Il miracolo dell'elasticità di Robert Hooke



Robert Hooke è stato certamente il maggiore scienziato inglese del ‘600 dopo Newton, e senza dubbio il più ecclettico. Fu fisico, biologo, geologo, astronomo, abile sperimentatore ed inventore, ed infine valente architetto.
Era nato nel 1635 nell’isola di Wight in una famiglia di modeste condizioni (il padre era un curato di campagna). Fin da giovane dimostrò una grande propensione per gli studi scientifici e la pittura.

Trasferitosi a Londra nel 1648, lavorò dapprima in una bottega di pittura, ma poi riuscì a frequentare la Westminster School e l’Università di Oxford.

La svolta avvenne nel 1657 quando Robert Boyle (il fisico di cui abbiamo scritto nel numero precedente) lo assunse come assistente personale. La sua particolare abilità sia negli esperimenti che nell’invenzione di nuovi strumenti (tra cui lapompa pneumatica che permise la formulazione della Legge di Boyle sui gas, di cui al numero precedente) gli valsero la nomina nel 1662 a “curatore degli esperimenti” della Royal Society, di cui divenne addirittura segretario nel 1677. Due anni prima era stato nominato anche professore di geometria al Gresham College.

L’invenzione di un microscopio perfezionato permise ad Hooke di scoprire la struttura cellulare degli organismi viventi (si deve a lui la formulazione della parola “cellula”), risultato ottenuto studiando i sugheri. Nella sua opera “Micrographia” illustrò, tra l’altro, la struttura degli insetti, da lui stessi poi abilmente disegnati in dettaglio. Nel campo microscopico Hooke fu il più valido scienziato del ‘600 insieme all’olandese Leewenhoek.

Il grande scienziato inglese si interessò anche della struttura dei cristalli, sviluppando dei modelli tesi ad illustrare la disposizione degli atomi all’interno dei cristalli, aprendo così la strada alla moderna cristallografia. Si interessò anche ai fossili, attribuendoli giustamente a specie animali scomparse, e comprendendone l’importanza per determinare le ere geologiche precedenti. Si può dire che aprì la strada alla moderna paleontologia.

L’uso di un nuovo telescopio a riflessione (di cui disputò la paternità dell’invenzione con Newton) gli permise di scoprire la “macchia rossa” di Giove e di dimostrarne la rotazione. Determinò anche il periodo di rotazione di Marte.

Sicuramente devono attribuirsi a lui l’invenzione di un nuovo tipo di barometro per la misura della pressione atmosferica, di un anemometro per lo studio dei venti, e di un igrometro per la misura dell’umidità, strumenti  che gli permisero studi che anticipano la moderna meteorologia.
La necessità di avere buoni orologi meccanici per la misura della longitudine sulle navi lo indusse all’invenzione di un nuovo orologio a molla, iniziatore dei moderni orologi meccanici, invenzione sulla cui priorità si scatenò una polemica con l’olandese Huyghens (di cui riferimmo nel numero dedicato a questo importante scienziato).

Nel campo della fisica Hooke è ricordato per la legge che porta il suo nome sui corpi elastici, ben nota a qualsiasi studente di fisica o di ingegneria: la forza esercitata da un corpo elastico (ad esempio una molla) è proporzionale alla deformazione subita dal corpo. L’ecclettico scienziato inventò anche un dinamometro a molla per la misura delle forze.
In realtà Hooke si interessò anche a problemi di ottica. Lo studio dei fenomeni di diffrazione ed interferenza della luce (che dimostravano che la luce, in presenza di ostacoli, poteva non propagarsi in linea retta e formare particolari figure in cui si alternavano zone di luce e d’ombra) lo portò ad abbracciare le teorie ondulatorie di Huyghens, secondo cui la luce si propaga sotto forma di onda sferica come le onde su una superficie d’acqua turbata dal lancio di un oggetto. 

Ciò lo portò a criticare le teoria “corpuscolare” di Newton, secondo cui la luce è formata da piccoli corpuscoli che procedono in linea retta. Ne nacque una polemica di cui abbiamo già riferito nel numero dedicato alla natura della luce, in cui abbiamo anche riferito che però Hooke si sbagliò nel considerare la luce bianca come la luce naturale, e non formata dalla somma di tutti i colori dell’iride, come dimostrato da Newton.

La polemica si spostò anche nel campo delle leggi sulla gravitazione. In realtà Hooke (tra il 1670 ed il 1680) aveva capito che i corpi si attraggono con una forza inversamente proporzionale alla distanza, ma non riuscì da questo a giungere (forse per la sua insufficiente preparazione matematica, o per l’eccessiva dispersione dei suoi interessi) ad una teoria generale sulla gravitazione, come poi fatto da Newton. Ne nacque una polemica perché Newton non volle riconoscere il contributo di Hooke, ed anzi, indispettito dalla rivalità con il collega, quando Hooke morì nel 1703, divenuto a sua volta segretario della Royal Society, fece rimuovere i ritratti di Hooke, cercando di offuscarne la memoria.

In realtà nella seconda metà del ‘600 la fama di Hooke era molto cresciuta anche per un altro motivo. Dopo il grande incendio di Londra del 1666 egli divenne il principale collaboratore di Cristopher Wren, incaricato di ricostruire la città. Si deve a Hooke la pianificazione della ricostruzione e la progettazione di vari nuovi edifici. Le sue opere più note furono la ristrutturazione del famoso osservatorio di Greenwhich e soprattutto la progettazione della cupola della cattedrale di St. Paul (la cui sezione corrisponde ad una curva speciale detta “catenaria”, appositamente studiata dal grande architetto). La cupola domina ancora il panorama di Londra a ricordo del suo autore, molto rivalutato oggi per i suoi esperimenti ed i suoi studi, sempre geniali anche se non sempre sistematici come quelli del grande Newton.

Vincenzo Brandi

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