Roller - The Development of the Concept of Electric Charge | L

24 Apr, 2026

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1 Evoluzione della conoscenza di ambra e magnetismo: da Agostino al Medioevo

Il testo traccia il percorso storico delle prime osservazioni su ambra e magnetismo, evidenziando il contributo critico di Agostino e la successiva ripresa degli studi secolari nel basso Medioevo.

Il resoconto prende avvio dal riferimento all’opera di Sant’Agostino, La città di Dio (428 d.C.), definito come “un buon sommario fattuale delle prime conoscenze occidentali sull’ambra e i fenomeni magnetici” - (fr:45). Agostino mostra un atteggiamento epistemologico notevole per l’epoca: “Di notevole significato è la sua osservazione: ‘Personalmente, non desidero che tutte le meraviglie che ho citato vengano accettate sconsideratamente, poiché io stesso non le credo implicitamente, salvo quelle che sono cadute sotto la mia osservazione o che chiunque può facilmente verificare, come … il magnete, che per la sua misteriosa o sensibile attrazione attira il ferro, ma non ha effetto su una paglia.’” - (fr:46). Questa “cura nel distinguere tra conoscenza verificabile e non verificabile è una caratteristica dell’opera di Agostino” - (fr:47). Egli nota che “un magnete muove il ferro, ma non la paglia — una differenza che lo sorprendeva in vista della credenza corrente nell’essenziale somiglianza dell’attrazione magnetica e dell’ambra” - (fr:48). Da tale constatazione trae un argomento teologico: “Se tali fenomeni comuni sono inspiegabili, chiese, perché si dovrebbe pretendere che l’uomo spieghi i miracoli con la ragione umana?” - (fr:50).

Il testo prosegue descrivendo il contesto storico successivo: “Questioni religiose e morali avrebbero assorbito sempre di più l’attenzione degli studiosi della cristianità occidentale per molti secoli dopo Agostino; la ricerca di affari mondani e di sapere secolare sembrava, in confronto, contenere poco che fosse interessante o lodevole” - (fr:51). Tuttavia, “Le scuole e gli studiosi medievali non incoraggiarono la filosofia secolare, ma dovevano compiere un notevole servizio per la scienza secolare del futuro preservando e rafforzando certi atteggiamenti caratteristici della cultura greca e romana: forte rispetto per la legge, disponibilità a pensare in termini generali, abitudini di pensiero ordinato e un senso dell’esistenza dell’ordine nelle questioni religiose, se non secolari” - (fr:52).

Una svolta avviene nei secoli XII e XIII, con l’introduzione dei trattati greci in Europa occidentale. A quel tempo, “era ampiamente noto che una pietra di calamita posta, ad esempio, in una ciotola di legno galleggiante sull’acqua si sarebbe girata in modo che una parte di essa fosse sempre verso nord” - (fr:55). Analogamente, “era stato scoperto che un ago di ferro magnetizzato montato su un pezzetto di legno galleggiante nell’acqua avrebbe puntato a nord in modo simile” - (fr:56). La bussola nautica, strumento cruciale, “diresse l’interesse scientifico verso la calamita — e quindi verso l’ambra — ma l’osservazione che un pezzo di ambra non punta in una direzione particolare, anche quando strofinato, fu un ulteriore elemento di prova che alla fine portò allo studio dell’effetto dell’ambra come fenomeno separato dal magnetismo” - (fr:57). Infine, il testo elenca l’accumularsi di sostanze con proprietà simili a quelle dell’ambra: “Scrittori dell’antichità classica avevano menzionato diverse gemme che mostrano l’effetto ambra” - (fr:58); “In epoca medievale divenne noto che il giaietto, una forma compatta di carbone, possiede anche questa proprietà, e all’inizio del XVI secolo il diamante fu aggiunto alla lista” - (fr:59). “Così vi fu un accumulo di prove per il concetto di una classe di sostanze che mostravano l’effetto ambra, e alcuni tentativi furono fatti per spiegare l’esistenza di questa proprietà generica” - (fr:60).

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2 Differenze tra ambra e magnete e l’ipotesi di Cardano

Cardano formulò la prima ipotesi che distingue l’effetto dell’ambra dal magnetismo, basandosi su proprietà opposte.

Il testo elenca quattro differenze fondamentali tra l’ambra e il magnete. L’ambra attrae tutto ciò che è leggero, mentre il magnete attrae solo il ferro: “(i) Amber draws everything that is light; the magnet, iron only.” - (fr:68) [(i) L’ambra attira tutto ciò che è leggero; il magnete, solo il ferro.] Inoltre, l’attrazione dell’ambra è impedita da un oggetto interposto, mentre quella del magnete no: “(ii) Amber does not move chaff toward itself when something is interposed; the attraction of the magnet for iron is not similarly hindered.” - (fr:69) [(ii) L’ambra non muove la pula verso di sé quando qualcosa è interposto; l’attrazione del magnete per il ferro non è ostacolata in modo simile.] Un’altra differenza è che l’ambra non viene attratta dalla pula, mentre il magnete è attratto dal ferro: “(iii) Amber is not attracted by the chaff; the magnet is drawn by the iron.” - (fr:70) [(iii) L’ambra non è attratta dalla pula; il magnete è attirato dal ferro.] Infine, l’ambra non presenta poli, mentre il magnete attrae il ferro ora a nord, ora a sud: “(iv) Amber does not attract at the end; the magnet attracts iron sometimes at the North, sometimes at the South.” - (fr:71) [(iv) L’ambra non attrae alle estremità; il magnete attrae il ferro talvolta a nord, talvolta a sud.] A queste si aggiunge la quinta differenza, riportata in una nota: l’attrazione dell’ambra è aumentata dallo sfregamento e dal calore, mentre quella del magnete dalla pulizia della parte attrattiva: “(v) The attraction of amber is increased by friction [rubbing] and heat; that of the magnet, by cleaning the attracting part [thus removing foreign matter and scale].” - (fr:72) [(v) L’attrazione dell’ambra è aumentata dallo sfregamento e dal calore; quella del magnete, dalla pulizia della parte attrattiva (rimuovendo così corpi estranei e incrostazioni).]

Per spiegare queste osservazioni, Cardano avanzò quella che viene definita la prima ipotesi sull’effetto dell’ambra come fenomeno distinto dal magnetismo: “To account for these observed differences, Cardan advanced what may well be the first hypothesis pertaining to the amber effect as a phenomenon distinct from magnetism.” - (fr:73) [Per spiegare queste differenze osservate, Cardano avanzò quella che può essere la prima ipotesi relativa all’effetto dell’ambra come fenomeno distinto dal magnetismo.] Egli suppose che l’ambra strofinata emetta un “umore grasso e glutinoso” e che la pula o altri oggetti secchi, assorbendo questo “umore”, si muovano verso l’ambra: “He assumed that the rubbed amber emits a ‘fatty and glutinous humor [liquid],’ and that chaff or other dry objects, while absorbing this ‘humor,’ move toward the amber.” - (fr:74) [Egli suppose che l’ambra strofinata emetta un “umore grasso e glutinoso” e che la pula o altri oggetti secchi, assorbendo questo “umore”, si muovano verso l’ambra.] Il meccanismo invocato è che ogni cosa secca, non appena inizia ad assorbire umidità, è mossa verso la fonte umida, come il fuoco verso la sua esca: “For, he supposed, ‘every dry thing, as soon as it begins to absorb moisture, is moved toward the moist source, like fire to its pasture.’” - (fr:75) [Infatti, egli suppose, “ogni cosa secca, non appena comincia ad assorbire umidità, è mossa verso la fonte umida, come il fuoco verso la sua esca”.]

Il trattato di Cardano Sulla sottigliezza ottenne ampia popolarità, occupandosi di quei fenomeni “sottili” che sono “percepibili dai sensi o intellegibili dall’intelletto, ma compresi con difficoltà”: “Cardan’s On subtlety gained wide popularity, dealing as it did with those ‘subtle’ phenomena that are ‘sensible by the senses or intelligible by the intellect, but with difficulty comprehended.’” - (fr:76) [Il Sulla sottigliezza di Cardano ottenne ampia popolarità, occupandosi come faceva di quei fenomeni “sottili” che sono “percepibili dai sensi o intellegibili dall’intelletto, ma compresi con difficoltà”.] Il testo testimonia un momento cruciale della storia della scienza, in cui l’elettricità (attrazione dell’ambra) viene per la prima volta concettualmente separata dal magnetismo.

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3 Resoconto sul contributo di William Gilbert all’elettricità

Il testo presenta il passaggio storico in cui William Gilbert, medico e studioso elisabettiano, inaugura la scienza moderna dell’elettricità, distinguendo il fenomeno dell’ambra (effetto elettrostatico) dal magnetismo e gettando le basi per una nuova disciplina.

Gilbert, figlio di un facoltoso funzionario di Colchester e formatosi a Cambridge, si stabilì a Londra negli anni Settanta del Cinquecento: “Almost immediately he was elected a Fellow of the Royal College of Physicians, and later on became its president and also was appointed one of Queen Elizabeth’s physicians” – (fr:83) [Quasi immediatamente fu eletto Fellow del Royal College of Physicians, e in seguito ne divenne presidente e fu anche nominato uno dei medici della regina Elisabetta.] La sua fama, tuttavia, deriva dal lavoro in magnetismo ed elettricità: “Yet bis fame rests on his work in magnetism and electricity and the contributions to scientific methodology that grew out of this work” – (fr:84) [Tuttavia la sua fama si basa sul suo lavoro in magnetismo ed elettricità e sui contributi alla metodologia scientifica che scaturirono da questo lavoro.]

La sua opera principale, De magnete (1600), tratta prevalentemente di magnetismo, mentre l’effetto dell’ambra occupa solo un capitolo su quindici: “Gilbert’s great book, On the magnet (De magnete, 1600), deals primarily with magnetism, the part concerned with the amber effect being a digression that occupies only a single chapter, or about one-fifteenth of the treatise” – (fr:85) [Il grande libro di Gilbert, Sul magnete (De magnete, 1600), tratta principalmente di magnetismo; la parte concernente l’effetto dell’ambra è una digressione che occupa un solo capitolo, o circa un quindicesimo del trattato.]

Gilbert si preoccupò di sottolineare la distinzione tra i due fenomeni, all’epoca ancora confusi: “The distinction between magnetism and the amber effect was still not widely appreciated in Gilbert’s day, and he took pains to emphasize this distinction” – (fr:86) [La distinzione tra magnetismo ed effetto dell’ambra non era ancora ampiamente apprezzata ai tempi di Gilbert, ed egli si diede pena di enfatizzare questa distinzione.] Così evitò la confusione che altri avrebbero potuto creare usando le sue idee sul magnetismo per spiegare l’ambra strofinata, e al contempo si difese dagli avversari della sua teoria magnetica: “He thus avoided the confusion that might have resulted had others used his ideas about magnetism to explain the behavior of rubbed amber” – (fr:87); “At the same time he guarded himself against the opponents of his theory of magnetism who might otherwise have been able to attack it on the ground that it was not broad enough to explain the supposedly similar amber effect” – (fr:88) [Allo stesso tempo si protesse dagli oppositori della sua teoria del magnetismo che altrimenti avrebbero potuto attaccarla sostenendo che non era abbastanza ampia da spiegare il presunto simile effetto dell’ambra.]

Gilbert era a conoscenza della distinzione già fatta da Cardano, ma non lo riconosce: “Very likely Gilbert knew that Cardan had made a clear distinction between magnetism and the amber effect …, although Gilbert does not say so: he was more prone to criticize the faulty ideas of his predecessors than to acknowledge their useful discoveries” – (fr:89-90) [È molto probabile che Gilbert sapesse che Cardano aveva fatto una chiara distinzione tra magnetismo ed effetto dell’ambra …, sebbene Gilbert non lo dica: era più incline a criticare le idee errate dei suoi predecessori che a riconoscere le loro utili scoperte.] Inoltre, per lui non bastava sottolineare la distinzione: considerava i due fenomeni fondamentalmente diversi. Perciò si dedicò allo studio dettagliato dell’ambra: “Moreover, to him it was not enough merely to emphasize the distinction; he considered the two phenomena to be fundamentally different. So he sets forth to study in detail the properties of amber” – (fr:91-92) [Inoltre, per lui non bastava semplicemente enfatizzare la distinzione; considerava i due fenomeni fondamentalmente diversi. Così si accinge a studiare in dettaglio le proprietà dell’ambra.]

Il testo menziona la scoperta di molti nuovi “elettrici” e identifica un passo cruciale di Gilbert come l’inizio della scienza moderna dell’elettricità: “Gilbert’s discovery of many new ‘electrics’” – (fr:93) [La scoperta da parte di Gilbert di molti nuovi “elettrici”.] “The following passage from Gilbert’s book may be regarded as marking the beginning of the modern science of electricity” – (fr:94) [Il seguente passo del libro di Gilbert può essere considerato come il segnale dell’inizio della scienza moderna dell’elettricità.]

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[4.1-17-167|183]

4 Il concetto di effluvio elettrico in William Gilbert: attrazione, ipotesi e limiti dell’indagine scientifica

Il testo analizza le concezioni di William Gilbert sull’elettricità, incentrate sull’idea di un effluvio materiale come tramite dell’attrazione, e ne evidenzia i legami con la fisica aristotelica e il metodo scientifico dell’epoca.

Gilbert conclude che nell’attrazione elettrica il corpo elettrizzato e il corpo attratto sono uniti da un effluvio: “Conclude che nell’attrazione elettrica il corpo elettrico e quello attratto sono uniti dall’effluvio” – (fr:167). Questa conclusione nasce da un presupposto ancora diffuso ai suoi tempi: ogni azione tra corpi richiede un contatto materiale. Il testo spiega che, poiché i corpi elettrici non si toccano visibilmente, “qualcosa di necessità è inviato dall’uno all’altro, qualcosa che possa toccare da vicino e essere l’inizio di quell’eccitazione” – (fr:168). Gli effluvi, secondo Gilbert, “si diffondono in tutte le direzioni” (fr:169) e, “come se fossero aste materiali, raccolgono e trattengono pagliuzze, pula e rametti, finché la loro forza non si esaurisce o svanisce” (fr:170).

L’autore del testo sottolinea che la convinzione secondo cui un’azione a distanza richieda una connessione materiale era comune nel periodo di Gilbert (fr:171). L’idea successiva dell’“azione a distanza” sarebbe stata inaccettabile per i fisici del primo Seicento, che la consideravano un ritorno alla mistica da cui cercavano di allontanarsi (fr:172). Gli esperimenti di Gilbert forniscono prove che l’effluvio agisce direttamente sul corpo attratto, e non indirettamente tramite una corrente d’aria (fr:173). Questa preoccupazione per il ruolo dell’aria diventa comprensibile alla luce della fisica aristotelica, secondo cui “l’aria spingeva in avanti un oggetto lanciato attraverso di essa, mantenendo l’oggetto in movimento” (fr:174). Gilbert rifiuta l’aria come mezzo propulsivo, ma non abbandona la ricerca di un oggetto materiale che sia in contatto diretto con il corpo attratto: trova la soluzione postulando un effluvio che connette i due corpi (fr:175–176).

