dovunque, in un opificio, o in mezzo ai campi, a bordo di una nave, o
in testa a un convoglio, come la macchina a vapore; oppure una nuova
forma di energia, che fosse capace di essere trasportata a grandi
distanze, come l'energia elettrica. Or bene: e l'una e l'altra si
annunciano precisamente al principio del secolo.
Veramente i primi studi di Watt sulla macchina a vapore datano dal
1765; ma ci vollero quasi 35 anni di tempo e dodici processi prima
che i suoi brevetti fossero riconosciuti; si vede che la burocrazia
d'allora non aveva nulla da invidiare a quella d'oggi. Fu dunque
solo nel 1799 che egli e il suo socio Foulton furono messi nel legale
possesso dell'invenzione, e fu nel 1800 che essi consegnarono ai loro
figli la prima fabbrica di macchine a vapore. Ed è nel 20 marzo dello
stesso anno che Volta scriveva da Como la sua celebre lettera a sir
Joseph Banks, presidente della Royal Society di Londra, nella quale
per la prima volta è descritta la pila; e il 6 novembre egli stesso
presenta la sua pila a Parigi all'Istituto nazionale di Francia e la fa
funzionare sotto gli occhi del primo Console.
La macchina a vapore era preconizzata da un secolo; ma l'invenzione
della pila fu un avvenimento inatteso, che scompigliò tutte le idee
accettate sino a quell'epoca nel mondo scientifico. E se la macchina a
vapore può darsi il vanto di aver creato l'industria del secolo XIX, la
pila di Volta rimarrà pur sempre, fra tutte le invenzioni di quel tempo
e anche fra quelle che vennero poi, le più feconda e la più universale
per la sfera quasi illimitata delle sue applicazioni.
Nessuno studio anteriore, neppur le celebri esperienze di Galvani,
potevano far presagire la pila: ma l'ambiente scientifico era
preparato, gli spiriti erano eccitati e quasi in attesa di una grande
scoperta. Giammai, forse, la storia della scienza ha offerto un periodo
così ricco di studii, di esperimenti e di scoperte, in cui fosse così
ardente la ricerca del vero, come quello col quale si chiude il secolo
XVIII.
In quel periodo nasce la chimica moderna con Priestley, che scopre
l'ossigeno, e con Lavoisier, che spiega il fenomeno della combinazione
dell'ossigeno cogli altri corpi della natura. Mongolfier tenta il
dominio dell'aria e Tiberio Cavallo, proponendo l'idrogeno invece
dell'aria scaldata delle mongolfiere, preconizza l'aeronautica moderna;
il cavaliere Andreani a Milano fa il primo viaggio aereo in Italia,
e l'italiano Lunardi fa a Londra la prima ascensione in Inghilterra.
Volta col suo elettroforo desta la meraviglia ovunque lo porta, a
Losanna, a Magonza, a Berlino, a Parigi; i dotti ne sono entusiasti,
i principi lo applaudono. Franklin, mentre validamente coopera
all'indipendenza dei nuovi Stati Uniti e corre da Filadelfia a Parigi,
studia l'elettricità atmosferica e inventa il parafulmine, ispirando a
Turgot il famoso verso:
_Eripuit cœlo fulmen, sceptrumque tyrannis._
Il padre Beccaria di Torino corrisponde con lui e dà coi suoi
esperimenti una base solida alla teoria dell'elettricità atmosferica,
mentre Volta ne rintraccia la causa nell'evaporazione dell'acqua
con esperienze fatte da lui a Parigi coi suoi apparecchi, presenti
Lavoisier e Laplace.
Agli studi di Priestley sull'ossigeno seguono quelli di Volta sul
gas delle paludi e sull'idrogeno, o come allora dicevasi, l'aria
infiammabile. Il padre Campi lo aveva invitato a esaminare le fontane
ardenti a Velleia e in altri posti dell'Appennino. Volta percorre i
luoghi e sui risultati delle sue ricerche scrive al padre Campi sette
lettere interessantissime nelle quali agli astrusi concetti della
scienza alterna citazioni di Plinio, di Virgilio e di Lucrezio, e
parlando del colle di San Colombano non sa trattenersi dal citare il
Redi che lo vanta come un luogo famoso pei suoi vini:
Ove le viti in lascivetti intrichi
Sposate sono invece d'olmi ai fichi.
