0.3.4 Introduzione all'Epistemologia e alla Storia delle Scienze Sperimentali Date 13 e 20 gennaio 2012 Modalita di lavoro Il ruolo che l'Epistemologia e la Storia possono avere nella didattica delle scienze sperimentali, sara arontato articolando un percorso di considerazioni storico-didattiche focalizzato sul tema generale ed interdisciplinare del principio di conservazione dell'energia. 5Contenuti Pubblicato nel 1962, La Struttura delle Rivoluzioni Scientiche di Thomas Kuhn [2] compira 50 anni nel 2012. Nato dal problema delle due culture, questo libro ha cambiato il modo di vedere la scienza, segnando la nascita e lo sviluppo della moderna storia e losoa della scienza, e aprendo temi come quello di cui ci si occupera: l'energia. Gia in un precedente articolo del 1959 sulla scoperta simultanea del Principio di Con- servazione dell'Energia, Kuhn discute i contributi di tre gruppi di scienziati degli anni '40 dell'Ottocento, aermando che: L'energia si conserva; la natura si comporta cos [41]. Una posizione ben piu critica, nei confronti del concetto stesso di energia, viene presentata negli stessi anni (1963) da Richard Feynman (Nobel in Fisica, 1965), nelle sue famose Lectures on Physics [42]. Per introdurre al problema, Feynman ricorre ad una sorta di favola: un bam- bino, Dennis, gioca con i suoi 28 cubetti di legno, dividendoli, nascondendoli, perdendoli. . . Ma qualunque cosa faccia, consapevolmente o meno, sua madre li ritrova sempre tutti e 28. Feymann chiede quindi al lettore: aiuta quest'esempio a capire la conservazione dell'energia ? Non molto, suggerisce: contrariamente al caso dei cubetti, nella realta non sappiamo ne la quantita totale dell'energia ne le sue forme. E conclude: E' importante capire che in sica oggi non sappiamo cosa sia l'energia. Non capiamo la conservazione dell'energia (nel 1999, 36 anni dopo, Brown aermera ancora: Ho insegnato bioenergetica all'Universita di Cambridge per molti anni prima di capire che non sapevo cosa fosse l'energia, [43]). Queste due posizioni, che capovolgono i ruoli tradizionali (quello storico convergente di Kuhn, quello sico divergente di Feynman), hanno segnato il dibattito storico e didattico degli ultimi cinquanta anni, no ancora al recente tentativo di sintesi di Coopersmith (2010) (che unisce i cubetti di Feynman con la scoperta simultanea di Kuhn, presentando una storia (cumulativa) dell'energia dedicata soprattutto al Settecento e Ottocento). I dibattiti nel campo della science education sono tutt'ora molto vivi, a partire da quelli degli anni '80 no ad oggi (vedi il simposio storico-didattico sull'energia al recente convegno di Tessalonica). Un tema molto attuale e costituito dal ruolo dei libri di testo, che presentando molteplici denizioni dell'energia e della sua conservazione, alimentano veri e propri problemi di comprensione. Si passa ad esempio: dalla denizione maxwelliana di energia (capacita di compiere lavoro, [44]) alla mutua interazione tra energia cinetica e potenziale; dalla fattoriz- zazione dell'energia in quantita intensive/estensive (risp. non additive/additive) alla dierenza tra conservazione globale (azione a distanza) e locale (azione a contatto); dall'impossibilita del motore perpetuo al lavoro come dierenziale esatto; dai potenziali scalari e vettori a quelli elettrodinamici, termodinamici, avanzati e ritardati; dalla sovrapposizione di qualunque forma (indipendente) di energia alla simmetria per traslazione temporale; dall'equivalenza massa- energia ai quanti; dalla sostanza alla funzione; da uno statuto epistemologico empirico ad uno teorico; da una tautologia a un teorema; da un coeciente di conversione a un principio euristico e giusticativo; . . . e cos via [45]- [52]. Dal punto di vista storico sono particolarmente