Il testo evidenzia un aspetto metodologico: “la sperimentazione estensiva segue, piuttosto che precedere, la formulazione di ipotesi” (fr:177). Fu proprio l’ipotesi magnetica di Gilbert a guidarlo verso esperimenti per determinare se elettricità e magnetismo fossero fenomeni distinti (fr:178). Nel corso di tali esperimenti egli scoprì una nuova regola: “la forza attrattiva aumenta man mano che la distanza tra il corpo elettrico e l’oggetto attratto diminuisce” (fr:179). Sapeva già che una regola simile si applica ai magneti (fr:180); la spiegazione in termini di effluvio è naturale, poiché “l’effluvio diventa più diffuso e quindi meno potente mentre si espande nello spazio circostante il corpo elettrico” (fr:181).

Pochi anni dopo si scoprì che un corpo elettrizzato può respingere altri oggetti (fr:182). Gilbert non scoprì questa repulsione, sebbene ne avesse osservato gli effetti molte volte: “notò che gli oggetti che entrano in contatto con un corpo elettrico probabilmente cadono da esso a terra, ma credette che ciò avvenisse unicamente perché la forza dell’effluvio si era allora spesa o era svanita” (fr:183). Questa mancata osservazione illustra i limiti dell’indagine quando un’ipotesi dominante orienta l’interpretazione dei dati.

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[5.1-10-195|204]

5 Il Contesto Storico e Scientifico dell’Opera di William Gilbert

Il testo analizza i fattori che, tra la fine del Cinquecento e l’inizio del Seicento, portarono William Gilbert a contribuire alla rivoluzione scientifica, sottolineando il ruolo della sperimentazione e il superamento della divisione tra studiosi e artigiani.

Non è possibile stabilire con certezza la ragione individuale che spinse Gilbert a partecipare a tale rivoluzione: “Even for a single individual, such as Gilbert, we cannot be sure of the reason why he contributed to this revolution in the way he did” – (fr:195) [Anche per un singolo individuo, come Gilbert, non possiamo essere certi della ragione per cui contribuì a questa rivoluzione nel modo in cui fece]. Tuttavia, il testo individua alcuni fattori che lo influenzarono indubbiamente: “However, we can see some factors that undoubtedly influenced him” – (fr:196) [Tuttavia, possiamo vedere alcuni fattori che lo influenzarono indubbiamente].

Il contesto storico è cruciale: a un secolo dai viaggi di Colombo, l’espansione europea era in pieno fervore, e i problemi di navigazione e degli strumenti nautici diventavano sempre più importanti; era quindi maturo il tempo per uno studio approfondito della bussola magnetica e del magnetismo, e Gilbert possedeva la capacità necessaria: “It was only a century since the voyages of Columbus… the time was ripe for such work and Gilbert had the ability needed to carry it out” – (fr:197) [Era passato solo un secolo dai viaggi di Colombo… il tempo era maturo per tale lavoro e Gilbert possedeva l’abilità necessaria per portarlo a termine]. Inoltre, non fu di poco conto che potesse disporre del tempo libero e dei mezzi finanziari personali allora così necessari per la dedizione al lavoro scientifico: “Nor is it of small moment that he could find the leisure time and personal financial means then so necessary for devotion to scientific work” – (fr:198) [Né è di scarsa importanza che egli potesse trovare il tempo libero e i mezzi finanziari personali allora così necessari per la dedizione al lavoro scientifico].

Per quanto riguarda la sua enfasi sulla sperimentazione, i suoi scritti rivelano una conoscenza intima dei metodi impiegati da navigatori, operai dell’industria del ferro e vari artigiani del suo tempo; da loro apprese molte tecniche che egli stesso poté impiegare proficuamente: “As for his emphasis on experimentation, his writings… reveal an intimate knowledge of the methods employed by navigators, workers in the iron industry, and various other artisans and craftsmen of his day” – (fr:199) [Quanto alla sua enfasi sulla sperimentazione, i suoi scritti… rivelano una conoscenza intima dei metodi impiegati da navigatori, operai dell’industria del ferro e vari altri artigiani del suo tempo]. Non solo esaltare, ma anche dedicarsi pubblicamente alla sperimentazione richiedeva coraggio in un’epoca in cui tali attività erano generalmente confinate ai lavoratori e non considerate rispettabili per gli studiosi: “Not only to extol but to engage publicly in experimentation required courage in a day when such activities were generally confined to workmen and not considered respectable for scholars” – (fr:200) [Non solo esaltare, ma anche dedicarsi pubblicamente alla sperimentazione richiedeva coraggio in un’epoca in cui tali attività erano generalmente confinate ai lavoratori e non considerate rispettabili per gli studiosi].

La divisione tra studiosi e sperimentatori era netta: gli studiosi, abili nella logica e abituati a trattare idee generali, raramente prestavano attenzione agli operai-sperimentatori; questi ultimi, preoccupati da bisogni pratici e immediati, avevano scarso accesso agli scritti astratti degli studiosi: “The scholars, skilful in logic… rarely paid attention to the workmen-experimenters; and the latter… had little access to the abstruse writings of the scholars” – (fr:201) [Gli studiosi, abili nella logica… raramente prestavano attenzione agli operai-sperimentatori; e questi ultimi… avevano scarso accesso agli scritti astratti degli studiosi]. Gilbert e pochi altri cominciarono a colmare il divario tra studioso e sperimentatore, sintetizzando logica ed esperimento in un approccio ai problemi scientifici che divenne noto come la “nuova filosofia sperimentale”: “Gilbert and a few others were beginning to bridge the gap between scholar and experimenter, synthesizing logic and experiment into an approach to scientific problems that became known as the ‘new experimental philosophy’” – (fr:202) [Gilbert e pochi altri cominciarono a colmare il divario tra studioso e sperimentatore, sintetizzando logica ed esperimento in un approccio ai problemi scientifici che divenne noto come la “nuova filosofia sperimentale”].

Gilbert morì nel 1603: “Gilbert died in 1603” – (fr:203) [Gilbert morì nel 1603]. Cinque anni dopo, Francis Bacon pubblicò il primo dei suoi numerosi saggi e trattati sui metodi raccomandati per l’investigazione scientifica: “Five years later, Francis Bacon published the first of his several essays and treatises on the methods recommended for use in scientific investigation” – (fr:204) [Cinque anni dopo, Francis Bacon pubblicò il primo dei suoi numerosi saggi e trattati sui metodi raccomandati per l’investigazione scientifica].

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6 L’emergere dell’elettricità e delle istituzioni scientifiche nel XVII secolo

Un periodo cruciale per la nascita del lessico e della sperimentazione sull’elettricità, affiancato dalla creazione delle prime società scientifiche e pubblicazioni periodiche.

Durante il XVII secolo, la parola “elettricità” entrò nella lingua inglese con il significato di “un potere di attrarre paglia o corpi leggeri” – (fr:265). Poco dopo, nel 1675, Robert Boyle pubblicò un breve trattato sull’elettricità, probabilmente il primo a essere dedicato esclusivamente a questo argomento (fr:266). Boyle fu ancora più enfatico di Gilbert nell’insistere sul fatto che “l’effluvio elettrico dovesse essere una specie di materia – forse particelle, o atomi” – (fr:267).

Uno dei contributi tecnici più rilevanti di Boyle fu l’uso estensivo della pompa a vuoto, da lui e dai suoi collaboratori notevolmente migliorata (fr:268). Avendo sentito parlare dell’idea di Cabeo secondo cui l’aria gioca un ruolo nell’effetto dell’ambra, Boyle la mise alla prova e scoprì che “l’attrazione avviene nel vuoto proprio come nell’aria aperta” – (fr:269). Con strumenti più elaborati riuscì quindi in un esperimento che aveva frustrato gli sforzi degli accademici fiorentini (fr:270).

Accanto a questi progressi scientifici, il Seicento vide l’ingresso di due nuovi elementi nell’impresa scientifica: organizzazioni formali di scienziati e pubblicazioni periodiche per la diffusione delle informazioni scientifiche (fr:272). In Inghilterra, la Royal Society of London for Improving Natural Knowledge, e in Francia l’Accademia Reale delle Scienze, sorsero nella seconda metà del secolo (fr:273). Entrambe funsero da punti focali dell’attività scientifica e ciascuna fu sostenuta dal proprio monarca (fr:274).

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7 Gli esperimenti di Hauksbee sulla produzione di luce per attrito nel vuoto

Nel 1705 Hauksbee presentò un resoconto di esperimenti sulla capacità del mercurio di produrre luce in un recipiente di vetro evacuato. Il piano iniziale suggerisce che egli avesse già intuito i fattori rilevanti: “il movimento del mercurio sul vetro e la bassa pressione dell’aria nel recipiente” – (fr:298). Sebbene questa ipotesi di lavoro possa oggi apparire ovvia, “apparentemente nessun altro l’aveva formulata, consciamente o inconsciamente, nei tre decenni successivi alla scoperta in Francia della luce barometrica” – (fr:299). Hauksbee era consapevole che “la semplice osservazione di un fenomeno non porta a nulla a meno che non dia origine a ipotesi che suggeriscano esperimenti” – (fr:300).

Dagli esperimenti iniziali (Fig. 3), Hauksbee conclude che il movimento del mercurio sul vetro è essenziale: “i lampi di luce si verificano quando gocce di mercurio scivolano giù dal vetro, ma mai quando semplicemente vi aderiscono” – (fr:302). Per stabilire il grado di vuoto necessario, varia la quantità d’aria presente: “non vengono prodotti lampi di luce dalle gocce in movimento finché circa metà dell’aria non è stata rimossa” – (fr:304); “quando il vuoto viene aumentato oltre quel punto, l’intensità della luce sale gradualmente fino a un picco e poi diminuisce fino a sembrare scomparire” – (fr:305). Ciò lo porta a concludere “che una certa quantità d’aria deve essere presente perché il fenomeno si verifichi” – (fr:306).

La descrizione delle Figure 1 e 2 illustra due configurazioni: nella prima, l’aria che irrompe in un recipiente evacuato fa schizzare il mercurio sulle pareti di vetro, producendo una luce fioca quando le gocce rotolano indietro (fr:313-315). Nella seconda, il mercurio viene fatto cadere sulla sommità di un recipiente interno, generando oltre alla luce familiare “dalla sommità del vetro incluso venivano scagliati frequenti lampi simili a fulmini, di un colore molto pallido” – (fr:320). Misurazioni con un manometro mostrano che “i lampi di luce si verificano solo a pressioni comprese tra circa 1/2 e 1/20 di atmosfera” – (fr:322). Alla pressione di 1 atmosfera, scuotendo il mercurio si producono “piccole scintille brillanti”, ma Hauksbee nota che “differiscono marcatamente nell’aspetto dalla luce più diffusa osservata quando il recipiente è parzialmente evacuato” – (fr:323).

Hauksbee amplia quindi il problema chiedendosi se “mercurio e vetro sono le uniche sostanze che possono produrre lampi di luce quando strofinate insieme in aria rarefatta” – (fr:324). Utilizza una “macchina per imprimere un movimento rapido ai corpi” nel vuoto (Fig. 4), costituita da una ruota di legno con perline d’ambra che sfregano contro cuscinetti di lana fissi (fr:325-327). La scelta dell’ambra e della lana non fu accidentale: “l’effetto dell’ambra era ben noto all’epoca, e probabilmente pensò che una sostanza che produceva un effetto così sorprendente come l’elettrificazione quando strofinata potesse essere interessante per i suoi esperimenti con la luce” – (fr:340). Tuttavia, “i suoi scritti a questo punto non facevano menzione di ‘elettrificazione’ o ‘attrazione’” – (fr:341). Sostituendo la ruota con un piccolo globo di vetro rotante contro i cuscinetti, la luce appare nuovamente (fr:342); prova anche vetro contro conchiglie d’ostrica, lana contro conchiglie, e in ogni caso la luce si manifesta nell’aria rarefatta (fr:343-344).

Tornato al problema, Hauksbee progetta una macchina modificata: invece di racchiudere il globo rotante in un recipiente evacuato, evacua il globo stesso, “sigillandolo in modo che l’aria non possa rientrare” – (fr:347). Può così usare un globo più grande (circa 9 pollici di diametro) e strofinarlo semplicemente appoggiandovi le mani nude (fr:348). La luce appare all’interno del globo rarefatto, e disponendo le mani in modo da toccare gran parte della superficie, produce una luce così vivida che “in una stanza oscurata, ‘le parole in lettere maiuscole erano chiaramente leggibili grazie ad essa’” – (fr:350).

Ritornando alla luce barometrica, si chiede: “se non si scuote il barometro, ma si strofina con la mano la parte superiore evacuata del tubo, cosa accade?” – (fr:351). Prova e “la luce si manifesta, sebbene non vi sia un movimento percettibile del mercurio” – (fr:352). Nei nove mesi successivi all’inizio dello studio, Hauksbee ha completato con successo la sua prima serie di esperimenti, dimostrando che lo strofinio è necessario per produrre la luce, che si possono usare sostanze diverse da mercurio e vetro, che l’aria rarefatta dà l’effetto più pronunciato e, infine, che si può costruire un dispositivo in grado di fornire luce sufficiente per leggere (fr:353). “Questa capacità di selezionare un problema fruttuoso, di formulare ipotesi di lavoro al riguardo e di ideare ed eseguire esperimenti per verificarle è il segno distintivo di un buon sperimentatore” – (fr:354). L’idea di un possibile collegamento tra l’effetto dell’ambra e la luce barometrica potrebbe essere affiorata a Hauksbee nell’estate del 1706 (fr:355-356).

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8 Gli esperimenti di Hauksbee e l’elettrificazione per influenza

“Hauksbee ora passa a un nuovo gruppo di esperimenti, alcuni dei quali sono spettacolari.” - (fr:400)

Il testo descrive una serie di esperimenti condotti da Francis Hauksbee con il suo generatore triboelettrico, a partire da un secondo globo di vetro montato indipendentemente a un pollice di distanza dal primo. “Questo secondo globo lo evacua, mentre quello sul generatore rimane non evacuato.” - (fr:402) Quando le macchine vengono azionate e la mano nuda viene applicata al vetro non evacuato, “gli effluvi di questo, raggiungendo in poco tempo il vetro evacuato in movimento, produssero immediatamente una luce sulla parte di esso più vicina all’altro, senza l’aiuto di un tocco da qualsiasi altra cosa per influenzarlo.” - (fr:403) La luce è descritta come “abbastanza vigorosa” - (fr:404).

