Magnetismo

Oggigiorno il magnetismo è presente dappertutto, lo troviamo anche… nel frigorifero: il motore del suo compressore gira infatti a causa di campi magnetici generati dall’elettricità; inoltre tutti noi abbiamo almeno una calamita da frigorifero attaccata allo sportello, il quale resta chiuso a causa delle calamite presenti nella guarnizione.

Tutto ha origine nella località di Magnesia (oggi Manisa, in Turchia, non lontano da Smirne), dove vengono sfruttati dall’antichità importanti giacimenti di un minerale di ferro, del quale fu presto scoperta la capacità di attrarre limatura o piccoli pezzi di ferro; ed è dal nome della località che derivano il nome del materiale, magnetite; del relativo fenomeno, magnetismo; e degli oggetti, magneti.

Un fenomeno presto scoperto è che la limatura di ferro può essere fatta muovere anche all’interno di un vaso di bronzo, spostando un magnete al di sotto di esso: questa azione a distanza, che riesce addirittura ad attraversare una solida parete metallica, dette al fenomeno quell’aura di magia che sopravvive anche al giorno d’oggi – magia che si estende anche in altri ambiti, come la capacità di suggestionare gli altri grazie al magnetismo del proprio sguardo o della propria personalità, causando attrazione in modi misteriosi e invincibili.

Le ricerche nel mondo greco non andarono molto oltre a quanto descritto sopra, se non per un aneddoto riguardante Archimede di Siracusa, che avrebbe cercato di magnetizzare le spade dell'esercito siracusano al fine di disarmare i nemici.
In oriente le ricerche sul magnetismo furono più approfondite, tant’è che è dalla Cina, verso l’anno mille, che giunge in Europa la bussola magnetica. Successivamente verranno fatti i primi studi sistematici sui magneti, grazie ai quali verranno identificati i poli nord e sud, e si capiranno le regole di attrazione e repulsione. In più verranno tentati nuovi esperimenti, come quello avente lo scopo di verificare cosa accade quando si taglia un magnete per il lungo, o di traverso; e salterà fuori che si ottiene sempre un magnete completo, dotato di entrambi i poli nord e sud – mai un magnete che sia dotato di un solo polo nord o sud.

Tutti questi risultati sono raccolti nel trattato “De Magnete”, pubblicato nel 1601 dall’inglese William Gilbert, nel quale vengono descritti anche nuovi fenomeni mai osservati prima. Il libro fu molto apprezzato, fra gli altri, da Galileo Galilei, il quale dichiarò di averne avuta una copia da un suo conoscente che… se ne voleva liberare, in quanto temeva che potesse contaminare gli altri suoi libri per via delle novità sconvolgenti che conteneva. Ed in effetti, come vedremo subito, il libro sarà davvero causa di un importante caso di contaminazione.

Quando Keplero pubblica le leggi dei moti planetari, si pone il problema di darne una giustificazione fisica: come fanno i Pianeti a muoversi lungo orbite ellittiche, per cui periodicamente si avvicinano e allontanano dal Sole? Ebbene, influenzato proprio dal libro del Gilbert, Keplero ipotizza un’azione a distanza, dello stesso tipo di quella magnetica. Immagina che ogni Pianeta sia un magnete i cui poli nord e sud sono orientati sempre nella stessa direzione, e che il Sole sia dotato di un unico polo magnetico: in questo modo, durante le loro orbite, i Pianeti sarebbero attratti o respinti dal Sole a seconda del tratto di orbita che stanno percorrendo, e questo giustificherebbe le variazioni sia di distanza che di velocità.

Keplero fu molto criticato per questo tentativo quasi sacrilego di contaminare i moti celesti con vili leggi fisiche, che non venivano proprio considerate adatte a sostituire la volontà divina. D’altra parte il trattato in cui descrive sia i moti planetari che l’ipotesi magnetica si intitola Astronomia Nova, in cui la novità preannunciata nel titolo è proprio quella di cercare giustificazioni fisiche ai fenomeni celesti.

Soffermiamoci ancora un po’ sull’ipotesi magnetica di Keplero. È davvero assurda? In un certo senso sì, perché già prima del Gilbert si era visto che non potesse esistere un monopolo magnetico, un oggetto come il Sole immaginato da Keplero dotato di un solo polo magnetico. Viceversa l’idea di una forza a distanza come quella magnetica non è del tutto campata per aria, perché anche la gravità introdotta da Newton agisce a distanza, senza contatto. Lo stesso Newton, pur avendo azzeccato la forza giusta, era turbato dall’idea, al punto da scrivere la celebre frase «hypotheses non fingo», non formulo ipotesi, proprio perché non riesce a spiegare il modo in cui questa azione reciproca fra Sole e Pianeti possa avere luogo – spiegazione che arriverà solo grazie alla Relatività Generale di Einstein.

Dopo gli exploit di Gilbert e Keplero il magnetismo non farà parlare molto di sé, almeno fino al XIX secolo, quando il danese Hans Christian Ørsted scoprirà che i campi magnetici possono essere generati con l’uso dell’elettricità. Ma qui si entra nel campo dell’elettromagnetismo – ed è tutta un’altra storia.