interessanti i dibattiti sui fondamenti, che videro competere, tra ne Ottocento e inizi Novecento, quattro loni: il meccanicismo, la con- cezione elettromagnetica della natura, quella termodinamica, l'energetismo. Numerosi sono i testi che, nati da questo dibattito, sono oggi considerati dei classici: Tyndall (1863), Secchi (1864), Tait (1868), Mach (1872), Maxwell (1873 e 1877), B. Stewart (1874), Stallo (1882), Planck (1887), Helm (1887 e 1898), Hertz (1894), Poincare (1902), Duhem (1902,1903, 1906), Ostwald (1908), Meyerson (1908), Haas (1909), Cassirer (1910), Noether (1918). Da segnalare anche la storia delle misure dell'equivalente di Rowland (1882). Un lone storico-epistemologico-didattico particolarmente interessante e quello prima detto della fattorizzazione dell'energia in quantita intensive (non additive) ed estensive (additive), ricollegabile ad origini molto antiche (la ri essione presocratica, Aristotele, Oresme da Parigi 6con la sua quanticazione delle qualita), e con notevoli sviluppi nel settecento (la nascita da una parte del concetto di potenziale, dall'altra di quello di tendenza all'equilibrio in elettricita (A.Volta), riconoscibile poi in termologia (S.Carnot)). La linea di pensiero alla sua base sara precisata nell'ottocento da Rankine e Maxwell, discussa o applicata dai sico-chimici Duhem e Gibbs (contribuendo alla fondazione del lone energetico di Helm e Ostwald, Nobel in chimica, 1909), criticata da Planck e Boltzmann ma sopravvissuta nell'elettrodinamica di Sommerfeld e in parte dei lavori di Prigogine (Nobel in chimica, 1977), no a porsi a fondamento dell'approccio didattico della sica di Karlsruhe, aprendo interessanti prospettive interdisciplinari. Formatore. F. Bevilacqua. Ordinario presso l'Universita di Pavia. Bibliograa di base: [41]- [52]

Introduzione all'Epistemologia e alla Storia delle Scienze Sperimentali

BEVILACQUA, FABIO
2011-01-01

Abstract

0.3.4 Introduzione all'Epistemologia e alla Storia delle Scienze Sperimentali Date 13 e 20 gennaio 2012 Modalita di lavoro Il ruolo che l'Epistemologia e la Storia possono avere nella didattica delle scienze sperimentali, sara arontato articolando un percorso di considerazioni storico-didattiche focalizzato sul tema generale ed interdisciplinare del principio di conservazione dell'energia. 5Contenuti Pubblicato nel 1962, La Struttura delle Rivoluzioni Scientiche di Thomas Kuhn [2] compira 50 anni nel 2012. Nato dal problema delle due culture, questo libro ha cambiato il modo di vedere la scienza, segnando la nascita e lo sviluppo della moderna storia e losoa della scienza, e aprendo temi come quello di cui ci si occupera: l'energia. Gia in un precedente articolo del 1959 sulla scoperta simultanea del Principio di Con- servazione dell'Energia, Kuhn discute i contributi di tre gruppi di scienziati degli anni '40 dell'Ottocento, aermando che: L'energia si conserva; la natura si comporta cos [41]. Una posizione ben piu critica, nei confronti del concetto stesso di energia, viene presentata negli stessi anni (1963) da Richard Feynman (Nobel in Fisica, 1965), nelle sue famose Lectures on Physics [42]. Per introdurre al problema, Feynman ricorre ad una sorta di favola: un bam- bino, Dennis, gioca con i suoi 28 cubetti di legno, dividendoli, nascondendoli, perdendoli. . . Ma qualunque cosa faccia, consapevolmente o meno, sua madre li ritrova sempre tutti e 28. Feymann chiede quindi al lettore: aiuta quest'esempio a capire la conservazione dell'energia ? Non molto, suggerisce: contrariamente al caso dei cubetti, nella realta non sappiamo ne la quantita totale dell'energia ne le sue forme. E conclude: E' importante capire che in sica oggi non sappiamo cosa sia l'energia. Non capiamo la conservazione dell'energia (nel 1999, 36 anni