In un altro esperimento, Hauksbee prende un lungo tubo di vetro evacuato da più di sei mesi, lo strofina leggermente per eliminare l’umidità esterna, e lo tiene sopra il vetro non evacuato in movimento mentre questo viene strofinato dalla mano. “Di tanto in tanto (perché non era costante) era molto sorprendente vedere quali grandi lampi di luce venissero prodotti nel lungo tubo di vetro senza che toccasse il vetro in movimento o che esso stesso fosse mosso o provocato da attrito immediato.” - (fr:407)

L’autore sottolinea un punto cruciale: mentre i suoi esperimenti precedenti avevano indicato che la luce appare in un recipiente di vetro evacuato solo quando viene strofinato, ora Hauksbee ha osservato la luce prodotta “in un globo non strofinato posto vicino a un altro globo che viene elettrizzato dallo sfregamento” - (fr:409). Inoltre, scopre che il movimento di entrambi i globi non è necessario: “un tubo di vetro evacuato mostra la luce familiare quando viene semplicemente tenuto vicino al globo eccitato del generatore.” - (fr:410) Il testo afferma che “Hauksbee arrivò molto vicino a scoprire l’importante principio che qualsiasi oggetto diventa temporaneamente elettrizzato quando si trova nelle vicinanze, ma senza toccare, di un altro oggetto già elettrizzato.” - (fr:411) Questo fenomeno sarebbe stato poi chiamato “elettrificazione per influenza” - (fr:412).

Tuttavia, “sebbene Hauksbee abbia coscientemente osservato e descritto l’elettrificazione per influenza, non può essere considerato lo scopritore effettivo di questo fenomeno, e per una ragione interessante.” - (fr:413) La luce in un recipiente evacuato non strofinato lo lascia perplesso, ma egli trova una spiegazione ingegnosa: “Il recipiente viene strofinato dall’effluvio che emana dal globo del generatore strofinato a mano.” - (fr:414) In questo modo riesce a “salvare” l’idea prevalente che solo lo sfregamento di un oggetto possa produrre sia l’elettrificazione che la luce barometrica.“ - (fr:415) Allo stesso tempo, però, “ha mancato la scoperta che questi fenomeni possono essere prodotti in un altro modo, cioè per ‘influenza’.” - (fr:416)

Il testo documenta quindi un passo significativo nella storia dell’elettricità: Hauksbee è sul punto di scoprire il principio dell’induzione elettrostatica, ma la sua adesione alla teoria dello sfregamento lo trattiene, lasciando ad altri il merito della scoperta.

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9 Il contesto di Stephen Gray e la scoperta della conduttività elettrica

Stephen Gray, un ricercatore all’avanguardia nell’elettricità, riuscì a produrre luce e scintille strofinando vari materiali, e scoprì che la “virtù elettrica” poteva essere trasmessa ad altri corpi.

Nel racconto degli esperimenti che seguirono il suo primo articolo, Gray descrisse come fosse stato in grado di produrre “la luce e le scintille con molti altri dielettrici, per esempio carta rigida, purché strofinata dopo essere stata riscaldata «tanto calda quanto le dita possono sopportare»” – (fr:481). Nove anni dopo la pubblicazione del suo primo lavoro, nel 1729, Gray comunicò “al Dott. Desaguliers e ad altri gentiluomini” una scoperta importante: “la «virtù elettrica» di un tubo di vetro strofinato può essere trasmessa ad altri corpi con cui è in contatto, in modo da conferire loro la stessa proprietà di attrazione che possiede il tubo strofinato” – (fr:482). Desaguliers, membro di spicco della Royal Society, riferì la scoperta alla Società; successivamente Gray la descrisse, insieme a nuovi esperimenti, nel suo secondo articolo sulle Philosophical Transactions del 1731 – (fr:483). Questo articolo è datato dalla Charterhouse, dove Gray viveva come uno dei suoi “poveri fratelli” – (fr:484). La Charterhouse era stata fondata per istruire ragazzi “gentiluomini per discendenza e in povertà” e per dare sostentamento a poveri confratelli, preferibilmente “soldati che avevano portato armi per mare o per terra, mercanti decaduti a causa di pirateria o naufragio, o servi domestici di Sua Maestà il Re o la Regina” – (fr:485). La scuola esiste ancora, sebbene trasferita da Londra a Godalming, e gode di un’eccellente reputazione – (fr:486). Thackeray frequentò la Charterhouse da scolaro e, nel suo romanzo, la immortalò con il nome “Grey-friars” – (fr:487). Tra i pensionanti della Charterhouse, Stephen Gray fu forse il più notevole – (fr:488).

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10 La scoperta della conduzione elettrica negli esperimenti di Stephen Gray (1729)

Il resoconto documenta la scoperta del fenomeno della conduzione elettrica, descritta per la prima volta da Stephen Gray attraverso una serie di esperimenti condotti nel

Stephen Gray descrive la scoperta del fenomeno che in seguito verrà chiamato conduzione elettrica: una volta eccitato un tubo di vetro strofinandolo, la “virtù attrattiva” viene comunicata a un oggetto di sughero semplicemente per contatto – come osserva Gray, il sughero attira la piuma nonostante non sia stato strofinato. Questa osservazione è interpretata come trasferimento della virtù elettrica (fr:504-505). L’autore sottolinea l’importanza di un’ipotesi di lavoro: se altri avevano già osservato il fenomeno senza attribuirgli significato, è probabile che l’ipotesi di Gray sull’elettricità e la luce lo abbia preparato a riconoscere e cogliere qualsiasi indizio di trasferimento di elettrificazione. In effetti, l’ipotesi che un oggetto a contatto con un corpo elettrizzato diventi a sua volta elettrizzato si rivela subito feconda: Gray cerca di determinare se la proprietà attrattiva possa essere trasferita non solo da un corpo all’altro, ma anche attraverso o lungo un corpo intermedio (fr:506-510).

Per verificarlo, Gray utilizza una palla d’avorio infilata su un bastoncino di abete, inserito a sua volta in un tappo di sughero. Con il tubo strofinato, la palla attrae e respinge la piuma con più vigore del sughero. Prolungando il bastoncino fino a 24 pollici, l’effetto rimane lo stesso. Sostituendo il legno con filo di ferro o di ottone, l’attrazione si mantiene e la piuma è attratta da qualsiasi parte del filo. Con fili più lunghi (2-3 piedi), le vibrazioni causate dallo strofinio rendono l’esperimento scomodo (fr:511-515).

Gray allora sospende la palla d’avorio con uno spago legato al tubo e scopre che l’elettricità si trasmette lungo la linea fino alla palla, con una lunghezza di circa 3 piedi. Sostituisce la palla d’avorio con una di sughero e poi con una di piombo del peso di 1 libbra e un quarto, ottenendo lo stesso risultato (fr:516-519). Per accertarsi che l’effetto non dipenda dal materiale della palla, Gray prosegue testando metalli (una ghinea, uno scellino, un mezzo penny, pezzi di stagno e piombo, e oggetti più grandi come una pala da fuoco, molle, un attizzatoio, un bollitore di rame, una pinta d’argento): tutti risultano fortemente elettrificati, attirando la foglia d’ottone a diversi pollici di altezza. Estende la prova a corpi non metallici (selce, arenaria, calamita, mattoni, tegole, gesso, sostanze vegetali) – tutti ricevono la virtù elettrica se sospesi al tubo o fissati alla sua estremità (fr:520-522). L’autore nota che Gilbert aveva classificato i metalli tra i “nonelettrici” perché, strofinandoli tenendoli in mano, non riusciva a elettrizzarli; Gray invece riesce perché i suoi oggetti metallici non sono a contatto con la mano (fr:523-524). (In seguito dimostrerà che le mani e altre parti del corpo umano sono buoni conduttori della virtù elettrica (fr:525)).

L’esperimento si estende a distanze maggiori. Gray usa un pezzo di canna da passeggio cavo lungo 2 piedi e 7 pollici inserito nel tubo per 5 pollici: la canna attira la foglia d’ottone a oltre 2 pollici. Con due giunture superiori di una grande canna da pesca si raggiunge una lunghezza totale di oltre 14 piedi: una palla di sughero all’estremità attira la foglia a circa 3 pollici. Costruisce poi una canna di canna spagnola e abeti lunga più di 18 piedi (la massima lunghezza utilizzabile nella sua camera), e l’attrazione è quasi uguale a quella con aste più corte (fr:527-532).

Il 2 maggio 1729, Gray si reca in campagna a Norton Court, nel Kent, presso l’amico John Godfrey. Lì, con aste di legno che superano i 28 piedi, la virtù elettrica viene trasferita, ma l’asta vibra e si piega. Il 19 maggio sospende la palla d’avorio da un tubo con una funicella di 26 piedi dall’alto di un balcone: la palla attira la foglia d’ottone a quasi 2 pollici. Il 31 maggio, con un’asta di 18 piedi e una linea di 34 piedi (totale 52 piedi), dal balcone la virtù elettrica passa dal tubo su per l’asta e giù per la linea fino alla palla, che attira la foglia (fr:537-544).

Tentando di trasmettere la virtù elettrica lungo una linea orizzontale, Gray inizialmente fallisce: sospende una linea a un chiodo su una trave, ma la virtù si disperde nella trave e non raggiunge la palla. Conclude correttamente che la virtù va lungo il filo orizzontale, ma gran parte sale attraverso lo spago di supporto nel chiodo e nella trave (fr:545-551). In attesa di tornare a Londra per prove dalla cupola della cattedrale di St. Paul, Gray si reca a Otterden Place, residenza di Granville Wheler, membro della Royal Society. Wheler si entusiasma e il 30 giugno 1729 Gray esegue esperimenti da finestre a diverse altezze (16, 29, 34 piedi). Quando Wheler propone di usare una corda di seta per sostenere la linea di comunicazione, Gray osserva che un supporto più sottile potrebbe sottrarre meno virtù (fr:552-561).

Questi esperimenti rappresentano una testimonianza storica cruciale: per la prima volta si dimostra che l’elettricità può essere condotta a distanza attraverso materiali conduttori, superando la classificazione di Gilbert e aprendo la strada alla comprensione della conduzione elettrica.

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11 La Trasmissione dell’Effluvio Elettrico: Gli Esperimenti di Gray e Wheler

La scoperta della distinzione tra conduttori e non conduttori, basata sull’isolamento della linea di comunicazione con seta, segnò l’inizio della trasmissione a distanza dell’elettricità.

I primi esperimenti descritti mostrano un impianto all’interno di una galleria: una corda di seta tesa trasversalmente sosteneva un filo lungo 80 piedi e mezzo, all’estremità del quale pendeva una pallina d’avorio. “The line on which the ivory ball was hung, and by which the electric virtue was to be conveyed to it from the tube, being 80 feet and a half in length, was laid on the silk cross cord, so that the ball hung about 9 feet below it” - (fr:573) [La linea da cui era appesa la pallina d’avorio, e per mezzo della quale la virtù elettrica doveva essere trasmessa ad essa dal tubo, era lunga 80 piedi e mezzo, ed era posata sulla corda di seta trasversale, così che la pallina pendeva circa 9 piedi sotto di essa.] La lettiera d’ottone veniva attirata dopo aver strofinato la canna di vetro (fr:576).

Per aumentare la lunghezza, gli sperimentatori aggiunsero una seconda corda trasversale, facendo percorrere al filo l’intera galleria in andata e ritorno (fr:577-578), ottenendo una lunghezza totale di 147 piedi (fr:581). Successivamente si spostarono in un fienile, dove provarono con fili di spago lunghi fino a 293 piedi, sospesi da corde di seta, con successo (fr:582-583).

Il passo cruciale fu il tentativo di sostituire la seta con un filo metallico per sostenere la linea. “It will be recalled that Gray had experimentally confirmed the limited working hypothesis: if we support the packthread by a thin silk cord, the ball will become electrified when the tube is rubbed. The present experiment served to test a very similar hypothesis: if we support the packthread by a thin brass wire, the ball will become electrified when the tube is rubbed. This was not confirmed.” - (fr:588-590) [Si ricorderà che Gray aveva confermato sperimentalmente l’ipotesi di lavoro limitata: se sosteniamo lo spago con una sottile corda di seta, la pallina si elettrizza quando il tubo viene strofinato. L’esperimento presente serviva a testare un’ipotesi molto simile: se sosteniamo lo spago con un sottile filo d’ottone, la pallina si elettrizza quando il tubo viene strofinato. Ciò non fu confermato.] Il fallimento portò alla consapevolezza che il successo dipendeva dalla natura della seta, non dalla sottigliezza del supporto (fr:593). Gray comprese che, quando l’effluvio incontrava il filo metallico, passava attraverso di esso al legno, interrompendo la trasmissione (fr:594).

Questa conclusione rappresentò una scoperta fondamentale: “This was a major discovery. It meant that substances may be divided into two categories : those that readily transmit the electric virtue, and those that do not.” - (fr:595-596) [Questa fu una scoperta importante. Significava che le sostanze potevano essere divise in due categorie: quelle che trasmettono prontamente la virtù elettrica e quelle che non lo fanno.] Vengono così introdotti i concetti di conduttori e non conduttori (isolanti), e si nota che gli isolanti coincidono con le sostanze che Gilbert chiamava “elettriche” (fr:597-598).

Forte di questa conoscenza, il gruppo realizzò un trasporto su lunga distanza in linea retta, utilizzando pali piantati nel terreno per sostenere le corde di seta su cui poggiava il filo. Il percorso, lungo 650 piedi, andava dalla finestra del solaio fino a una successione di pali nel campo (fr:602-607). “After the tube had been rubbed for some time, they called to me to let me know that there was an attraction of the leaf-brass.” - (fr:608) [Dopo che il tubo fu stato strofinato per un po’, mi chiamarono per farmi sapere che c’era un’attrazione della lettiera d’ottone.] L’esperimento fu ripetuto con successo più volte, ma l’attrazione cessò quando cadde la rugiada, attribuibile forse all’umidità o al calore (fr:611-612).

Gli autori commentano che, con questa disposizione, hanno eretto le prime linee di trasmissione aeree su pali (fr:613). Esperimenti successivi dimostrarono che la virtù elettrica poteva percorrere tre linee simultaneamente, raggiungendo diversi ambienti della casa di Wheler (fr:614). Il testo si chiude con un accenno alla possibilità di sostituire il tubo di vetro con un generatore simile a quello di Hauksbee (fr:615, con riferimento a una figura).

