L'origine del concetto di forza: da Aristotele a Newton

Qual è (e quand'è) l'origine del concetto di forza?
Cos'è la forza per Aristotele e che cambiamenti introducono Galilei e Newton?
Simone Liuzzi
2 maggio 2003
La domanda mette assieme autori scientifici i più vari, non c'è un filo logico tra loro, perché il signficato di forza cambia drasticamente. Per cui non ha molto senso vedere tre significati diversi, tra i molti possibili, se non per sottolineare che la forza non ha un insieme sostanzioso di caratteristiche storicamente costanti nel tempo.
In Aristotele la forza ha il chiaro senso di causa. Nella sua concezione, quella della fisica antica, ogni moto ha una causa; per ogni corpo mosso, c'è un primo motore. Questa causa può essere dovuta alla natura del corpo per cui il moto è allora naturale; oppure esterna, che però è sempre forza a contatto.
In Galilei la forza non c'è; perché lo sconfinare di questo concetto nella metafisica delle cause l'avrebbe trascinato sul terreno di Artistotele, facendogli abbandonare la evidenza sperimentale. Perciò Galilei giunge a parlare di "fantasie" a proposito della ipotesi che ci siano delle forze.
In Newton la forza è sancita come fondante la meccanica e più in generale la fisica tutta (anche l'ottica era meccanica, perché per Newton riguardava le traiettorie di corpuscoli materiali). Il suo secondo principio stabilisce una relazione tra accelerazione, massa e forza. Non ha importanza per lui che i concetti di forza e di massa sono mal definiti (la massa) o affatto definiti (la forza); tanto che l'enunciato del secondo principio addirittura parla non di forza, ma di impulso o spinta (in quanto questo concetto è uguagliato alla semplice variazione della quantità di moto, non alla sua derivata; perciò corrisponde al suo significato antropomorfo di forza-spinta). È chiaro che Newton è tornato al concetto di forza-causa, cioè ha sconfinato nella metafisica, così come d'altronde fa manifestamente con i concetti di spazio assoluto e tempo assoluto.
Tanto che egli ritiene che di forza-causa in realtà ce ne sia una sola, quella dell'intervento di Dio nel mondo, la forza gravitazionale, dichiarata perciò forza universale. Ciò ostacolerà la nascita della chimica di un secolo (poiché la forza elettromagnetica dà un legame tra atomi più forte di quella gravitazionale).
Nel suo famoso scolio si difende dicendo "hypotheses non fingo" (non modello ipotesi); ma chiaramente la sua meccanica è legata a questa concezione.
Per dare una visione meno manchevole dei diversi significati di forza nel tempo, occorrerebbe aggiungere almeno d'Alembert, che la qualificava come "ente oscuro e metafisico" e la riteneva nient'altro che il prodotto di massa per accelerazione, poiché eventualmente noi possiamo osservare solo gli effetti delle forze. Il miglior critico in questo senso e capace di costruire una meccanica senza forze è stato L. Carnot. È da ricordare anche che in termodinamica la forza non esiste (se non come prodotto della pressione per la superficie) e così in meccanica statistica.
Poi in relatività ristretta il concetto di forza non è un invariante e quindi non ha un ruolo fondazionale; e in meccanica quantistica viene sostituito da quello di potenziale.

Esistono due libri sulla storia del concetto di forza: Il concetto di forza, di D. Jammer (1959), Feltrinelli, Milano, 1971 e Forze e Campi, di M. Hesse (1965), Feltrinelli, Milano, 1974. Il primo è più pragmatico e molto descrittivo su tutta la storia. Il secondo è impegnato da una parte a entrare nella polemica filosofica (secondo una particolare posizione che potrebbe anche essere giudicata come deviante) e dall'altra a legare la forza al concetto di campo, così come poi è invalso dopo Faraday e la nascita dell'elettromagnetismo. Per cui per chi si accosta al tema consiglio sicuramente il primo libro.

Antonino Drago Dipartimento di Scienze fisiche, Università di Napoli "Federico II"

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