dopo, Brown aermera ancora: Ho insegnato bioenergetica all'Universita di Cambridge per molti anni prima di capire che non sapevo cosa fosse l'energia, [43]). Queste due posizioni, che capovolgono i ruoli tradizionali (quello storico convergente di Kuhn, quello sico divergente di Feynman), hanno segnato il dibattito storico e didattico degli ultimi cinquanta anni, no ancora al recente tentativo di sintesi di Coopersmith (2010) (che unisce i cubetti di Feynman con la scoperta simultanea di Kuhn, presentando una storia (cumulativa) dell'energia dedicata soprattutto al Settecento e Ottocento). I dibattiti nel campo della science education sono tutt'ora molto vivi, a partire da quelli degli anni '80 no ad oggi (vedi il simposio storico-didattico sull'energia al recente convegno di Tessalonica). Un tema molto attuale e costituito dal ruolo dei libri di testo, che presentando molteplici denizioni dell'energia e della sua conservazione, alimentano veri e propri problemi di comprensione. Si passa ad esempio: dalla denizione maxwelliana di energia (capacita di compiere lavoro, [44]) alla mutua interazione tra energia cinetica e potenziale; dalla fattoriz- zazione dell'energia in quantita intensive/estensive (risp. non additive/additive) alla dierenza tra conservazione globale (azione a distanza) e locale (azione a contatto); dall'impossibilita del motore perpetuo al lavoro come dierenziale esatto; dai potenziali scalari e vettori a quelli elettrodinamici, termodinamici, avanzati e ritardati; dalla sovrapposizione di qualunque forma (indipendente) di energia alla simmetria per traslazione temporale; dall'equivalenza massa- energia ai quanti; dalla sostanza alla funzione; da uno statuto epistemologico empirico ad uno teorico; da una tautologia a un teorema; da un coeciente di conversione a un principio euristico e giusticativo; . . . e cos via [45]- [52]. Dal punto di vista storico sono particolarmente interessanti i dibattiti sui fondamenti, che videro competere, tra ne Ottocento e inizi Novecento, quattro loni: il meccanicismo, la con- cezione elettromagnetica della natura, quella termodinamica, l'energetismo. Numerosi sono i testi che, nati da questo dibattito, sono oggi considerati dei classici: Tyndall (1863), Secchi (1864), Tait (1868), Mach (1872), Maxwell (1873 e 1877), B. Stewart (1874), Stallo (1882), Planck (1887), Helm (1887 e 1898), Hertz (1894), Poincare (1902), Duhem (1902,1903, 1906), Ostwald (1908), Meyerson (1908), Haas (1909), Cassirer (1910), Noether (1918). Da segnalare anche la storia delle misure dell'equivalente di Rowland (1882). Un lone storico-epistemologico-didattico particolarmente interessante e quello prima detto della fattorizzazione dell'energia in quantita intensive (non additive) ed estensive (additive), ricollegabile ad origini molto antiche (la ri essione presocratica, Aristotele, Oresme da Parigi 6con la sua quanticazione delle qualita), e con notevoli sviluppi nel settecento (la nascita da una parte del concetto di potenziale, dall'altra di quello di tendenza all'equilibrio in elettricita (A.Volta), riconoscibile poi in termologia (S.Carnot)). La linea di pensiero alla sua base sara precisata nell'ottocento da Rankine e Maxwell, discussa o applicata dai sico-chimici Duhem e Gibbs (contribuendo alla fondazione del lone energetico di Helm e Ostwald, Nobel in chimica, 1909), criticata da Planck e Boltzmann ma sopravvissuta nell'elettrodinamica di Sommerfeld e in parte dei lavori di Prigogine (Nobel in chimica, 1977), no a porsi a fondamento dell'approccio didattico della sica di Karlsruhe, aprendo interessanti prospettive interdisciplinari. Formatore. F. Bevilacqua. Ordinario presso l'Universita di Pavia. Bibliograa di base: [41]- [52]
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