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12 Esperimenti di elettrizzazione per influenza di Stephen Gray

La virtù elettrica può essere trasmessa senza contatto diretto, come dimostrato dagli esperimenti di Gray presso il signor Godfrey.

Il testo descrive una serie di esperimenti condotti da Stephen Gray (citato come “Mr. Godfrey” nel contesto della sua dimora) per dimostrare che l’“elettricità” si propaga a distanza per influenza, senza tocco fisico. Gray utilizzò una corda per stendere panni di lino lunga circa n piedi, sospesa per l’estremità superiore a un chiodo conficcato in un travetto del solaio; all’estremità inferiore era fissato un peso di piombo con un anello di ferro, e sotto quest’ultimo era posta della lattina d’ottone (leaf-brass).

“At Mr. Godfrey’s I made the following experiments showing that the electric virtue may be carried from the tube to the line of communication without touching the latter.” – (fr:624) [Presso il signor Godfrey eseguii i seguenti esperimenti che mostrano come la virtù elettrica possa essere trasportata dal tubo alla linea di comunicazione senza toccare quest’ultima.]

Dopo aver strofinato il tubo di vetro, Gray lo avvicinava alla corda senza toccarla; il peso di piombo cominciava ad attrarre e respingere la lattina più volte, fino a un’altezza di 3 o 4 pollici:

“When the tube was rubbed and then held near the line, but without touching it, the leaden weight attracted and repelled the leaf‑brass for several times together, to the height of 3, if not 4, inches.” – (fr:628) [Quando il tubo veniva strofinato e poi tenuto vicino alla corda, senza toccarla, il peso di piombo attraeva e respingeva la lattina d’ottone per diverse volte consecutive, fino all’altezza di 3, se non 4, pollici.]

L’effetto dipendeva dalla distanza: tenendo il tubo a 3–4 piedi sopra il peso si osservava ancora attrazione, ma tenendolo più in alto, vicino al travetto da cui pendeva la corda, l’attrazione scompariva:

“When the tube was held 3 or 4 feet above the weight, there would be an attraction; but when it was held higher up, so as to be near the rafter from which the clothesline was hung, there would be no attraction.” – (fr:629) [Quando il tubo veniva tenuto a 3 o 4 piedi sopra il peso, si osservava un’attrazione; ma quando veniva tenuto più in alto, in modo da essere vicino al travetto da cui era appesa la corda, non si osservava alcuna attrazione.]

Gray interpretò il fenomeno come un caso di elettrizzazione per influenza, riconoscendo che il tubo eccitato, tenuto vicino ma senza contatto, rende elettrico l’oggetto vicino (la corda con il peso), come dimostrato dall’attrazione sulla lattina:

“. . . Gray has found that, when the excited tube is held close to, but not touching, another object — here the clothesline with attached leaden weight — the latter becomes electrified, as shown by the fact that the weight attracts the leaf‑brass.” – (fr:630) [. . . Gray ha scoperto che, quando il tubo eccitato viene tenuto vicino, ma senza toccare, un altro oggetto – qui la corda con il peso di piombo attaccato – quest’ultimo diventa elettrizzato, come mostrato dal fatto che il peso attrae la lattina d’ottone.]

Il testo collega esplicitamente questo risultato agli analoghi esperimenti di Francis Hauksbee, il quale, tenendo un recipiente di vetro parzialmente evacuato vicino al suo generatore elettrico (senza contatto), osservava la produzione di luce, indice di elettrizzazione indotta:

“This is the same phenomenon — electrification by influence — that Hauksbee encountered when he held a partially evacuated glass vessel close to, but not touching, his electrical generator and saw light produced, indicating that the vessel had become electrified (p. . . .).” – (fr:631) [Questo è lo stesso fenomeno – elettrizzazione per influenza – che Hauksbee incontrò quando tenne un recipiente di vetro parzialmente evacuato vicino, ma senza toccare, al suo generatore elettrico e vide prodursi luce, indicando che il recipiente si era elettrizzato.]

L’esperimento rappresenta una testimonianza storica cruciale dei primi studi sull’induzione elettrostatica, dimostrando che la carica può agire a distanza su un conduttore isolato, in linea con le ricerche di Hauksbee qualche decennio prima.

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13 Il contributo di Charles François du Fay all’elettricità

Dufay, un nuovo ricercatore francese, riprese gli esperimenti di Gray e nel 1733 fece scoperte fondamentali sull’elettricità dei corpi.

Nel 1733, un anno dopo le prime prove di Stephen Gray, apparve in Francia un nuovo investigatore che si interessò ai suoi lavori e, ripetendo alcuni esperimenti, fece scoperte di straordinaria importanza. (647) Charles François de Cisternay du Fay, o Dufay (1698‑1739), era stato inizialmente addestrato come soldato; a causa della salute cagionevole si dedicò poi alla diplomazia e infine alla ricerca scientifica, alla quale consacrò l’ultima parte della sua vita. (649) Si differenziava marcatamente da Stephen Gray per una formazione più ampia ed esperienze più variegate. (650) Come membro dell’Accademia delle Scienze di Parigi, riuscì a distinguersi in tutte le scienze a cui essa allora si dedicava: geometria, astronomia, fisica, chimica, botanica e anatomia. (651)

Fu nella primavera del 1733 che Dufay venne a conoscenza per la prima volta del lavoro di Gray, e subito si mise a condurre indagini simili per proprio conto. (652) Nel dicembre dello stesso anno preparò un resoconto delle ricerche elettriche compiute in quel breve periodo e lo spedì in Inghilterra per la presentazione alla Royal Society, di cui Dufay era Fellow. (653) Questa lettera, che descrive gli esperimenti e le scoperte di Dufay di maggiore interesse, fu presto tradotta in inglese e pubblicata nelle Philosophical Transactions del (654) La lettera è indirizzata al Duca di Richmond e Lenox, con la richiesta di comunicarla alla Royal Society. (659) Dufay dichiara di dovere questo omaggio a quel corpo illustre, non solo come membro, ma anche come debitore delle sue opere, poiché gli scritti del signor Gray e del defunto signor Hauksbee, entrambi membri della Royal Society, lo avevano messo sull’argomento e gli avevano fornito gli spunti che lo condussero alle seguenti scoperte. (660)

La prima di queste scoperte è che tutti i corpi (eccetto quelli metallici, molli o liquidi) possono essere resi elettrici riscaldandoli più o meno e poi strofinandoli su qualsiasi tipo di panno. (661)

• “However, in the next year, 1733, there appeared on the scene a new investigator, in France, who became interested in Gray’s experiments and, in repeating some of them, made discoveries of unusual importance.” - (fr:647) [Tuttavia, nell’anno successivo, il 1733, apparve sulla scena un nuovo investigatore, in Francia, che si interessò agli esperimenti di Gray e, ripetendone alcuni, fece scoperte di importanza inconsueta.]

• “Charles François de Cisternay du Fay, or Dufay (1698-1739) was trained originally as a soldier; but being in poor health, he eventually turned to diplomacy and then to scientific investigation, to which he devoted the latter part of his life.” - (fr:649) [Charles François de Cisternay du Fay, o Dufay (1698-1739), fu addestrato inizialmente come soldato; ma a causa della salute cagionevole si volse infine alla diplomazia e poi all’indagine scientifica, alla quale dedicò l’ultima parte della sua vita.]

• “He differed markedly from Stephen Gray in being more broadly educated and experienced.” - (fr:650) [Si differenziava marcatamente da Stephen Gray per una formazione più ampia e una maggiore esperienza.]

• “As a member of the French Academy of Sciences, he succeeded in distinguishing himself in all of the sciences to which the Academy of his day was devoted, namely, geometry, astronomy, physics, chemistry, botany, and anatomy.” - (fr:651) [Come membro dell’Accademia Francese delle Scienze, riuscì a distinguersi in tutte le scienze a cui l’Accademia del suo tempo era dedicata, vale a dire geometria, astronomia, fisica, chimica, botanica e anatomia.]

• “It was in the spring of 1733 that Dufay first learned of Gray’s work, and he immediately set out to make similar investigations of his own.” - (fr:652) [Fu nella primavera del 1733 che Dufay venne a conoscenza per la prima volta del lavoro di Gray, e subito si mise a condurre indagini simili per proprio conto.]

• “In December of the same year he prepared a summary of the electrical researches that he had accomplished in this brief period and sent it to England for presentation to the Royal Society, of which Dufay was a Fellow.” - (fr:653) [Nel dicembre dello stesso anno preparò un riassunto delle ricerche elettriche che aveva compiuto in quel breve periodo e lo spedì in Inghilterra per la presentazione alla Royal Society, di cui Dufay era Fellow.]

• “This letter, which describes the experiments and discoveries of Dufay’s that are of most interest to us, was soon translated into English and published in the Philosophical Transactions for ” - (fr:654) [Questa lettera, che descrive gli esperimenti e le scoperte di Dufay di maggiore interesse per noi, fu presto tradotta in inglese e pubblicata nelle Philosophical Transactions per il ]

• “My LORD, I flatter myself your Grace will not be displeased with an account of some discoveries I have made concerning the electricity of bodies, nor refuse the favor I have to ask, that it may be communicated to the Royal Society.” - (fr:659) [Mio Signore, mi lusingo che Vostra Grazia non sarà scontenta di un resoconto di alcune scoperte che ho fatto riguardo all’elettricità dei corpi, né rifiuterà il favore che ho da chiedere, che possa essere comunicato alla Royal Society.]

• “I owe this homage to that illustrious body, not only as a member thereof, but as a debtor to its works, in that the writings of Mr. Gray and of the late Mr. Hauksbee, both of that Society, first put me upon the subject and furnished me with the hints that led me to the following discoveries.” - (fr:660) [Devo questo omaggio a quel corpo illustre, non solo come membro, ma anche come debitore delle sue opere, poiché gli scritti del signor Gray e del defunto signor Hauksbee, entrambi membri di quella Società, mi hanno per primo messo sull’argomento e mi hanno fornito gli indizi che mi hanno condotto alle seguenti scoperte.]

• “First, I have found that all bodies (metallic and soft or liquid bodies excepted) may be made electrical by first heating them more or less and then rubbing them on any sort of cloth.” - (fr:661) [Per prima cosa, ho trovato che tutti i corpi (eccetto i corpi metallici, molli o liquidi) possono essere resi elettrici riscaldandoli più o meno e poi strofinandoli su qualsiasi tipo di panno.]

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14 L’elettricità per influenza e l’inganno dei colori: esperimenti di Dufay

Dufay estende l’elettrificazione per influenza a tutti i corpi e dimostra che la differenza di attrazione nei nastri colorati non dipende dal colore in sé, ma dalle sostanze coloranti e dalla loro affinità con l’acqua.

Il testo descrive una serie di esperimenti condotti da Dufay sul fenomeno dell’elettricità, riprendendo e approfondendo le osservazioni di Gray. In primo luogo, Dufay verifica che l’elettrificazione per influenza – ottenuta avvicinando un tubo di vetro strofinato – non si limita all’acqua, ma si estende a tutti i corpi senza eccezione, solidi o liquidi: “ho scoperto che la stessa cosa accade a tutti i corpi senza eccezione, siano essi solidi o liquidi” - (fr:668). Per realizzare l’esperimento era sufficiente posizionare i corpi su un supporto di vetro leggermente riscaldato o asciugato: “a tale scopo era sufficiente sistemarli su un supporto di vetro che era stato leggermente riscaldato, o semplicemente asciugato” - (fr:669). Dufay nota inoltre che i corpi meno elettrici di per sé ricevono la maggior quantità di elettricità all’avvicinarsi del tubo: “osservai costantemente che quei corpi che di per sé erano meno elettrici ricevevano il maggior grado di elettricità all’avvicinarsi del tubo di vetro” - (fr:670). Il commentatore osserva che questa è “un’osservazione importante, ma il suo pieno significato apparentemente gli sfuggì” - (fr:671), e che fornisce un indizio per comprendere l’antica osservazione per cui un oggetto strofinato attrae altri oggetti (fr:672).

La parte centrale degli esperimenti riguarda l’influenza del colore sull’attrazione elettrica. Gray aveva suggerito che i corpi attraggono più o meno a seconda del loro colore (fr:673). Dufay prepara nove nastri di seta di uguali dimensioni nei colori bianco, nero e i sette colori primari, sospesi su un filo (fr:675). Avvicinando il tubo strofinato, “quello nero fu attratto per primo, quello bianco per secondo, e gli altri in ordine successivo fino a quello rosso, che fu attratto meno” - (fr:676). Questo lo porta inizialmente a credere che i colori contribuiscano molto all’elettricità (fr:677), ma esperimenti successivi lo convincono del contrario (fr:678). Se i nastri vengono prima riscaldati, “allora il nero e il bianco non sono attratti più fortemente degli altri” - (fr:679); se vengono inumiditi, “sono tutti attratti ugualmente” - (fr:680); e se si proiettano i colori di un prisma su una garza bianca, “non appaiono differenze di attrazione” - (fr:681). Da ciò Dufay conclude che “questa differenza non proviene dal colore, in quanto colore, ma dalle sostanze che sono impiegate nella tintura” - (fr:682). Quando colora i nastri con carbone, carminio e altre sostanze, le differenze non sono più le stesse (fr:683).

Il testo sottolinea poi il confronto con Gray: “L’esperimento di Gray con oggetti colorati è sembrato a Dufay meritevole di ulteriori indagini” - (fr:684). Dufay argomenta che, se il solo colore fosse responsabile, non dovrebbe fare differenza se il materiale colorante è artificiale o naturale; prova quindi foglie di piante e petali di fiori, e “scopre che tutti sono attratti ugualmente bene, indipendentemente dal loro colore” - (fr:686). Tornando ai nastri colorati, conferma che dopo riscaldamento o bagnatura sono tutti attratti allo stesso modo (fr:687). Per testare il colore puro separato dalla materia colorante, fa passare la luce solare attraverso un prisma di vetro formando uno spettro su una garza bianca: “ma ogni parte della garza mostra lo stesso grado di attrazione, qualunque sia il colore della luce che cade su di essa” - (fr:688). La conclusione finale è che “il colore non è un fattore rilevante – che le differenze osservate nell’attrazione sono dovute ai vari gradi di affinità per l’acqua posseduti dalle diverse sostanze usate per tingere i nastri” - (fr:689). Il testo si chiude con un’ulteriore osservazione pratica: comunicando l’elettricità del tubo tramite uno spago, Dufay nota che l’esperimento riesce meglio se la linea è bagnata, e che essa può essere sostenuta da tubi di vetro anziché da fili di seta (fr:690).

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15 L’emergere della teoria dei due fluidi elettrici nel XVIII secolo

La scoperta della trasferibilità della “virtù elettrica” da parte di Gray avvia la concettualizzazione dell’elettricità come sostanza, culminando nella teoria dei due fluidi.

