Fisici, ingegneri e la costante elettrostatica.

Fisici ed ingegneri, la storia.
La fisica nasce con Galilei. Prima di Galilei venivano studiati i fenomeni naturali, ma non con il metodo galileiano, per cui non si parla di fisica, ma di filosofia naturale. I seguaci del metodo galileiano hanno costituito la categoria dei fisici. A quel tempo solo gli aristocratici o chi era protetto da un aristocratico, poteva dedicare del tempo allo studio della fisica. La gran parte della popolazione dedicava il proprio tempo alla sopravvivenza, e non aveva tempo da dedicare allo studio. Per questo la figura del fisico si è sviluppata in un ambiente aristocratico. Anche la figura dell’ingegnere è antica, ma anticamente era essenzialmente un artigiano, erede di una conoscenza tramandata da maestro ad allievo nelle botteghe artigiane. Nel Rinascimento nasce la figura dell’artista poliedrico, pittore, scultore, architetto, ingegnere e scienziato. Questi personaggi, in possesso di una cultura ad ampio raggio, vengono spesso chiamati per dirigere i lavori per le fortificazioni, ora più complessi perché debbono resistere alla nuova arma, il cannone. Anche nei tempi antichi, come oggi, l’impegno dell’ingegnere era spesso in ambito militare. Infatti l’ingegnere moderno nasce con la Rivoluzione francese. La Rivoluzione francese abolisce l’aristocrazia, creando un nuovo mondo in alternativa all’Ancien Régime. La conseguente reazione porta tutta l’Europa ad aggredire la Francia e la sua Rivoluzione. La Rivoluzione si difende tra l’altro creando l’Ecole polytechnique. In questa scuola vengono chiamati ad insegnare i migliori scienziati francesi, almeno quelli sopravvissuti alla Rivoluzione, di tutte le discipline, con lo scopo di formare gli ingegneri, che dovranno sostenere lo sforzo difensivo della Rivoluzione, risolvendo i problemi che si presentano, in particolare militari. Nasce così l’ingegnere moderno, come colui che risolve i problemi applicando le scienze. Insieme all’ingegnere nasce il sistema metrico decimale, anch’esso figlio della Rivoluzione che, pur essendo francese, vuole essere globale, e quindi vuole un sistema metrico alternativo ai sistemi locali e valido per tutti. Nel 1791 la commissione presieduta da Lagrange propone il sistema metrico decimale, precursore dell’attuale Sistema Internazionale (SI). Seguendo le alterne vicende della storia, questo sistema si diffonde in Europa. Nel 1875 la convenzione del Metro getta le basi del sistema metrico MKS (metro, kilogrammo, secondo). Questo sistema si diffonde soprattutto in ambito ingegneristico. Negli ambienti dei fisici si accetta l’idea del sistema metrico decimale come sistema globale, ma nel 1832 Gauss propone il sistema centimetro, grammo e secondo (CGS) in alternativa al MKS, perché ritenuto più adatto alla fisica, che lavora con grandezze più piccole di quelle usate dagli ingegneri. A partire dal 1880 questo sistema verrà gradualmente abbandonato a favore del MKS, sia per avere un unico sistema di unità, sia perché il mondo industriale, fortemente influenzato dalla ingegneria, pesa a favore del sistema MKS. Così, mentre nella mia giovinezza i fisici usavano ancora il sistema CGS, oggi tutti usano il Sistema Internazionale, derivato dal MKS.
La costante elettrostatica.
Il valore della costante elettrostatica (di Coulomb) è emblematico della diversa visione di fisici ed ingegneri. Infatti nel SI, che deriva dal sistema degli ingegneri, vale 1/4πε, questo perché si è scelta come unità della carica elettrica il coulomb, derivato dall’ampere, derivato dall’attrazione magnetica di due fili elettrici paralleli percorsi da corrente (legge di Ampère). In particolare il 4π al denominatore è presente per evitare che compaia nella formula del teorema di Gauss, questo perché nelle applicazioni si usa soprattutto il teorema di Gauss, e quindi si preferisce semplificare il teorema di Gauss a scapito della legge di Coulomb, dove compare la costante elettrostatica. Nel sistema CGS, quello dei fisici, la costante elettrostatica non c’è, perché i fisici, in quel sistema, avevano scelto l’unità per la carica elettrica, chiamata ovviamente unità di carica elettrostatica (esu, dall’inglese electrostatic unit), in modo da non avere la costante elettrostatica, ovvero di averla adimensionale e di valore 1. Da qui la critica dei fisici agli ingegneri, quando io ero giovane, di aver introdotto nel sistema di unità una costante fisica priva di significato fisico, cosa per loro scandalosa. Alla fine ha prevalso il sistema degli ingegneri, portando con se la scandalosa costante elettrostatica.
Luigi Lombardo

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