Eran tempi felici, nei quali gli spiriti più elevati si compiacevano
di temperare la scienza colla letteratura: ma allora non si spegneva
l'immaginazione nei giovinetti con studi scientifici prematuri. Si
insegnavano i classici, e questi non impedivano a Volta di scoprire la
pila; come l'aver scritto in gioventù un carme in onore della prima
ascensione di Saussure al Monte Bianco non gli impediva d'inventare
l'eudiometro, proclamato da Humboldt e da Gay-Lussac il migliore
apparecchio d'analisi dell'aria, nè di precorrere di nove anni Dalton e
Gay-Lussac scoprendo, con un apparecchio che tuttora si può vedere fra
i suoi cimelii a Milano, la legge di dilatazione dell'aria pel calore,
che ingiustamente porta il loro nome.
Nei cervelli degli scienziati di quella fine di secolo si elaboravano
già, quasi inconsci presagi, le vaste sintesi e le grandi scoperte
che dovevano illustrare il secolo attuale. Udite come Volta presenta
l'invenzione della telegrafia elettrica, sessant'anni prima che Morse
ne facesse il primo esperimento a Filadelfia: «Quante belle idee,
scrive egli al prof. Barletti nel 1777, mi van ribollendo in testa,
eseguibili con questo strattagemma di mandar la scintilla elettrica a
far lo sparo della mia pistola a qualunque distanza. Sentite. Io non
so a quante miglia un fil di ferro tirato sul suolo, che si ripiegasse
indietro, o incontrasse un canale d'acqua di ritorno, condurrebbe la
scintilla commovente. Preveggo che la terra bagnata devierebbe il corso
del fuoco elettrico; ma se il filo fosse sostenuto da pali, per es. da
Como a Milano, e venisse indietro al mio lago di Como pel naviglio, non
credo impossibile di far lo sparo della pistola a Milano con una boccia
di Leida scaricata a Como.»
Sostituite un tasto alla bottiglia di Leida e avrete il telegrafo
di Morse. Se a quell'epoca non si fosse coltivata la scienza per
la scienza senza preoccupazioni di interessi materiali, se allora
avesse dominato l'utilitarismo moderno, credete voi che l'idea non
avrebbe fatto strada, e non si sarebbe creata una specie di telegrafia
sessant'anni prima?
Mentre studia il gas infiammabile, Volta presagisce pure il processo
dell'illuminazione a gas: «Ho talvolta pensato, scrive al padre Campi,
se vi fossero mezzi di fare un uso economico dell'aria infiammabile
(l'idrogeno) sostituendolo all'olio. Basterebbe distillare o abbruciare
in vasi chiusi i corpi che, venendo bruciati all'aperto, possono ardere
con fiamma; e raccogliere in boccie piene d'acqua le emanazioni che se
ne sprigionano.»
Si potrebbe descrivere più chiaramente il processo della fabbricazione
del gas illuminante?
Nel campo delle astrazioni, egli accenna un istante ad uscire dalla
teoria degli imponderabili e della emissione allora dominante.
Udite, infatti, come nella sua seconda memoria sul galvanismo, nel
1792, egli spiega l'azione dell'elettricità sui nervi della rana di
Galvani: «Un fenomeno simile, che può servire d'esempio, lo abbiamo
nella luce, la quale, benchè non abbia un momento meccanico bastevole a
produrre la minima impulsione e muovere per es. una piuma, pure eccita
vivamente il nervo ottico.... Or dunque non fia meraviglia che una
piccola e debole corrente di quest'altro fluido etereo sottilissimo,
analogo si può dire, alla luce, qual è il fluido elettrico, investendo
altri nervi forse del pari sensibili relativamente a lui, li stimoli
ed ecciti, e che da questo eccitamento dei nervi ne provengano le
contrazioni dei muscoli da quelli dipendenti.»
Non si potevano divinare più chiaramente le teorie moderne e quelle
affinità fra elettricità e luce che avrò l'onore d'indicarvi più
tardi. Anzi, elevandosi con un'audacia straordinaria per l'epoca sua,
al grande concetto dell'identità delle forze fisiche, egli esprime
già, sin dal 1769, l'idea che tutte le energie della natura derivino
dallo stesso principio e non possano altrimenti consistere che in un
incessante lavoro molecolare.