Gray accettò l’attrazione elettrica senza mostrare interesse per la sua natura o meccanismo, concentrandosi invece sulla scoperta che la proprietà di attrazione – «“la virtù elettrica”» – poteva essere trasferita da un oggetto all’altro (fr:770). Nonostante Gray parlasse sempre di trasferimento della virtù elettrica, gli scienziati meccanicisti del Settecento erano inclini a considerare il trasferimento di una proprietà come dovuto al trasferimento di una sostanza (fr:771). Così, analogamente a un secchio che diventa più pesante perché vi è stato messo qualcosa di pesante, o a un oggetto che si riscalda perché vi è stato aggiunto calore, «“un oggetto diventa elettrizzato perché vi viene aggiunta dell’elettricità”» (fr:772). Subito dopo i lavori di Gray, il termine “elettricità” assunse il significato di una sostanza all’interno – o forse sulla superficie – di un oggetto elettrizzato (fr:773). Tale sostanza è invisibile, ma postularne l’esistenza offre una spiegazione plausibile dell’elettrizzazione per contatto: «“un oggetto elettrizzato per strofinio contiene questa elettricità invisibile, e quando tocca un oggetto non elettrizzato, una parte dell’elettricità viene trasferita”» (fr:774). La facilità del trasferimento da un oggetto all’altro, direttamente o attraverso un filo o altro intermediario, portò a ritenere che questa elettricità scorrevole fosse un fluido, spesso chiamato “fluido elettrico” (fr:775).

Dufay non si riferì mai a tale fluido (fr:776). Tuttavia, la sua scoperta dei due stati di elettrizzazione poteva essere spiegata assumendo l’esistenza di due fluidi elettrici, uno vetroso e uno resinoso: quando un oggetto viene caricato con uno di questi fluidi, per strofinio o per trasferimento da un oggetto già elettrizzato, esso manifesta la proprietà di essere elettrizzato (fr:777). Sebbene né Gray né Dufay menzionino esplicitamente un fluido elettrico o usino il termine “elettricità” in quel senso, i loro immediati successori lo fanno, tanto che «“a metà del Settecento i fenomeni elettrici vengono spiegati in termini di uno schema concettuale noto come teoria dei due fluidi”» (fr:778). Questa teoria comprendeva le seguenti assunzioni: (a) esistono due fluidi elettrici distinti, l’uno detto “vetroso” e l’altro “resinoso”; (b) ogni oggetto non elettrizzato possiede quantità uguali di questi due fluidi, che si neutralizzano reciprocamente; (c) lo strofinio elettrizza un oggetto rimuovendo da esso l’uno o l’altro tipo di fluido (ad esempio, il vetro strofinato mostra il tipo di elettrizzazione chiamata “vetrosa” da Dufay perché lo strofinio presumibilmente ha rimosso del fluido “resinoso” dal vetro, lasciandolo con un eccesso di fluido “vetroso”); (d) maggiore è la quantità di un particolare fluido rimossa, maggiore è la forza dell’elettrizzazione (fr:779). Per “quantità uguali” si intendono semplicemente le quantità presenti in un oggetto non elettrizzato, e quindi le quantità che neutralizzano completamente i reciproci effetti (fr:780). L’elettrizzazione per conduzione viene spiegata dalla teoria dei due fluidi come trasferimento del fluido in eccesso da un oggetto elettrizzato a uno non elettrizzato (fr:781). L’atto stesso dell’elettrizzazione iniziò quindi a essere considerato come un riempire un oggetto con un fluido elettrico, che per analogia con il caricare qualcosa – come un cannone con polvere da sparo – venne chiamato «“carica”» (fr:782). L’espressione “caricare” nel senso di “elettrizzare” è rimasta fino a oggi, e «“carica elettrica” o semplicemente “carica” ha presto assunto il significato di “elettricità” o “fluido elettrico”*» (fr:783). Nel testo si dichiara che d’ora in avanti questi tre termini verranno usati indifferentemente (fr:784).

Il generoso riconoscimento che Dufay diede nella sua lettera al lavoro del relativamente oscuro Gray portò a una corrispondenza tra loro e incoraggiò Gray a intraprendere nuove indagini (fr:785). Così, mentre sperimentava con le scintille elettriche – che Dufay aveva visto e riferito – Gray osservò che, tenendo un’asta metallica appuntita vicino a un oggetto elettrizzato, quest’ultimo perde lentamente e quasi silenziosamente la sua elettricità (si scarica), mentre con un’asta smussata la perdita avviene con un forte scoppio (fr:786). Gray concluse: «“Col tempo si potrà forse trovare un modo per raccogliere una quantità maggiore di … questo fuoco elettrico, che da diversi di questi esperimenti (si licet magnis componere parva) sembra essere della stessa natura di quello del tuono e del fulmine”» (fr:787).

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16 La divulgazione scientifica nel XVIII secolo e la nascita dell’Illuminismo

Il passaggio da una scienza elitaria e dogmatica a un sapere condiviso e applicato alla società segnò il XVIII secolo come “età del lume” e “regno del senso comune”.

Il testo descrive come, nel corso del XVIII secolo, la scienza abbia progressivamente abbandonato l’autorità dogmatica e il latino per farsi comprendere da un pubblico più vasto, alimentando un clima di fiducia nella ragione individuale. Si nota innanzitutto una crescente consapevolezza dell’ordine dei fenomeni naturali, visti come indipendenti da influenze capricciose o magiche: “With this came an increasing awareness of the orderliness of these phenomena, a sense of their independence of capricious and magical influences” – (fr:791) [Con ciò venne una crescente consapevolezza dell’ordine di questi fenomeni, un senso della loro indipendenza da influenze capricciose e magiche]. A ciò si accompagna una nuova fiducia nel giudizio personale rispetto all’autorità altrui: “there was a growing feeling of confidence in the exercise of personal judgment and understanding, as opposed to reliance on the dogmatic authority of others” – (fr:792) [c’era un crescente senso di fiducia nell’esercizio del giudizio e della comprensione personali, in contrapposizione alla dipendenza dall’autorità dogmatica altrui].

Per rendere accessibili le scoperte, le società scientifiche incoraggiarono l’uso del volgare anziché del latino (fr:793). Tuttavia, furono soprattutto gli uomini di lettere – saggisti, poeti, romanzieri e divulgatori – a rendere chiari e comprensibili al pubblico i contenuti scientifici: “Yet it was less the scientists than the men of letters […] who were rendering the discoveries and the new attitudes of science clear and intelligible to the public” – (fr:794) [Eppure furono meno gli scienziati che gli uomini di lettere […] a rendere le scoperte e i nuovi atteggiamenti della scienza chiari e intelligibili al pubblico]. Questi intellettuali furono tra i primi a immaginare l’applicazione del metodo scientifico ad attività umane come politica, economia e società (fr:795). I loro tentativi furono spesso frettolosi e poco attenti ai limiti di applicabilità, ma cercarono comunque di esprimere i significati umani della scienza in un linguaggio accessibile e ricco di appeal emotivo (fr:796).

Fu questo zelo di “illuminare” le persone, unito all’attività degli scienziati stessi, a fare del XVIII secolo l’“età dell’illuminismo” o, più precisamente, l’“età del regno del senso comune”: “It was this zeal to ‘enlighten’ people […] that helped to make the 18th century the period later described as the age of enlightenment or, perhaps still more accurately, as the age of the reign of common sense” – (fr:797) [Fu questo zelo di “illuminare” le persone […] che contribuì a fare del XVIII secolo il periodo poi descritto come età dell’illuminismo o, forse ancora più accuratamente, come età del regno del senso comune]. La scienza divenne anche un “successo sociale”: frequentare lezioni pubbliche e mostrare interesse per le scienze divenne di moda tra classi superiori e medie (fr:798). In particolare, l’elettricità divenne una moda: al tempo di Dufay “l’elettricità era la follia del momento” e i conferenzieri progettavano esperimenti spettacolari più simili a ricreazioni scientifiche che a ricerche (fr:799). Questo interesse popolare si diffuse dall’Inghilterra e dalla Francia all’Impero tedesco, dove le attività scientifiche erano rallentate da guerre e dissidi politici (fr:800). Benché gli scienziati tedeschi fossero al corrente dei progressi esteri, fu la richiesta di lezioni popolari a spingerli a compiere esperimenti elettrici propri (fr:801). Per rendere tali lezioni più spettacolari, si cercarono mezzi per produrre elettrizzazioni più forti (fr:802). Quando C. A. Hausen, nel 1743, si lamentava della debolezza degli effetti prodotti con un tubo di vetro strofinato, gli fu ricordato che Hauksbee aveva già sviluppato un generatore elettrico a frizione (fr:803).

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17 Il Generatore Triboelettrico e la Strada Verso il Condensatore: Innovazioni e Contesto Storico

“Interested in getting still bigger effects, Bose concluded that a way to collect more electricity from the generator would be to replace the woman or boy with a large insulated metal object.” - (fr:813) [Interessato a ottenere effetti ancora più grandi, Bose concluse che un modo per raccogliere più elettricità dal generatore sarebbe stato quello di sostituire la donna o il ragazzo con un grande oggetto metallico isolato.]

Il testo descrive l’evoluzione dei primi generatori elettrostatici, concentrandosi sui miglioramenti introdotti per aumentare l’efficienza e la potenza delle scariche. Bose, partendo dall’idea di un “fluido elettrico”, sostituì la mano umana con un grande oggetto metallico isolato, ritenendo che un corpo più grande potesse immagazzinare più fluido (fr:814). Avendo a disposizione un grande telescopio, ne utilizzò il tubo metallico di circa 21 piedi (fr:815). Dopo prove preliminari tenendo il tubo in mano, lo sospese con corde di seta e ideò un sistema di fili conduttori che, legati al tubo, toccavano la superficie del globo rotante per raccogliere l’elettricità (fr:816). In seguito altri sperimentatori usarono una canna di fucile come oggetto metallico isolato e una catena metallica al posto dei fili (fr:817).

Un ulteriore passo avanti fu il “rubber” meccanico. Fino al 1744 il globo del generatore veniva strofinato a mano (fr:818). J. H. Winkler, professore di latino e greco a Lipsia e sperimentatore dilettante, sostituì la mano con cuscinetti ricoperti di cuoio montati su una vite regolabile per premere contro il globo (fr:819). Tuttavia, prima che questo “rubber” meccanico potesse entrare in uso generale, si dovette riconoscere che funzionava in modo soddisfacente solo se collegato a un grande oggetto di materiale conduttore (fr:820). La Terra è tale oggetto, e quando la mano dello sperimentatore fungeva da strofinatore, essa era collegata alla Terra attraverso il corpo umano, che è a sua volta un conduttore (fr:821). Così si svilupparono tutte le parti essenziali di un buon generatore triboelettrico: il rotatore che azionava un globo o cilindro, il conduttore metallico per raccogliere l’elettricità e il “rubber” meccanico (fr:822). Nonostante ciò, si continuarono a cercare generatori ancora più potenti, ad esempio montando più globi sullo stesso albero (fr:823). Bose riferì di aver ottenuto scintille particolarmente vivide con un apparecchio che usava “tre globi… e un bicchiere da birra” (fr:824).

Bose, come Hauksbee, sperimentò anche i lampi di luce prodotti elettricamente in un recipiente parzialmente evacuato, notando che essi “scorrevano, e si torcevano, e vagavano, e balenavano”, tanto che “nessun nome è più adatto a loro di quello di Aurore Boreali” (fr:825). Intorno al 1745 l’entusiasmo per le meraviglie dell’elettricità era tale che la gente accorreva persino alle lezioni universitarie, spesso “togliendo i posti agli studenti” (fr:826). Artigiani tedeschi costruivano generatori e trovavano un buon mercato tra persone benestanti che si divertivano a ripetere gli esperimenti nelle loro case (fr:827). Tra questi sperimentatori dilettanti vi era un pastore della Pomerania, E. G. von Kleist (fr:828), il cui nome è legato all’evoluzione del condensatore elettrico (fr:829). La convinzione contemporanea era che la graduale perdita di elettrificazione di un corpo carico all’aria aperta fosse dovuta a una “evaporazione” del fluido elettrico (fr:830). Da qui la domanda fondamentale: poteva questa “evaporazione” essere ridotta racchiudendo il corpo elettrizzato in un contenitore? (fr:831) – interrogativo che portò direttamente all’invenzione della bottiglia di Leida.

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18 L’evoluzione della bottiglia di Leida: da esperimento manuale a dispositivo standardizzato

Musschenbroek dimostrò che il corpo umano non è parte essenziale dell’apparato, ma solo un conduttore, e i successivi perfezionamenti portarono alla classica bottiglia di Leida.

Il testo descrive un momento cruciale nella storia dell’elettricità, focalizzandosi sugli sviluppi successivi all’esperimento di Kleist e sul ruolo di Pieter van Musschenbroek. Mentre l’esperimento di Kleist richiedeva che la fiaschetta fosse tenuta in mano, Musschenbroek mostrò come ottenere lo stesso effetto senza contatto manuale: “Se la fiaschetta è posta su un supporto metallico su un tavolo di legno, allora chi tocca questo metallo anche solo con la punta del dito e attira la scintilla con l’altra mano riceve una forte scossa” - (fr:854). Si sottolinea che “Questo è essenzialmente lo stesso esperimento di cui Kleist aveva riferito” - (fr:855), ma “Musschenbroek andò oltre, mostrando come far funzionare l’esperimento senza dover tenere la fiaschetta in mano” - (fr:856). La conseguenza è rilevante: “Qui il corpo umano non è più una parte essenziale dell’apparato, e non è necessario speculare su una sorta di ‘elettricità animale’ che produce gli effetti osservati” - (fr:857). In sintesi, Musschenbroek aveva dimostrato che “il corpo dell’operatore serve semplicemente come conduttore elettrico che collega il supporto metallico della fiaschetta al filo a contatto con l’interno della fiaschetta” - (fr:858).

La pubblicazione di Nollet diffuse la scoperta: “Il documento di Nollet nei Mémoires attirò grande attenzione, e così la scoperta riportata da Leida fu generalmente indicata come l’esperimento di Musschenbroek, o di Leida, mentre il dispositivo stesso divenne noto come bottiglia di Leida” - (fr:859). Seguirono rapidi miglioramenti, soprattutto in Inghilterra e Germania (fr:860). Si scoprì che non era necessario un liquido: “Si scoprì non necessario l’uso di un liquido nella bottiglia o fiasco, il punto importante era che sia l’interno che l’esterno del recipiente fossero coperti con un materiale conduttore” - (fr:861). Un ricercatore sostituì il liquido con pallini metallici (fr:862); altri ebbero l’idea di “rivestire il fondo e le pareti inferiori della bottiglia, dentro e fuori, con fogli di stagnola; una catena serviva a collegare questo rivestimento interno al filo o all’asta fissata nell’imboccatura della bottiglia” - (fr:863). Queste innovazioni portarono alla forma classica del condensatore a bottiglia di Leida, eliminando ogni residua ambiguità sul ruolo del corpo umano e rendendo lo strumento riproducibile e standardizzato.

