, 9372). La rifrazione, invece, si verifica quando le particelle entrano in un nuovo mezzo e vengono deviate verso o lontano dalla perpendicolare alla superficie, a seconda della densità del mezzo stesso (“rays of light, falling obliquely on any medium, are bent as if they were attracted by it, when it has a greater degree of denfity”, 9373). La quantità di luce riflessa o trasmessa dipende dall’angolo di incidenza: maggiore è l’obliquità, maggiore è la riflessione (“More of the rays are refledled when they fall upon a body with a fin all degree of obliquity”, 9374).

La velocità della luce è presentata come costante e straordinariamente elevata (“The velocity with which light is emitted and reflected is the fame; and fo great, that it pafles from the fun to the earth in the fpace of about eight minutes and twelve feconds”, 9375), sebbene si ipotizzi che possa variare in seguito alla rifrazione, in proporzione alla differenza tra angolo di incidenza e angolo di rifrazione (9376). La formazione delle immagini nell’occhio umano è spiegata attraverso la rifrazione dei raggi luminosi nei mezzi oculari (umori), che li focalizza sulla retina (“Rays of light […] are fo refraCted by the humours of it, as to be united […] at the furface of the retina”, 9377).

Un aspetto centrale è la dispersione cromatica: i raggi luminosi non sono tutti rifratti allo stesso modo, ma la loro deviazione è correlata al colore che manifestano (“the colour which they are difpofed to exhibit, is connected invariably with the degree of their refrangibility”, 9378). L’ordine di rifrangibilità decrescente è: violetto, indaco, blu, verde, giallo, arancione, rosso (9379). Quando i colori sono separati al massimo, occupano uno spazio proporzionale alle note musicali di un’ottava (“they divide the whole fpace between them exaCtly as a mufical chord is divided”, 9381), e la loro combinazione in queste proporzioni produce il bianco, mentre l’assenza di luce genera il nero (9382). La capacità di un mezzo di disperdere i colori non dipende solo dal suo potere rifrattivo medio, ma anche dalla sua composizione chimica: ad esempio, il vetro al piombo ha un alto potere dispersivo, mentre quello ricco di sali alcalini ne ha uno basso (9384-9385).

32.2 Ipotesi sulla natura fisica della luce e delle forze in gioco

Il testo avanza diverse ipotesi sulla natura della luce e sulle forze che ne governano il comportamento. Si suggerisce che la riflessione e la rifrazione non siano causate dall’impatto con le parti solide dei corpi, ma da potenze di attrazione e repulsione che si estendono oltre la superficie (“Rays of light are not refledled or refradted by impinging on the folid parts of bodies, but by virtue of a power which extends to fome diflance from the furface”, 9388-9389). Queste forze agiscono in modo selettivo: su superfici sottili e ravvicinate, alcune aree riflettono solo determinati colori e trasmettono altri, generando serie alternate di colori (9390).

Un fenomeno peculiare è l’inflessione della luce (o diffrazione), che si verifica quando i raggi passano vicino a un corpo e vengono deviati dalle sue forze attrattive o repulsive. Anche in questo caso, i diversi colori sono influenzati in modo differente, generando strisce colorate ai bordi delle ombre (9391). Il rosso, ad esempio, è inflesso a una distanza maggiore rispetto agli altri colori (9392), e sono state osservate fino a tre “ordini” di strisce colorate (9394).

Un altro tema rilevante è l’assorbimento della luce da parte dei corpi: parte della luce incidente non viene riflessa o rifratta, ma trattenuta, soprattutto quando l’incidenza è obliqua (9395-9396). Alcuni materiali, come il fosforo, emettono nuovamente la luce assorbita quando riscaldati (9397-9399), suggerendo una connessione tra luce e calore. Si ipotizza che la luce possa essere convertita in materia e viceversa (“Are not grofs bodies and light convertible into one another?”, 9408), citando esperimenti come la trasformazione dell’acqua in terra attraverso distillazioni ripetute (9410). Questa idea è sostenuta da Newton, che vede nella trasmutazione un principio naturale (“The changing of bodies into light, and of light into bodies, is very conformable to the courfe of nature”, 9411), ma rimane aperta la questione se la luce sia una sostanza sui generis o un principio incorporato nei corpi (9414).

