L'atomo da Democrito a Dalton

del prof. Roberto Bisceglia

La presenza di materia anche dove pare esserci solo il vuoto non è mai stata messa in dubbio. Gli studiosi dell'antichità sapevano che anche l'aria, pur invisibile, era materiale: con l'aria era possibile gonfiare delle vesciche o spingere le vele delle navi. Ma come gli antichi consideravano la materia ?

Già molti secoli prima di Cristo, in Grecia, filosofi e naturalisti erano divisi in due scuole di pensiero: una considerava la materia continua, ovvero divisibile, in porzioni sempre più piccole, all'infinito. La seconda scuola di pensiero riteneva la materia discontinua, costituita da particelle molto piccole " finite ", ovvero indivisibili, gli atomi ( atomos = non divisibile ).

Ovviamente entrambe le teorie altro non erano che speculazioni filosofiche in quanto non supportate da alcuna indagine scientifica che andasse al di là della semplice osservazione dei fenomeni naturali.

Da queste speculazioni filosofico-naturalistiche ha avuto origine la teoria dell'atomo, probabilmente la più importante scoperta della scienza umana.

Il primo filosofo atomista è da considerarsi probabilmente Leucippo di Mileto ( V sec. a. C. ). Una delle sue opere " Il grande sistema del mondo ", tramandatoci dal suo allievo Democrito, può essere considerata alla base del pensiero atomistico. Per Leucippo l'essere è il pieno, il non-essere è il vuoto; pieno e vuoto sono i principi delle cose e nella loro relazione si spiegano il movimento e la molteplicità. L'essere è un'infinità di unità indivisibili, gli atomi, diversi per grandezza che muovendosi eternamente nel vuoto ed incontrandosi danno origine alle cose.

L'esistenza di Leucippo non è certa; infatti la sua opera è ripresa da quello che viene considerato un suo allievo, Democrito di Abdera ( ca. 460 - 370 a.C. ), uno dei massimi filosofi greci. Il sapere di Democrito aveva un carattere enciclopedico e spaziava dalla cosmologia alla medicina, alla matematica ed alla geografia. La sua opera più importante " Il piccolo ordinamento dell'universo " approfondì l'opera del maestro. Per Democrito gli atomi hanno solo due qualità: la grandezza e la forma geometrica; ogni aggregato di atomi può disporsi secondo un ordine diverso, dando luogo a composti diversi. Questi aggregati di atomi producono in noi delle percezioni sensibili quando vengono a contatto con i nostri sensi: ad esempio, noi vediamo un oggetto quando uno sciame di atomi origina dall'oggetto stesso e colpisce il nostro occhio. Gli atomi sono dotati di un moto proprio dovuto da una forza naturale interna agli stessi; tale moto determina la massa degli atomi, in quanto essa dipende dalla velocità che acquistano gli atomi stessi urtando altri atomi. Dal moto degli atomi hanno origine i corpi materiali.

Gli atomi erano immutabili ed ogni mutamento della realtà era dovuto ad un continuo aggregarsi e disaggregarsi degli stessi.

Leucippo e Democrito davano per scontato il moto degli atomi ma non lo giustificavano. Più tardi un altro filosofo greco, Epicuro da Samo ( 341 - 270 a. C. ) ne diede ragione attribuendo agli atomi il " peso ". Le teorie epicuree furono esposte nel I secolo a. C. dal poeta latino Tito Lucrezio Caro, nella sua opera " De rerum natura ".

Per dare una spiegazione dell'incontro tra gli atomi e, quindi, delle loro aggregazioni è introdotta la teoria del " clinamen " ( deviazione ): nel loro moto di caduta verticale e quindi parallela, gli atomi subiscono una deviazione che li farebbe urtare; questi urti porterebbero all'aggregazione dei corpi materiali.

Le teorie atomistiche furono avversate da un grande filosofo greco, Aristotele di Stagira ( 384 - 322 a. C. ) nella sua opera " Fisica "; l'idea di Aristotele è quella di due mondi distinti: quello celeste e quello terrestre. Il mondo celeste è incorruttibile ed inalterabile, è costituito da sfere concentriche, ognuna delle quali sostiene un pianeta, limitato dalla sfera delle stelle fisse; i moti delle sfere sono impressi da un motore primo immobile e sono eterni. Il mondo terrestre si trova al centro dell'universo ed è corruttibile ed alterabile; è un miscuglio dei vari elementi che si trovano nelle sfere concentriche della terra, dell'acqua, dell'aria e del fuoco. Questa visione non poteva, di certo, accettare il concetto di atomo.

Il pensiero aristotelico fu, purtroppo, accettato pienamente dalla Chiesa ed, anzi, reso dogma; essa, infatti, considerava estremamente pericolose le teorie atomistiche e, quindi, materialistiche di Democrito ed Epicuro al punto di considerare eretico chi le professava. Oltre l'ipotesi aristotelica sulla struttura della materia la Chiesa sposò anche la teoria geocentrica della meccanica celeste. Tali gravi errori durarono per moltissimi anni e furono corretti, solo a partire dal XVI secolo, dai grandi scienziati moderni quali Copernico, Galilei, Newton.

Per le teorie atomiche è necessario aspettare ancora due secoli circa; infatti il primo scienziato a proporre una teoria atomica moderna, basata sull'indagine scientifica e non solo sulla speculazione filosofica, fu l'inglese John Dalton ( 1766 - 1844 ).

Studiando le sostanze gassose dalton fu condotto a tentare di dimostrare le antiche teorie atomistiche; Con una geniale interpretazione della legge delle proporzioni definite di Proust e con le sue sperimentazioni, fu in grado di enunciare nel 1803 la legge delle proporzioni multiple. Da ciò Dalton trovò fondamento per convalidare la teoria atomica della materia.

La teoria atomica di Dalton poggia su queste ipotesi:

1)- ogni forma di materia è costituita da atomi; gli atomi sono tutti inalterabili ed indivisibili;

2)- in una stessa sostanza ( elemento ) gli atomi sono tutti uguali;

3)- gli atomi di diversi elementi differiscono per massa e per altre particolarità;

4)- le trasformazioni chimiche avvengono per unione o separazione di atomi tra di loro.

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