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19 Benjamin Franklin e l’elettricità: dagli esperimenti di Boston alla diffusione delle conoscenze

Il primo incontro di Franklin con l’elettricità e la nascita della sua passione sperimentale.

Il testo descrive l’inizio dell’interesse di Benjamin Franklin per l’elettricità, avvenuto all’età di circa 37 anni, quando incontrò a Boston il Dottor Spencer, un divulgatore scientifico, intorno al Franklin stesso racconta che Spencer “who was lately arrived from Scotland, and show’d me some electrical experiments” – (fr:874) [che era giunto di recente dalla Scozia e mi mostrò alcuni esperimenti elettrici]. Tali esperimenti “were imperfectly perform’d, as he was not very expert; but, being on a subject quite new to me, they equally surpris’d and pleased me” – (fr:875) [erano eseguiti in modo imperfetto, poiché lui non era molto esperto; ma, essendo su un argomento del tutto nuovo per me, mi sorpresero e mi piacquero allo stesso modo]. A quell’epoca Franklin era già un affermato uomo d’affari, editore e cittadino di spicco a Filadelfia, come evidenziato in (fr:876). Il suo interesse scientifico era maturato anche grazie al club di discussione “Junto”, da lui contribuito a fondare, che in seguito si trasformò nell’American Philosophical Society, “the first scientific society in this country and is still in existence” – (fr:878) [la prima società scientifica in questo paese ed è ancora esistente].

Dopo l’incontro con Spencer, Franklin ottenne il suo primo strumento elettrico: un tubo di vetro donato da Mr. P. Collinson alla biblioteca circolante di Filadelfia. Franklin racconta nella sua Autobiografia: “Soon after my return to Philadelphia, our library company receiv’d from Mr. P. Collinson, Fellow of the Royal Society of London, a present of a glass tube, with some account of the use of it in making such experiments” – (fr:880) [Poco dopo il mio ritorno a Filadelfia, la nostra compagnia bibliotecaria ricevette dal Sig. P. Collinson, Fellow della Royal Society di Londra, in dono un tubo di vetro, con alcune istruzioni sul suo utilizzo per eseguire tali esperimenti]. Franklin colse subito l’occasione per ripetere ciò che aveva visto a Boston e per aggiungere nuovi esperimenti: “I eagerly seized the opportunity of repeating what I had seen in Boston: and, by much practice, acquir’d great readiness in performing those also which we had an account of from England, adding a number of new ones” – (fr:881) [Cogliei avidamente l’opportunità di ripetere ciò che avevo visto a Boston: e, con molta pratica, acquistai grande dimestichezza nell’eseguire anche quelli di cui avevamo notizia dall’Inghilterra, aggiungendone alcuni nuovi].

La sua casa divenne un luogo di continua affluenza: “my house was continually full, for some time, with people who came to see these new wonders” – (fr:882) [la mia casa fu per un certo tempo continuamente piena di persone che venivano a vedere queste nuove meraviglie]. Per alleggerire l’afflusso, Franklin fece fabbricare tubi simili presso la vetreria locale e li distribuì ad amici, così che “we had at length several performers” – (fr:883) [alla fine avemmo diversi esecutori]. La biblioteca menzionata, la “library company”, era una biblioteca circolante, la prima in America, organizzata da Franklin e altri membri del Junto per favorire la lettura e l’educazione (fr:884). Il testo testimonia l’entusiasmo e la diffusione precoce degli studi elettrici in America, con Franklin al centro di una rete di divulgazione pratica.

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20 Esperimenti sull’elettricità e l’introduzione dei termini “positivo” e “negativo”

L’analisi di un esperimento con tre persone e un tubo di vetro porta alla formulazione dei concetti di elettrizzazione positiva e negativa.

Il testo descrive un esperimento fondamentale per la comprensione della natura elettrica della materia, nel quale tre persone (A, B, C) interagiscono con un tubo di vetro strofinato. Dopo aver eccitato il tubo e averne tratto la “scintilla” (fire), se A e B si toccano, si produce una scintilla più forte di quella che si era verificata tra ciascuno di loro e la persona in piedi sul pavimento. Subito dopo tale forte scintilla, “neither of them discovers any electricity” – “nessuno di loro mostra alcuna elettricità” – (fr:909), indicando che hanno perso la carica.

Il meccanismo proposto si basa sull’idea che il “fuoco elettrico” (electrical fire) sia un elemento comune, di cui ciascuno possiede una uguale quota prima dell’esperimento. A, stando su cera e strofinando il tubo, raccoglie il fuoco elettrico da sé stesso nel vetro; essendo isolato dalla cera, il suo corpo non viene rifornito immediatamente dalla riserva comune. B, anch’esso su cera, passando il suo nocca lungo il tubo riceve il fuoco che il vetro ha raccolto da A e, per lo stesso isolamento, trattiene la quantità aggiuntiva ricevuta. C, in piedi sul pavimento, possiede la quantità media di fuoco elettrico: avvicinandosi a B (che ha un eccesso) riceve una scintilla, mentre dà una scintilla ad A (che ha un difetto). Se A e B si toccano dopo che A ha eccitato il tubo e B ha tratto elettricità, la scintilla è più forte perché la differenza tra di loro è maggiore; dopo il contatto, non si verifica più alcuna scintilla con C, poiché il fuoco elettrico in tutti è ridotto all’originaria uguaglianza. Se invece A e B si toccano mentre stanno ancora elettrizzando, l’uguaglianza non viene mai distrutta, perché il fuoco semplicemente circola.

Da queste osservazioni nascono nuovi termini: B (e i corpi in circostanze simili) viene detto elettrizzato positivamente (positively), A negativamente (negatively). Più precisamente, “Β is electrized plus; A, minus” – “B è elettrizzato più; A, meno” – (fr:919). Gli sperimentatori dichiarano di poter elettrizzare oggetti più o meno a piacimento. La regola pratica è che le parti del tubo (o sfera) di vetro che vengono strofinate, nell’istante dell’attrito, attraggono il fuoco elettrico e quindi lo prendono dalla cosa che strofina; immediatamente dopo, quando la frizione cessa, sono pronte a cedere il fuoco ricevuto a qualsiasi corpo che ne abbia meno. In questo modo si può far circolare l’elettricità, come mostrato da Mr. Watson, oppure accumularla o sottrarla da un corpo collegandolo rispettivamente allo strofinatore (rubber) o al ricevitore (receiver), a condizione che la comunicazione con la riserva comune sia interrotta.

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21 Resoconto sul trattato scientifico: La teoria elettrica di Franklin e il principio di conservazione della carica

Il testo descrive la teoria di Benjamin Franklin sull’elettricità, basata su un unico fluido elettrico, e il suo contributo fondamentale al principio di conservazione della carica. Franklin ipotizza che l’elettrificazione consista nel trasferimento di un fluido da un corpo all’altro: “The process of electrification, he supposed, consists in taking some of the electrical fluid from one body and giving it to another” – (fr:949). Di conseguenza, “the fluid is not created, but is merely transferred” – (fr:950). Quando un corpo non elettrizzato viene strofinato, “it either gains electrical fluid and thus reaches a positive (plus) state, or loses some of its natural amount, leaving it in a negative (minus) state” – (fr:951). Franklin assume che il vetro, strofinato, tragga fluido dallo strofinatore e diventi positivo, mentre lo strofinatore resta negativo (fr:952). Nell’elettrificazione per conduzione, un corpo normale riceve fluido da un corpo positivo e lo cede a uno negativo, stabilendo una direzione del flusso che “is still in use” – (fr:955).

Ignorando la scoperta di Dufay dell’elettricità vitrea e resinosa (fr:956-957), Franklin crea una propria terminologia: un corpo con più fluido del normale corrisponde allo stato “vitreo”, uno con difetto a quello “resinoso” (fr:958). L’uso dei termini matematici positivo e negativo suggerisce la possibilità di misurare l’elettricità (fr:959). La sua teoria presuppone che “the quantity of electricity in any insulated body remains unchanged and that any process of electrification involves merely a transfer of electricity” – (fr:960). Questo è “probably the first clear expression of the tremendously important generalization that electricity cannot be created or destroyed” – (fr:961), noto come principio di conservazione della carica elettrica. Un esempio: due oggetti strofinati trasferiscono elettricità, e la quantità guadagnata da uno uguaglia quella persa dall’altro (fr:962-963), rappresentabile simbolicamente come +q e –q (fr:964). Il testo sottolinea che tale principio è necessario per lo studio quantitativo dei fenomeni elettrici (fr:965-966). Infine, si accenna all’applicazione della teoria al vaso di Leida e all’elettrificazione per influenza, in una lettera di Franklin a Collinson del luglio 1747 (fr:967-968).

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22 Il Modello della Bottiglia di Leida e l’Elettrizzazione per Influenza in Franklin

Le frasi descrivono il meccanismo quantitativo dell’accumulo di carica nella bottiglia di Leida, l’equilibrio tra rivestimenti e la spiegazione dell’elettrizzazione per influenza proposta da Franklin.

Il testo presenta il modello frankliniano dell’accumulo di elettricità nella bottiglia di Leida, basato sull’ipotesi di una “quantità comune di elettricità” iniziale di 20 in ciascuna parte. La descrizione procede per incrementi successivi: ad ogni colpo di tubo di vetro viene introdotta un’unità (ι) nel rivestimento interno, mentre quella esterna perde la stessa quantità. Così, dopo 20 colpi, il rivestimento interno raggiunge 40 e l’esterno zero, momento in cui “l’operazione termina, perché non se ne può gettare altra nella parte interna quando non se ne può spingere altra fuori dalla parte esterna” (“After the second, the inner coating will have 22, the outer 18, and so on, till, after 20 strokes the inner coating will have a quantity of electricity equal to 40, the outer coating none; and then the operation ends, for no more can be thrown into the inner part when no more can be driven from the outer part” - (fr:972)). Un tentativo di introdurre ulteriore carica provoca scariche violente: viene “risputata indietro attraverso il filo, o vola via in forti schiocchi attraverso i lati della bottiglia” (“If you attempt to throw more in, it is spued back through the wire, or flies out in loud cracks through the sides of the bottle.” - (fr:973)).

L’equilibrio non può essere ristabilito per contatto interno tra le parti; è necessario un conduttore esterno che tocchi o si avvicini simultaneamente ai due rivestimenti, producendo un “ristabilimento dell’equilibrio con una violenza e rapidità inesprimibili” (“It must be done by communication formed outside the bottle between the inner and outer coatings, by some nonelectric [conductor] touching or approaching both at the same time, in which case the equilibrium is restored with a violence and quickness inexpressible” - (fr:975)). Lo stesso principio vale per una bottiglia non ancora elettrizzata: non si può introdurre carica nella parte interna se non può uscire dall’esterna, condizione che si verifica “quando il fondo è troppo spesso o quando la bottiglia è posta su un elettrico [su un isolante]” (“so in a bottle not yet electrized, none can be put in the inner part when none can get out of the outer part, which happens either when the bottom is too thick or when the bottle is placed on an electric [on an insulator]” - (fr:976)). Inoltre, quando la bottiglia è carica, si può estrarre poca elettricità dal rivestimento interno toccando il filo “a meno che una quantità uguale possa contemporaneamente entrare nella parte esterna [collegandola a terra]” (“unless an equal quantity can at the same time get in the outer part [by having it connected to the earth]” - (fr:977)).

Franklin ideò esperimenti per verificare questa spiegazione. Utilizzò un elettroscopio a pallina di sughero sospesa a un filo di seta: avvicinando l’elettroscopio al filo del rivestimento interno, la pallina toccava il filo, diventava positivamente carica per conduzione e poi veniva respinta. Avvicinando questa pallina carica al rivestimento esterno, essa era fortemente attratta, indicando che il rivestimento esterno era carico negativamente. Questo conferma che “il rivestimento esterno della bottiglia è elettrizzato negativamente quando quello interno è positivo” (“to show that the outer coating of the jar is electrified negatively when the inner coating is positive, he employed an electroscope” - (fr:979)).

Il testo attribuisce a Franklin l’analisi del processo chiamato “elettrizzazione per influenza” — “elettrizzazione che avviene in un oggetto che è semplicemente vicino, ma non tocca, un oggetto elettrizzato” (“Franklin, in this analysis of the action of the Ley den jar, has provided an explanation of the process called electrification by influence — electrification occurring in an object that is merely close to, but not touching, an electrified object.” - (fr:982)). È proprio per influenza che il rivestimento esterno della bottiglia di Leida si elettrizza, separato dall’interno dal vetro attraverso cui il fluido elettrico non può passare. Nella teoria di Franklin, “l’eccesso di fluido nel rivestimento interno esercita un’influenza repulsiva, o forza, sul fluido naturalmente presente nel rivestimento esterno; e, se questo rivestimento è collegato a terra, il fluido viene respinto nella terra, lasciando il rivestimento esterno carente di fluido, cioè elettrizzato negativamente” (“What happens here, in terms of Franklin’s theory, is that the excess of fluid in the inner coating exerts a repelling ‘influence,’ or force, on the fluid naturally present in the outer coating; and, if this coating is connected to the earth, the fluid is repelled into the earth, leaving the outer coating deficient in fluid, or negatively electrified.” - (fr:984)). Questa teoria è presentata come adeguata anche per spiegare esperimenti successivi, come quello di una lunga asta metallica sospesa da fili di seta, con un tubo di vetro eccitato posto vicino a una sua estremità senza toccarla.

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23 La teoria unifluidica di Franklin e il salvataggio di Aepinus

Franklin sviluppa una teoria dell’elettricità basata su un unico fluido, ma si trova in difficoltà di fronte alla repulsione tra corpi negativi; circa un decennio dopo Aepinus introduce un’ipotesi aggiuntiva per salvare la teoria.