32.3 Questioni aperte e desiderata scientifici

La sezione conclusiva del testo (9402-9492) riflette sullo stato della conoscenza nel XVIII secolo, evidenziando i limiti e le domande irrisolte. Nonostante i progressi compiuti, le lacune sono numerose, e ogni nuova scoperta apre ulteriori interrogativi (“every doubt implies fome degree of knowledge”, 9404). Tra i desiderata principali:

  1. Natura della luce e sua emissione:
    • Come viene emessa la luce dai corpi luminosi? Newton ipotizza che sia dovuta a vibrazioni delle particelle dei corpi (9418-9419), ma la velocità della luce rende difficile spiegare il meccanismo di emissione (9427).
    • Cosa accade alla luce emessa dal Sole? Si disperde nello spazio infinito o torna indietro? La prima ipotesi sembra più probabile (9432-9435).
    • La velocità della luce è costante per tutti i corpi? Le osservazioni suggeriscono che i raggi dello stesso colore abbiano la stessa velocità iniziale (9436-9437).
  2. Cause fisiche della riflessione e rifrazione:
    • Newton propone un’ipotesi basata su un etere di densità variabile, più denso nello spazio vuoto che nei pori dei corpi (9443-9448), ma questa teoria presenta difficoltà analoghe a quelle delle spiegazioni meccaniche (9441).
    • Cosa accade alla luce assorbita dai corpi? La quantità di luce riemessa da sostanze fosforescenti è trascurabile rispetto a quella assorbita (9455), e il destino della luce “estinta” rimane oscuro (9454).
  3. Fenomeni ottici complessi:
    • I colori delle lamine sottili (come le bolle di sapone) non sono completamente compresi: le forze superficiali sembrano agire in modo selettivo quando le superfici sono molto vicine (9457-9462).
    • L’inflessione della luce necessita di ulteriori studi, soprattutto per spiegare l’origine delle strisce colorate ai bordi delle ombre (9465-9467). Newton ipotizzava che i raggi si muovessero come anguille (9467), ma questa spiegazione è ritenuta poco plausibile.
    • Fenomeni atmosferici come aloni, pareli e arcobaleni secondari non hanno ancora una spiegazione soddisfacente (9471-9472).
  4. Visione e strumenti ottici:
    • La retina è davvero il “sede della visione”? La questione rimane dibattuta (9476).
    • La visione binoculare presenta ancora dubbi, nonostante le ipotesi di Newton e Hartley (9477-9489).
    • Gli strumenti ottici (telescopi e microscopi) hanno raggiunto limiti pratici, ma potrebbero essere migliorati in termini di comodità e costo (9489-9491).
  5. Casi particolari e anomalie:
    • Un fenomeno curioso è l’indistinta visione con piccoli fasci di luce: quando il diametro del fascio luminoso è ridotto a 1/100 di pollice, l’immagine diventa sfocata, e a 1/1000 di pollice è quasi irriconoscibile (9508-9510). Questo effetto, contrario alle aspettative, suggerisce una peculiarità strutturale dell’occhio (9505).
    • Viene calcolata la forza necessaria per emettere la luce dal Sole, confrontandola con la forza di gravità: la velocità della luce richiederebbe una forza 009 volte maggiore di quella necessaria per far cadere un corpo da un’altezza infinita alla superficie solare (9539). Questo dato sottolinea l’enorme energia coinvolta nei fenomeni luminosi.

