Cosa studia la fisica: quello che devi sapere

Da lunghissimo tempo la fisica affascina un numero crescente di persone. Eppure ancora in tanti si chiedono: cosa studia la fisica? Il termine ci offre qualche utile indicazione, difatti la parola stessa “fisica” nasce dal greco physis che significa natura. Possiamo dedurre che questa parte delle scienze si occupa approfonditamente dei fenomeni naturali, più precisamente di ciò che riguarda le proprietà, le leggi matematiche e le misurazioni che possono individuare le relazioni tra queste. In questa guida cercheremo di fornirti delle nozioni di base che riguardano la storia della fisica e i campi di studio.

L’origine della fisica

Per sondare le origini della fisica possiamo parlare del metodo che viene applicato per lo studio e la ricerca in questo campo: il metodo sperimentale. Questo metodo prevede che gli esperimenti effettuati siano riproducibili. Si tratta dello stesso metodo utilizzato anche per le altre scienze naturali. Il fautore di questo approccio fu Galileo Galilei, che mise le basi per far sì che la conferma della validità di ipotesi venisse confermata dagli esperimenti prima di diventare teorie.

Da Galileo alla fisica classica sono passati circa 250 anni. Alla fine dell’800 furono formulate le leggi che descrivevano il moto dei corpi e ciò che lo determina, denominate per l’esattezza leggi della meccanica e affrontate soprattutto da Newton. In quel frangente storico emersero anche altri studi:

• Elettromagnetismo
• Calore
• Ottica

Si inizia a comprendere la stringente necessità di indagare un determinato tipo di fenomeni, che per una buona fetta dell’umanità erano ancora un mistero.

La misura in fisica

Prima abbiamo affermato che la fisica si occupa delle misurazioni dei fenomeni naturali e degli elementi che sono protagonisti di questi fenomeni. C’è addirittura una branca vera e propria della fisica che si occupa solo della misurazione delle grandezze fisiche. Ne esistono sette, che sono la base per misurare e calcolare le altre. Queste misure sono:

• Metro
• Secondo
• Chilogrammo
• Ampere
• Kelvin
• Mole
• Candela

Le più conosciute sono ovviamente quelle che riguardano lo spazio e il tempo, il metro, il chilogrammo e il secondo, ma la quantità di fenomeni esistenti e il bisogno di comprenderli ha fatto sì che ne emergessero altri per restituire la possibilità di indagine a 360° su tutto ciò che riguarda il mondo in cui viviamo.

Proprio per quanto riguarda il tempo e lo spazio si parla di grandezze fondamentali. Uno degli aspetti più affascianti della scienza che si è prefissa di studiare due aspetti così vasti e complessi è il fatto che la fisica cerca di produrre regole generali, leggi e teorie riducendo il reale in astratto. Con questa affermazione si vuole intendere che ciò che è visibile viene tradotto in formule matematiche, proprio utilizzando le misure che abbiamo visto. In principio lo studio della fisica poteva essere limitato alle capacità di calcolo di un essere umano, ma con l’avvento della tecnologia e dei calcolatori si sono aperte possibilità sempre più ampie che hanno condotto a scoperte sorprendenti. Nel corso del tempo la fisica si è evoluta, dapprima esisteva solo la fisica classica, poi subentrò quella moderna e a seguire nacquero tutte le altre branche. Vediamone alcune.

Fisica classica e moderna

Già prima abbiamo fatto accenno all’epoca in cui questa scienza era costituita esclusivamente da indagini che riguardavano i fenomeni osservabili su scala terrestre. Cosa significa? Che tutto ciò che riguardava livelli più dettagliati, come i fenomeni che avvenivano in scala atomica e sub-atomica erano fuori dalla portata della scienza dell’epoca. Per interpretare ciò che accade a quelle dimensioni bisognerà attendere l’avvento della fisica moderna. Qui tutto accade a velocità molto più grandi, si parla appunto di velocità della luce. Le sotto-discipline che hanno come scopo lo studio di tutte queste dinamiche sono la meccanica quantistica e la relatività.

A livello scientifico questo passaggio segna una tappa epocale, non solo perché moltiplica le possibilità di studio ma perché riscrive completamente i concetti basilari, le teorie fondamentali che l’uomo aveva abbracciato come assunti incontrovertibili. Una delle scoperte più rivoluzionarie in questo senso è quella che riguarda la relatività di spazio e tempo, non più visti come concetti assoluti ma relativi al sistema di riferimento scelto, facenti parte di un’unica entità: lo spazio-tempo. Insieme a questo nuovo assunto emersero altre importanti teorie e scoperte:

• La velocità della luce
• Il principio di indeterminazione di Heisenberg
• Il principio di complementarietà

Oltre alla grossa portata scientifica e al potenziale di descrizione della realtà, la fisica continua ad affascinare molti studenti di tanti licei e facoltà perché si pone come strumento in grado di fornire risposte dettagliate a quesiti spaventosamente profondi, ma anche perchè è molto richieste nelle offerte di lavoro per determinati settori.

Altre branche della fisica

Dallo sviluppo di queste nuove intuizioni la fisica ha preso una strada sempre più precisa e si è suddivisa in aree ben specifiche che si occupano di molteplici aspetti. Qui te ne segnaliamo soltanto alcune, le più importanti, per farti comprendere quanto è estesa questa disciplina.

Una delle più rilevanti è la fisica matematica, che si connette agli strumenti e ai metodi matematici al fine di creare formule e teorie fisiche, possiamo dedurre che si tratta di uno studio di tipo teorico. È necessaria però allo studio di altre aree interdisciplinari, alcune anche molto complesse, come ad esempio:

• Meccanica quantistica
• Sistemi dinamici
• Teoria quantistica dei campi
• Teoria quantistica della gravità

Oltre a questa branca troviamo molte altre, come la fisica atomica, nata già nel XX secolo per studiare nuclei, elettroni e tutto ciò che riguarda il modello atomico. Ve ne sono altre meno conosciute come la fisica della materia condensata, e altre di cui sentiamo parlare più spesso, come la fisica nucleare, in parte vicina alla fisica atomica e delle particelle perché studia esclusivamente le più piccole del nucleo atomico. Non si deve pensare che questo studio sia inerente solo al campo dell’energia, perché in realtà esiste anche un’applicazione della fisica nucleare nella medicina, come anche nell’archeologia, basti pensare alla radiodatazione al carbonio.

Condensare in una guida tutto ciò che la fisica studia e i suoi infiniti spazi di intervento e ricerca non è impresa semplice. Pertanto ti lasciamo con l’invito ad approfondire l’interesse tramite la scelta di studi in cui venga dato sufficiente spazio a questa disciplina. Presso i corsi di laurea dell’Università Niccolò Cusano, precisamente alla facoltà di Ingegneria sono attivi alcuni insegnamenti in fisica, materia necessaria per diventare ingegneri e soprattutto per imparare a comprendere ancora meglio il mondo che ci circonda.