Nella teoria di Franklin, l’eccesso di elettricità in un tubo eccitato respinge parte della quantità naturale di elettricità di una verga, lasciandola con un deficit. Come spiega il testo, “In terms of Franklin’s theory, the excess of electricity in the excited tube repels some of the rod’s natural amount of electricity into the earth or the body of the investigator; and, when the connection with the earth or the hand is broken, the rod is left with a continuing deficiency of electricity” – (fr:992) [In termini della teoria di Franklin, l’eccesso di elettricità nel tubo eccitato respinge parte della quantità naturale di elettricità della verga verso la terra o il corpo dello sperimentatore; e, quando la connessione con la terra o la mano viene interrotta, la verga rimane con un deficit permanente di elettricità.] La teoria a un solo fluido si rivela utile: “We see that the one-fluid theory served well in suggesting many new experiments and explaining a large variety of phenomena” – (fr:993) [Vediamo che la teoria a un fluido ha ben servito nel suggerire molti nuovi esperimenti e nello spiegare una grande varietà di fenomeni.] Franklin stesso non esita a modificarla e ampliarla: “Yet Franklin does not hesitate to modify and amplify it as he proceeds” – (fr:994) [Eppure Franklin non esita a modificarla e ampliarla man mano che procede.]

Il testo evidenzia un cambiamento concettuale fondamentale: Franklin si allontana dall’idea che le forze siano dovute a effluvi nello spazio circostante e suppone invece che il fluido elettrico sia confinato ai corpi stessi durante l’attrazione o repulsione (fr:995). Egli immagina il fluido come composto “of particles extremely subtle, since it can permeate . . . even the densest metals” – (fr:996) [di particelle estremamente sottili, poiché può permeare… persino i metalli più densi.] L’ipotesi che queste particelle elettriche si respingano a vicenda spiega la repulsione tra oggetti caricati positivamente (fr:997), mentre l’attrazione tra particelle elettriche e quelle della materia ordinaria giustifica l’attrazione tra un oggetto positivo e uno normale o negativo (fr:998).

Tuttavia emerge un problema: la repulsione tra due oggetti entrambi negativi. Il testo ricorda che questo fenomeno era noto fin dai tempi di Dufay (fr:1001) e fu osservato da Franklin stesso nel 1748 (fr:1002), ma egli non riuscì a spiegarlo. La sua reazione è riportata: “It surprises us,” he says, “and is not hitherto satisfactorily accounted for” – (fr:1003) [“Ci sorprende,” dice, “e non è stato finora soddisfacentemente spiegato.”] Franklin non trova una soluzione adeguata (fr:1004). Nonostante questa lacuna, la teoria è così utile da non poter essere abbandonata: “Yet his theory, despite this inadequacy, has been so useful in bringing together a large variety of formerly unrelated phenomena that it could not be cast aside lightly” – (fr:1005) [Eppure la sua teoria, nonostante questa inadeguatezza, è stata così utile nel riunire una grande varietà di fenomeni precedentemente non correlati che non poteva essere messa da parte alla leggera.]

Circa un decennio dopo, il salvataggio arriva da Franz U. T. Aepinus (fr:1006). Egli propone un’ipotesi aggiuntiva: “Aepinus proposed making the additional assumption that the particles of ordinary matter repel one another” – (fr:1007) [Aepinus propose di fare l’assunzione aggiuntiva che le particelle della materia ordinaria si respingano a vicenda.] Secondo questa concezione modificata, un corpo normale contiene abbastanza fluido elettrico affinché la forza attrattiva tra fluido e particelle di materia sia più che sufficiente a bilanciare la forza repulsiva tra le stesse particelle di materia (fr:1008). Se due corpi vengono resi negativi espellendo fluido elettrico, l’equilibrio si rompe e prevalgono le forze repulsive tra le particelle di materia ordinaria (fr:1009). In tal modo, la repulsione tra corpi negativi viene spiegata senza abbandonare la teoria unifluidica.

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24 L’esperimento di Franklin e l’invenzione del parafulmine

Il testo descrive il percorso di Benjamin Franklin verso la concezione del parafulmine a punta, a partire da osservazioni sperimentali sull’elettricità e dalla sua applicazione ai fulmini. Viene evidenziato il passaggio da un fenomeno di laboratorio a una proposta pratica per la protezione degli edifici e delle navi.

Inizialmente si nota che, nel trasferimento di elettricità con una bacchetta, “il trasferimento di elettricità era ora silenzioso; e all’estremità della bacchetta appariva un bagliore pallido, che fu successivamente dimostrato da Franklin essere strettamente correlato al fenomeno noto come fuoco di Sant’Elmo” – (fr:1029) [“Moreover, the transfer of electricity was now silent; and at the point of the rod there appeared a pale glow, which was later shown by Franklin to be closely related to the phenomenon known as St. Elmo’s fire”].

Franklin si chiede poi se “una bacchetta appuntita avrà lo stesso effetto con il fulmine come nell’esperimento elettrico” – (fr:1031) [“whether a pointed rod will have the same effect with lightning as it does in the electrical experiment”]. Se sì, ciò implicherebbe che la nube temporalesca è elettrizzata e “potrebbe essere possibile scaricare la nube rapidamente, silenziosamente e senza la distruzione spesso prodotta dal fulmine, per mezzo di una tale bacchetta appuntita, anche quando essa si trova a notevole distanza dalla nube” – (fr:1033) [“it might then be possible to discharge the cloud quickly, silently, and without the destruction often produced by lightning, by means of such a pointed rod, even when it is at a considerable distance from the cloud”].

Per risolvere la questione, Franklin propone un esperimento in un articolo del 1749: erigere sulla sommità di una torre o guglia una specie di “garitta” (sentry box) abbastanza grande per riparare un uomo e un supporto isolante. Su questo supporto montare “una lunga bacchetta di ferro ben appuntita, piegata in modo che esca dalla porta senza toccare la garitta e si alzi per 20 o 30 piedi in aria” – (fr:1036) [“a long sharply pointed iron rod, bent so that it will pass out of the door without touching the box and rise 20 or 30 ft into the air”]. Se, quando passano nubi basse, un uomo sul supporto isolante riesce a trarre scintille dalla bacchetta, ciò mostrerà che la bacchetta è elettrizzata dalla nube. Franklin aggiunge una precauzione: “Se si dovesse temere qualche pericolo per l’uomo (sebbene io pensi che non ve ne sarebbe)” – (fr:1038) [“If any danger to the man should be apprehended (though I think there would be none)”], l’uomo può stare sul pavimento e, con un manico di cera, avvicinare alla bacchetta un filo connesso a terra; allora “le scintille, se la bacchetta è elettrizzata, colpiranno dalla bacchetta al filo e non lo colpiranno” – (fr:1038) [“the sparks, if the rod is electri… will strike from the rod to the wire and not affect him”].

Se l’esperimento ha successo, Franklin si chiede “la conoscenza di questo potere delle punte non potrebbe essere utile all’umanità, nel preservare case, chiese, navi, ecc. dal colpo del fulmine” – (fr:1039-1040) [“may not the knowledge of this power of points be of use to mankind, in preserving houses, churches, ships, &c. from the stroke of lightning, by directing us to fix on the highest parts of those edifices, upright rods of iron made sharp as a needle, and gilt to prevent rusting, and from the foot of those rods a wire down the outside of the building into the ground, or down around one of the shrouds of a ship, and down her side until it reaches the water?”]. Egli ipotizza che “queste bacchette appuntite probabilmente attirerebbero silenziosamente l’elettricità da una nube prima che essa si avvicini abbastanza da colpire, e così ci metterebbero al sicuro da quel così improvviso e terribile guaio” – (fr:1041) [“Would not these pointed rods probably draw the electricity silently out of a cloud before it came nigh enough to strike, and thereby secure us from that most sudden and terrible mischief?”].

Storicamente, il testo sottolinea che le lettere e gli articoli di Franklin inviati in Inghilterra “cominciavano a ricevere ampia attenzione lì, e alla fine raggiunsero la Francia, dove furono pubblicate traduzioni” – (fr:1042) [“Franklin’s letters and papers sent to England were beginning to receive wide attention there, and eventually they reached France, where translations of them were published”]. Fu in Francia che il suo esperimento proposto fu per la prima volta tentato da due diversi ricercatori, e nel maggio 1752 furono fatti rapporti sia all’Accademia Francese che alla Royal Society, “che i risultati erano completamente in accordo con le previsioni di Franklin” – (fr:1043) [“the results were completely in accord with Franklin’s predictions”].

Il testo costituisce una testimonianza cruciale del passaggio dalla teoria elettrica alla pratica ingegneristica, mostrando il metodo scientifico di Franklin e la rapida diffusione e verifica delle sue idee in Europa.

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25 L’invenzione della bilancia di torsione di Coulomb

Da studi su fili e fili attorcigliati nacque uno strumento per misurare forze elettriche.

L’invenzione della bilancia di torsione ebbe origine da studi precedenti di Coulomb sulle forze che si generano in fili metallici e fili quando vengono attorcigliati. “The invention had grown out of studies that he had made of the forces set up in wires and threads when they are twisted” - (fr:1177) [L’invenzione era nata da studi che egli aveva condotto sulle forze sviluppate in fili e fili quando vengono attorcigliati.] Attraverso misurazioni su fili di diversa lunghezza e diametro, realizzati con vari materiali, Coulomb riuscì a ricavare una formula per calcolare la forza necessaria a torcere un qualsiasi filo di un dato angolo. “From measurements on wires and threads of various lengths and diameters, and made of various materials, he had been able to arrive at a formula for computing the force needed to twist any given wire or thread through a particular angle” - (fr:1178) [Da misurazioni su fili e fili di varie lunghezze e diametri, e fatti di vari materiali, egli era stato in grado di giungere a una formula per calcolare la forza necessaria a torcere un dato filo o filo di un angolo particolare.]

Il funzionamento del nuovo strumento viene descritto brevemente: un filo è fissato alla sommità e pende verticalmente (Fig. 9). “A wire is clamped at the top and hangs vertically (Fig. 9)” - (fr:1179) [Un filo è bloccato in alto e pende verticalmente (Fig. 9).] “9)” - (fr:1180) [9.] All’estremità inferiore è fissata una traversa di peso molto leggero che funge da leva per torcere il filo. “To its lower end is fastened a crosspiece of very light weight which serves as a lever to be used in twisting the wire” - (fr:1181) [Alla sua estremità inferiore è fissata una traversa di peso molto leggero che serve come leva per torcere il filo.] La forza torcente è sempre applicata in un piano orizzontale perpendicolarmente alla traversa, a una distanza fissa dall’asse del filo. “The twisting force is always applied in a horizontal plane perpendicularly to the crosspiece, and at some fixed distance from the axis of the wire” - (fr:1182) [La forza torcente è sempre applicata in un piano orizzontale perpendicolarmente alla traversa, e a una distanza fissa dall’asse del filo.]

Coulomb scoprì che l’intensità di questa forza torcente è direttamente proporzionale all’angolo di torsione del filo. “The magnitude of this twisting force, Coulomb discovered, is directly proportional to the angle through which the wire is twisted” - (fr:1183) [L’intensità di questa forza torcente, Coulomb scoprì, è direttamente proporzionale all’angolo di torsione del filo.] Viene fornito un esempio: se una forza di 0,0003 once applicata a 4 pollici dall’asse del filo produce una torsione di 6°, allora una forza di 0,0006 once alla stessa distanza produrrà una torsione di 12°. “For instance, if it is found that a force of 0003 oz applied 4 in. from the axis of the wire produces a twist of 6°, then one can predict that a force of 0006 oz applied at the same distance from the wire will twist it through 120°” - (fr:1184, 1185) [Ad esempio, se si trova che una forza di 0,0003 once applicata a 4 pollici dall’asse del filo produce una torsione di 6°, allora si può prevedere che una forza di 0,0006 once applicata alla stessa distanza dal filo lo torcerà di 120°.] Pertanto, una volta determinata la forza torcente per un angolo di torsione, lo strumento può essere utilizzato per misurare altre forze applicate. “Thus, once the twisting force for one angle of torsion has been found, the instrument can be used to measure other forces applied to it” - (fr:1186) [Così, una volta trovata la forza torcente per un angolo di torsione, lo strumento può essere usato per misurare altre forze applicate ad esso.]

Quando Coulomb si dedicò agli studi elettrici, comprese come questa bilancia di torsione, opportunamente modificata, potesse misurare le forze tra corpi elettrizzati. “When Coulomb turned to electrical studies, he saw how this torsion balance, if suitably modified, could be used to measure forces between electrified bodies” - (fr:1187) [Quando Coulomb si dedicò agli studi elettrici, vide come questa bilancia di torsione, se opportunamente modificata, potesse essere usata per misurare le forze tra corpi elettrizzati.] Il suo interesse per l’elettricità e il magnetismo era stato inizialmente suscitato dall’offerta di un premio da parte dell’Accademia francese delle Scienze. “His interest in electricity and magnetism initially had been aroused through the offer of a prize by the French Academy Wire FIG. The principle of the torsion balance” - (fr:1188-1190) [Il suo interesse per l’elettricità e il magnetismo era stato inizialmente suscitato dall’offerta di un premio da parte dell’Accademia francese. FIG. Il principio della bilancia di torsione.]

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26 Il resoconto degli esperimenti di Coulomb sull’elettricità: la legge dell’inverso del quadrato

Coulomb utilizzò la bilancia di torsione e poi il pendolo di torsione per dimostrare che la forza elettrica, sia repulsiva sia attrattiva, è inversamente proporzionale al quadrato della distanza, indipendentemente dal segno delle cariche.

Il testo descrive due serie di esperimenti condotti da Coulomb nel 1785, riportati in due memorie. Nella prima, egli introduce una bilancia di torsione per studiare la repulsione tra cariche dello stesso segno. Il procedimento inizia inserendo un perno carico in un foro e toccando una pallina t a contatto con la pallina a: “We introduce this charged pin into the hole m and let it touch the ball t, which is in contact with the ball a, and then withdraw the pin.” - (fr:1231) [Introduciamo questo perno carico nel foro m e lo facciamo toccare la pallina t, che è in contatto con la pallina a, e poi ritiriamo il perno.] Le due palline, ora caricate con lo stesso tipo di elettricità, si respingono; la distanza è misurata su una scala circolare: “The two balls a and t are now charged with electricity of the same sort and so repel each other to a distance that we measure by looking past the suspension wire and the center of the ball a to the corresponding division of the circle XQ.” - (fr:1232) [Le due palline a e t sono ora caricate con elettricità dello stesso tipo e quindi si respingono fino a una distanza che misuriamo guardando oltre il filo di sospensione e il centro della pallina a fino alla corrispondente divisione del cerchio XQ.]

Ruotando il micromentro si torce il filo di sospensione, generando una forza proporzionale all’angolo di torsione: “Then, by turning the index of the micrometer [the graduated knob at the top] in the sense pqo, we twist the suspension wire IP and exert a force which is proportional to the angle of torsion […] and which tends to bring the ball a again near to the ball t.” - (fr:1233) [Poi, ruotando l’indice del micrometro [la manopola graduata in alto] nel senso pqo, torciamo il filo di sospensione IP ed esercitiamo una forza che è proporzionale all’angolo di torsione […] e che tende ad avvicinare di nuovo la pallina a alla pallina t.] Coulomb presenta tre prove facili da ripetere:

• Prova (1): con il micrometro a zero, le palline si separano di 36 gradi (fr:1235).
• Prova (2): torcendo il filo di 126 gradi, le palline si avvicinano fino a 18 gradi (fr:1236).
• Prova (3): torcendo di 567 gradi, la distanza scende a 8,5 gradi (fr:1237).