32.4 Gerarchia delle informazioni e particolarità

Le informazioni si strutturano in una gerarchia che distingue: - Concetti fondamentali (riflessione, rifrazione, dispersione cromatica, velocità della luce) come base teorica. - Ipotesi interpretative (forze di attrazione/repulsione, natura corpuscolare o ondulatoria della luce, convertibilità luce-materia) come tentativi di spiegazione. - Questioni aperte (destino della luce assorbita, meccanismi di inflessione, miglioramento degli strumenti) come stimoli per la ricerca futura.

Particolarità e dati specifici includono: - L’ordine dei colori nello spettro (violetto → rosso) e la loro analogia con le note musicali (9379, 9381). - La velocità della luce (8 minuti e 12 secondi per raggiungere la Terra dal Sole, ~300.000 km/s) e la sua costanza (9375). - La proporzione tra forza di gravità solare e terrestre (28:1) e il calcolo della forza necessaria per emettere la luce (9524, 9539). - L’esperimento dell’indistinta visione con fasci ridotti (9508-9515), che evidenzia un limite percettivo non intuitivo.

Ambiguità e contraddizioni emergono in alcuni punti: - La natura della luce: è una sostanza sui generis o un principio incorporato nei corpi? (9414). - Il meccanismo di emissione della luce: vibrazioni delle particelle (9419) o fermentazione tra principi chimici (9414)? - La spiegazione dell’inflessione: movimento “anguillare” dei raggi (9467) o riflessione/trasmissione a distanze definite (9467)?

Il testo si conclude con un invito implicito a proseguire le ricerche, sottolineando come ogni nuova scoperta apra ulteriori domande (“every advance in knowledge is a real and valuable acquifition”, 9404).

33 Catalogo di opere scientifiche tra XVII e XVIII secolo: struttura e significato storico

Il elenco fornito rappresenta un catalogo bibliografico di opere scientifiche, filosofiche e tecniche pubblicate tra il XVI e il XVIII secolo, con una concentrazione significativa nel periodo compreso tra il 1600 e il Questo arco temporale coincide con la rivoluzione scientifica e con il consolidamento delle istituzioni accademiche e delle società scientifiche in Europa. Le opere citate coprono una vasta gamma di discipline, tra cui astronomia, fisica, chimica, medicina, ottica, magnetismo, elettricità, botanica e filosofia naturale, riflettendo l’interesse enciclopedico tipico dell’epoca e la progressiva specializzazione dei saperi.

Le informazioni fornite per ciascuna voce includono il titolo dell’opera, l’autore (quando esplicitato), il luogo e l’anno di pubblicazione, nonché il numero di volumi, quando applicabile. Alcuni titoli sono accompagnati da riferimenti a edizioni successive o a traduzioni, come nel caso di “Hooke’s Posthumous Works” (10113), pubblicati nel 1705 ma contenenti materiali risalenti al 1659, o di “Tentamina Experimentorum in Academia del Cimento” (10152), tradotti in inglese nel Questi dettagli testimoniano la circolazione transnazionale delle idee e l’importanza delle traduzioni nella diffusione del sapere scientifico.

Un elemento peculiare del catalogo è la presenza di opere che documentano il passaggio dalla tradizione alchemica e magico-naturalistica alla scienza sperimentale moderna. Ad esempio, “B. Porta’s Natural Magic” (10119), pubblicata nel 1658, rappresenta un ponte tra la curiosità rinascimentale per i fenomeni naturali e l’approccio sistematico alla sperimentazione. Allo stesso modo, “Kircheri Magnes” (10196), del 1643, riflette l’interesse per il magnetismo come fenomeno naturale e simbolico, mentre “Gilbert’s De Magnete” (10218), del 1628, segna un momento fondamentale nella storia della fisica per il suo approccio empirico allo studio del magnetismo terrestre.

Il catalogo include anche opere fondamentali della rivoluzione scientifica, come “Galileo Galilei’s Opere” (10172), pubblicate a Padova nel 1744, “Newtoni Principia” (10220), nella seconda edizione del 1713, e “Kepler’s Paralipomena ad Vitellionem” (10235), del 1614, che gettano le basi per la nuova astronomia e la meccanica celeste. La presenza di “Descartis Principia Philosophiæ” (10191), del 1672, e di “Huygenii Opera” (10212), in quattro volumi pubblicati nel 1724, testimonia l’influenza del razionalismo cartesiano e della fisica matematica nel dibattito scientifico del XVII secolo.