Ma veniamo alla pila.
Alla fine del secolo XVIII tutte le cognizioni sull'elettricità erano
confinate nel ristretto campo dell'elettrostatica, d'onde non sarebbero
mai più uscite senza l'invenzione della pila.
Dall'epoca in cui Talete, 600 anni prima di Cristo, segnalò il fenomeno
dell'attrazione esercitata sui corpi leggeri dall'ambra, che i greci
chiamavano _electron_ e che diede così il nome alla scienza nuova, sino
ai tempi di Volta, la scienza elettrica non era riuscita ad andare
più in là della macchina elettrica e della bottiglia di Leida. Volta
stesso non vi aveva contribuito, nei primi anni, che coll'elettroforo
e col condensatore, apparecchi importanti senza dubbio, ma sempre
nel dominio dell'elettrostatica. Nessuna applicazione seria era stata
fatta, fuorchè nel campo dell'elettricità atmosferica coll'invenzione
del parafulmine.
L'elettricità non era più che il tema di studi amabili, sempre in
cerca di esperienze curiose. L'abate Nollet, che pure ne era un forte
cultore, non trovava nulla di meglio che di servirsene per offrire
a Luigi XV e alle dame della Corte di Francia lo spettacolo di 240
guardie francesi messe in fila nel cortile del palazzo di Versailles e
fatte saltare tutte insieme colla scossa elettrica. Qualche giorno dopo
erano i certosini di un convento che si prestavano alla loro volta a
dare lo stesso spettacolo. Per Mesmer e Cagliostro l'elettricità era un
aiuto prezioso per ciurmare il pubblico. Gli stessi fisici più illustri
erano persuasi dell'inutilità delle loro ricerche: «Si l'on me demande,
diceva Watson, quelle peut être l'utilité des effets électriques, je ne
puis repondre autre chose sinon que nous ne sommes pas encore avancés
au point de les rendre utiles au genre humain.» E lo stesso Franklin,
prima di inventare il parafulmine, mortificato, come egli dice, di non
aver potuto produr nulla in vantaggio della umanità, propone ai suoi
amici una partita di piacere scientifica nella quale egli dice: «on
tuera un dindon pour notre dîner par le choc électrique, et on le fera
rôtir à la broche électrique, devant un feu allumé par une bouteille
électrisée.»
Ma tutto cambia coll'invenzione della pila. Alla elettricità statica
succede l'elettricità dinamica; una nuova sorgente di energia viene
creata ad un tratto, stupisce il mondo coi suoi effetti, e schiude alla
scienza orizzonti imprevisti e alla pratica un campo di applicazioni
indefinito. La telegrafia e la telefonia, la galvanoplastica,
l'illuminazione elettrica, la trasmissione della forza a distanza non
si sarebbero neppur potute concepire senza la pila. E, cosa rara nella
storia delle invenzioni, quella di Volta non è dovuta al caso, ma è la
logica conseguenza d'una discussione scientifica, durata dieci anni,
suscitata dalle esperienze di Galvani sulle rane.
Voi conoscete, o Signori, l'esperienza di Galvani. Fu un caso che
condusse il celebre medico di Bologna alla sua altrettanto celebre
esperienza. Nel 1780 Galvani stava occupandosi nel suo laboratorio di
esperimenti sull'irritabilità nervosa delle rane e ne teneva preparata
una sul tavolino di una macchina elettrica. Al contatto accidentale
d'un bisturi, le coscie della rana si contrassero vivamente; ma la
moglie di Galvani osservò che la contrazione non aveva luogo se non
nell'istante in cui si cavava una scintilla dalla macchina elettrica.
Le esperienze furono ripetute e variate e non fu che sei anni più tardi
che un nuovo caso mostrò che le contrazioni si manifestavano anche
senza la macchina elettrica e col solo contatto di un arco metallico.
Di là Galvani dedusse l'esistenza di uno spirito vitale, di un fluido
elettrico proprio degli animali.
Cominciò allora la storica controversia fra Galvani e Volta, alla quale
presero parte, in Italia e all'estero, numerosi e illustri scienziati,
alla cui testa si trovavano i due fratelli Aldini, nipoti di Galvani.