Spiega poi che il filo di sospensione era lungo 28 pollici e così sottile che un piede pesava solo 1/16 di grano (fr:1240). Per torcere il filo di 360 gradi occorreva una forza di 1/340 grano (fr:1242). Nella prova (1) la forza torsionale corrisponde a 36 gradi, pari a 1/3400 grano (fr:1244). Nella prova (2), con micrometro a 126 gradi e distanza di 18 gradi, la forza repulsiva equivale a 144 gradi (126 + 18), quadruplicata rispetto alla prova (1) nonostante la distanza dimezzata: “So at half the first distance the repulsive force between the balls is quadrupled.” - (fr:1247) [Quindi a metà della prima distanza la forza repulsiva tra le palline è quadruplicata.] Nella prova (3), con torsione totale di 576 gradi e distanza di 8,5 gradi, la forza è di nuovo quadruplicata rispetto alla prova (2). Coulomb conclude: “It results then from these three trials that the repulsive force which the two balls exert on each other when they are electrified with the same kind of electricity is inversely proportional to the square of the distance [between the centers of the balls].” - (fr:1250) [Risulta quindi da queste tre prove che la forza repulsiva che le due palline esercitano l’una sull’altra quando sono elettrizzate con lo stesso tipo di elettricità è inversamente proporzionale al quadrato della distanza [tra i centri delle palline].] Vengono menzionate note accessorie: l’uso di fili sottili vs spessi, la correzione per perdite di carica, e la misura della distanza lungo la retta e non lungo l’arco (fr:1251).

La seconda memoria affronta il caso di cariche di segno opposto e forza attrattiva. Coulomb incontra una difficoltà: nella bilancia di torsione, quando la forza è attrattiva le palline tendono a toccarsi (fr:1257-1259). Per ovviare, impiega un pendolo di torsione elettrico, già usato in precedenti ricerche meccaniche e magnetiche (fr:1262-1263). Il testo fa riferimento a una figura: “Readers who are interested in the details of this apparatus and its operation will find a brief description in the legend for Fig. i l.” - (fr:1264-1265) [I lettori interessati ai dettagli di questo apparato e al suo funzionamento troveranno una breve descrizione nella didascalia della Fig. i l.] La figura stessa è descritta: un ago non conduttore lg sospeso a un filo di seta, con un piccolo disco di carta dorata all’estremità l e una sfera metallica G su un supporto isolante (fr:1269-1271). Si caricano disco e sfera con cariche opposte, si fa oscillare l’ago e si misura il periodo di oscillazione a diverse distanze (fr:1272-1274). Assumendo la validità della legge dell’inverso del quadrato, si dimostra che il periodo è direttamente proporzionale alla distanza Gl (fr:1275). Le misure di Coulomb confermano tale proporzionalità (fr:1276-1277), fornendo una seconda dimostrazione indipendente della legge, come egli stesso sottolinea: “We have thus come, by a method completely different from the first, to a similar result.” - (fr:1280) [Siamo quindi giunti, con un metodo completamente diverso dal primo, a un risultato simile.] La conclusione unificata è che “the mutual attraction of the electrical fluid called positive and the electrical fluid ordinarily called negative is inversely proportional to the square of the distance” - (fr:1281) [l’attrazione reciproca del fluido elettrico detto positivo e del fluido elettrico ordinariamente detto negativo è inversamente proporzionale al quadrato della distanza], così come la repulsione tra fluidi dello stesso tipo.

Infine, il testo discute il significato teorico: Coulomb assume che la forza elettrica sia anche proporzionale al prodotto delle “masse elettriche” (cariche), per analogia con la gravitazione newtoniana (fr:1283-1288). Tuttavia, il suo interesse principale è sulla relazione forza-distanza, e solo incidentalmente osserva che la proporzionalità può servire a misurare la perdita di carica per dispersione (fr:1289-1290).

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27 Resoconto del Trattato: Quantificazione e Teorie dell’Elettricità nel XVIII Secolo

Il testo segna il passaggio dalla descrizione qualitativa alla misura quantitativa dell’elettricità, confrontando le teorie rivali a uno e due fluidi.

L’introduzione di una misurazione quantitativa dell’elettricità rappresenta una svolta fondamentale. Viene spiegato che, raddoppiando la forza di attrazione tra due oggetti elettrizzati, si presume che la carica del primo oggetto sia anch’essa raddoppiata: “For example, if the electrification of the first object is increased until the force is doubled, then qx must have been doubled” (fr:1294) [Per esempio, se l’elettrizzazione del primo oggetto è aumentata fino a che la forza è raddoppiata, allora qx deve essere stata raddoppiata]. Per la prima volta diventa possibile assegnare numeri agli oggetti elettrizzati per rappresentare il loro stato di elettrizzazione: “For the first time it is possible to attach numbers to electrified objects to represent their states of electrification” (fr:1295) [Per la prima volta è possibile associare numeri a oggetti elettrizzati per rappresentare i loro stati di elettrizzazione]. Questi numeri vengono interpretati come la quantità di fluido elettrico o carica posseduta: “These numbers are interpreted as representing how much electrical fluid, or charge, the objects possess” (fr:1296) [Questi numeri sono interpretati come rappresentanti quanto fluido elettrico, o carica, gli oggetti possiedono]. Con questa quantificazione, lo studio dell’elettricità diventa accessibile a tutti gli strumenti della matematica: “With this quantification of electrical science, it becomes possible to bring to bear upon its further study the entire weight of mathematical techniques” (fr:1297) [Con questa quantificazione della scienza elettrica, diventa possibile portare a supporto del suo ulteriore studio l’intero peso delle tecniche matematiche]. La matematica settecentesca, sviluppatasi in gran parte per la meccanica newtoniana, si applica ora all’elettricità grazie alla formulazione quantitativa analoga: “Eighteenth-century mathematics had to a very large degree developed along lines applicable to Newtonian mechanics, and with the formulation of electrical science in quantitative terms so analogous to mechanics, electricity became thoroughly amenable to mathematical treatment, with striking results in the 19th century” (fr:1298) [La matematica del Settecento si era sviluppata in larga misura lungo linee applicabili alla meccanica newtoniana, e con la formulazione della scienza elettrica in termini quantitativi così analoghi alla meccanica, l’elettricità divenne completamente suscettibile di trattamento matematico, con risultati sorprendenti nel XIX secolo].

L’epilogo presenta il confronto tra la teoria a un fluido e quella a due fluidi. Coulomb non favoriva la teoria a un fluido di Franklin e Aepinus, preferendo invece la teoria a due fluidi sviluppata in Inghilterra nel 1759: “Coulomb did not favor the one-fluid theory of Franklin and Aepinus, preferring instead the two-fluid theory that had been developed in England in 1759” (fr:1300) [Coulomb non favoriva la teoria a un fluido di Franklin e Aepinus, preferendo invece la teoria a due fluidi che era stata sviluppata in Inghilterra nel 1759]. Le ipotesi essenziali di questa teoria a due fluidi sono già state elencate in precedenza nella discussione sugli sviluppi derivanti dalle ricerche di Dufay (p. 590): “The essential hypotheses comprising this two-fluid theory have already been listed in connection with our discussion of developments growing out of Dufay’s researches (p. 590)” (fr:1301–1302) [Le ipotesi essenziali che costituiscono questa teoria a due fluidi sono già state elencate in connessione con la nostra discussione degli sviluppi nati dalle ricerche di Dufay (p. 590)]. Viene ricordato che la formulazione di Franklin della teoria a un fluido non spiegava in modo soddisfacente la repulsione tra due oggetti carichi negativamente, ma Aepinus “salvò” la teoria aggiungendo l’ipotesi ad hoc che le particelle di materia ordinaria si respingono a vicenda: “It will be recalled that Franklin’s formulation of the one-fluid theory did not satisfactorily explain the repulsion that occurs between two objects when they are negatively charged, but that Aepinus ‘saved’ the theory by showing how this repulsion could be accounted for by adding the ad hoc hypothesis that the particles making up ordinary matter repel one another” (fr:1303) [Si ricorderà che la formulazione di Franklin della teoria a un fluido non spiegava in modo soddisfacente la repulsione che si verifica tra due oggetti quando sono carichi negativamente, ma che Aepinus “salvò” la teoria mostrando come questa repulsione potesse essere spiegata aggiungendo l’ipotesi ad hoc che le particelle che compongono la materia ordinaria si respingono a vicenda].

Coulomb criticò questa ipotesi: “It appears to me contradictory to admit at the same time, in the particles of bodies, an attractive force in the inverse ratio of the squares of the distances, which is demonstrated by universal gravitation, and a repulsive force in the same inverse ratio of the squares of the distances — a force that would necessarily be incomparably larger than that due to gravitation” (fr:1304) [Mi sembra contraddittorio ammettere allo stesso tempo, nelle particelle dei corpi, una forza attrattiva in ragione inversa del quadrato delle distanze, dimostrata dalla gravitazione universale, e una forza repulsiva nella stessa ragione inversa del quadrato delle distanze — una forza che sarebbe necessariamente incomparabilmente maggiore di quella dovuta alla gravitazione]. La teoria a due fluidi presentava il vantaggio di non richiedere questa assunzione di una repulsione universale della materia ordinaria per spiegare la repulsione tra corpi carichi negativamente: “The two-fluid theory had the advantage that this assumption of a universal repulsion of ordinary matter was not needed in order to explain the repulsion between negatively charged bodies” (fr:1305) [La teoria a due fluidi aveva il vantaggio che questa assunzione di una repulsione universale della materia ordinaria non era necessaria per spiegare la repulsione tra corpi carichi negativamente].

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28 Elettricità, protoni, elettroni e conduzione nei diversi stati della materia

“In brief, in solid substances there are two ‘fluids’ and yet only one ‘fluid’.” - (fr:1325) [In breve, nelle sostanze solide ci sono due “fluidi” e tuttavia un solo “fluido”.]

Il testo presenta una spiegazione della natura della carica elettrica basata sulla presenza di protoni ed elettroni. In ogni sostanza neutra, “These protons and electrons are present in equal numbers in any unelectrical substance” - (fr:1320) [Questi protoni ed elettroni sono presenti in numero uguale in qualsiasi sostanza non elettrica]. Nei solidi, i protoni sono fissi, mentre gli elettroni possono muoversi: “In a solid substance, the protons are in fixed positions, but the electrons are free to move” - (fr:1321) [In una sostanza solida, i protoni sono in posizioni fisse, ma gli elettroni sono liberi di muoversi]. Il fenomeno dell’elettrizzazione per strofinio è descritto con l’esempio classico: “When, for example, glass and silk are brought very close together, as by rubbing, electrons pass from the glass to the silk, leaving the glass positively charged and the silk negatively charged” - (fr:1322) [Quando, per esempio, vetro e seta vengono portati molto vicini, come strofinandoli, gli elettroni passano dal vetro alla seta, lasciando il vetro carico positivamente e la seta carica negativamente].

Nei metalli solidi, molti elettroni sono liberi di spostarsi: “In solid metals, which were the electrical conductors mainly investigated by Franklin and his contemporaries, many of the electrons in the metal are free to move about” - (fr:1323) [Nei metalli solidi, che erano i conduttori elettrici principalmente studiati da Franklin e dai suoi contemporanei, molti degli elettroni nel metallo sono liberi di muoversi]. Di conseguenza, collegando due oggetti metallici con cariche opposte mediante un filo, “electrons stream along the wire from the negatively to the positively charged object, constituting an electric current” - (fr:1324) [gli elettroni fluiscono lungo il filo dall’oggetto carico negativamente a quello carico positivamente, costituendo una corrente elettrica].

L’autore evidenzia un paradosso terminologico. Da un lato, “There are two ‘fluids’ in the sense that collections of both positive and negative particles are present” - (fr:1326) [Ci sono due “fluidi” nel senso che sono presenti collezioni di particelle sia positive che negative]; dall’altro, “There is one ‘fluid’ in that only the mobile electrons are involved in any transfer or ‘flow’ of electricity” - (fr:1327) [C’è un solo “fluido” in quanto solo gli elettroni mobili sono coinvolti in qualsiasi trasferimento o “flusso” di elettricità]. Si nota inoltre una correzione storica rispetto a Franklin: “Incidentally, it is seen that this single, mobile ‘fluid’ consists of negative electricity, rather than positive, as Franklin had assumed” - (fr:1328) [In via incidentale, si vede che questo singolo “fluido” mobile è costituito da elettricità negativa, piuttosto che positiva, come Franklin aveva assunto].

La trattazione si estende poi ai conduttori liquidi e gassosi, dove il meccanismo è diverso: “In a liquid or a gas, electrical conduction is due chiefly to ions” - (fr:1329) [In un liquido o in un gas, la conduzione elettrica è dovuta principalmente a ioni]. Gli ioni sono atomi o molecole carichi: “These are charged atoms or molecules” - (fr:1330) [Questi sono atomi o molecole carichi]. La condizione di neutralità e la formazione di ioni sono spiegate: “An atom or a molecule is uncharged when it contains equal numbers of protons and electrons” - (fr:1331) [Un atomo o una molecola è neutro quando contiene un numero uguale di protoni ed elettroni]; “It becomes a positively charged ion if it loses one or more of its normal quota of electrons, and a negatively charged ion if it acquires one or more extra electrons” - (fr:1332) [Diventa uno ione carico positivamente se perde uno o più del suo normale numero di elettroni, e uno ione carico negativamente se acquista uno o più elettroni extra].

Nei liquidi e gas conduttori, “both positive and negative ions are present, and these move simultaneously and in opposite directions” - (fr:1333) [sia ioni positivi che negativi sono presenti, e questi si muovono simultaneamente e in direzioni opposte]. Questo caso si avvicina alla vecchia concezione dei due fluidi: “Here, then, not only are there two kinds of ‘fluid,’ but both kinds are mobile, in conformity with the old two-fluid picture of conduction” - (fr:1334) [Qui, quindi, non solo ci sono due tipi di “fluido”, ma entrambi i tipi sono mobili, in conformità con la vecchia immagine dei due fluidi per la conduzione].

Il testo si conclude con una nota editoriale: “Brought to you by | UCL - University College London Authenticated Download Date | 2/7/18 6:31 PM QUESTIONS i(a).” - (fr:1335) [Fornito da | UCL - University College London Autenticato Data di download: 2/7/18 6:31 PM DOMANDE i(a).]

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