Un altro aspetto rilevante è la documentazione delle attività delle accademie scientifiche, come la Royal Society di Londra, la Académie Royale des Sciences di Parigi e la Accademia del Cimento di Firenze. Opere come “Sprat’s History of the Royal Society” (10195), del 1667, “Birch’s History of the Royal Society” (10133), in quattro volumi, e “Memoirs de l’Academie Royale des Sciences” (10136), pubblicati a partire dal 1666, offrono una testimonianza diretta dell’organizzazione e delle finalità di queste istituzioni, che giocarono un ruolo cruciale nella promozione della ricerca sperimentale e nella diffusione dei risultati scientifici. Anche le pubblicazioni periodiche, come “Philosophical Transactions” (10132), “Commentarii Academiae Scientiarum Petropolitanae” (10134) e “Acta Eruditorum” (10151), sono rappresentate nel catalogo e riflettono l’emergere della comunicazione scientifica attraverso articoli e resoconti di esperimenti.

Il catalogo include inoltre opere che trattano di elettricità, un campo di ricerca in rapida espansione nel XVIII secolo. Tra queste, “Franklin’s Experiments and Observations on Electricity” (10190), del 1769, “Beccaria’s Dell’ Elettricismo artificiale et Naturale” (10226), del 1753, e “Nollet’s Recherches sur les Causes de l’Electricité” (10408), del 1749, documentano gli sviluppi teorici e sperimentali che portarono alla comprensione dei fenomeni elettrici e alla loro applicazione pratica. La presenza di “Boerhaave’s Elementa Chemiae” (10227), in due volumi pubblicati nel 1733, e di “Stahl’s Fundamenta Chemiae” (10185), del 1746, evidenzia inoltre l’evoluzione della chimica da disciplina alchemica a scienza basata su principi razionali e sperimentali.

Un ulteriore elemento di interesse è la presenza di opere che esplorano la relazione tra scienza e filosofia, come “Berkley’s New Theory of Vision” (10343), del 1709, e “Reid’s Inquiry into the Human Mind” (10360), del 1765, che riflettono il dibattito sull’epistemologia e sulla natura della conoscenza scientifica. Anche le opere di storia della scienza, come “Montucla’s Histoire des Mathématiques” (10168), del 1758, e “Goguet de l’Origine des loix, des Arts et des Sciences” (10436), in sei volumi, testimoniano l’emergere di un interesse storiografico per lo sviluppo delle discipline scientifiche.

Il catalogo presenta infine alcune ambiguità e lacune, segnalate esplicitamente nelle note finali. Ad esempio, la frase “Where no place is mentioned London is understood” (10453) indica che, in assenza di indicazioni contrarie, si presume che le opere siano state pubblicate a Londra. Allo stesso modo, la nota “Where neither date is expressed, the books were not at hand when this catalogue was taken” (10454) suggerisce che alcune opere potrebbero essere state incluse nel catalogo senza una datazione precisa. La presenza di voci come “BOOKS not yet procured” (10455) e la menzione di opere come “Lambert’s Photometrie” (10490), che l’autore del catalogo dichiara di aver cercato senza successo per quasi un anno, evidenzia le difficoltà logistiche nella raccolta di testi scientifici nel XVIII secolo.

In sintesi, il catalogo rappresenta una testimonianza preziosa della produzione scientifica e filosofica tra il XVII e il XVIII secolo, documentando la transizione verso la scienza moderna, l’importanza delle istituzioni accademiche e la circolazione delle idee attraverso traduzioni e pubblicazioni periodiche. Le opere elencate riflettono la diversità degli approcci disciplinari, l’interesse per la sperimentazione e la misurazione, e il dialogo tra scienza, filosofia e tecnologia.

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