Volta non ammetteva il fluido animale, nè un'elettricità animale
diversa dall'ordinaria. Le sue ragioni sono raccolte in una serie di
lettere che vanno dal 1792 al 1800, dirette al Baronio, al Vassalli, al
Giovanni Aldini, a Tiberio Cavallo a Londra e al prof. Gren di Halle,
che sono un modello di logica e di metodo sperimentale.
Volta aveva preso le mosse dal fatto che due metalli diversi a
contatto, per esempio stagno e argento, messi contemporaneamente sulla
lingua, danno l'impressione di un sapore speciale che separatamente
non danno. Egli stava ripetendo gli esperimenti di Galvani, quando
gli venne in mente di tentare questa esperienza: «Heureusement, egli
scriveva a Tiberio Cavallo a Londra, il me vînt dans le tête que
nous avons dans la langue un muscle nu assez humide et très-mobile.
Voilà donc, me disais-je, toutes les conditions requises pour pouvoir
y exciter des mouvements.» Invece dei movimenti, egli trovò, colla
stagnuola e un cucchiaio d'argento, un sapore acido inatteso; ma sulle
lingue, tagliate di fresco, di diversi animali, egli osservò anche le
contrazioni.
Queste esperienze, variate da lui in mille modi, anche con metalli
eguali, purchè in condizioni diverse per struttura o per altre qualità,
e ripetute pure con carbone e con altri conduttori, e lo stesso studio
dell'elettricità delle torpedini, gli sembravano dare la più evidente
spiegazione dei fenomeni osservati da Galvani, senza la necessità di
ricorrere all'ipotesi degli spiriti animali. E da tutta la massa di
fatti che andò raccogliendo con incessanti esperienze per tutto quel
periodo d'anni, ne induceva che il combaciamento di corpi conduttori
comunque dissimili, fra loro e con altri conduttori umidi, eccitano
e mettono in moto il fluido elettrico. «Non mi domandate, scriveva al
prof. Gren, come ciò segua: basti al presente che sia un fatto, e un
fatto generale. Ed ecco, concludeva, in che consiste tutto il segreto,
tutta la magia del galvanismo: è un'elettricità mossa dal contatto di
conduttori diversi.»
Fu quella la teoria del contatto che Volta sostenne per anni con
una vivacità singolare, ribattendo uno a uno gli argomenti che gli
avversarii andavano opponendogli ad ogni sua nuova lettera: teoria che
il celebre Mascheroni, matematico valente e ad un tempo gentile poeta,
il cui nome fu reso popolare dalla _Mascheroniana_ del Monti, illustrò
nel poemetto l'_Invito a Lesbia_ con questi versi:
. . . . In preda allo stupor ti parve
Chiaro veder quella virtù che cieca
Passa per interposti umidi tratti
Dal vile stagno al ricco argento, e torna
Da questo a quello con perenne giro.
La lotta con Galvani e colla sua scuola durava ancora accanita, quando
venne, come un colpo di folgore, la scoperta della pila che mise
fine a un tratto alla discussione. Fu uno dei trionfi scientifici più
clamorosi di cui gli annali della scienza conservino la memoria.
Così i fatti veduti da Galvani, benchè assai significanti per sè
stessi dal punto di vista della fisiologia, hanno giovato alla scienza
elettrica se non in quanto Volta prese da loro il punto di partenza
per arrivare alla pila; cosicchè di Galvani si potè dire, non del tutto
giustamente per altro, ch'ei fece
come quei che va di notte,
Che porta il lume dietro e a sè non giova,
Ma dopo sè fa le persone dotte.
Dal fatto della produzione di elettricità per effetto del contatto fra
due dischetti di metalli diversi con un conduttore umido intermedio,
alla scoperta della pila, non correva più che un breve passo. E il
passo fu compiuto da Volta nel 1799, non per caso, ma col proposito ben
determinato di moltiplicare, sovrapponendo parecchie coppie di dischi
di metalli diversi, separati da un cartone umido, gli effetti ottenuti
con una coppia sola. Fu nel tranquillo asilo del suo laboratorio
di Como che egli compose la pila; e non appena l'ebbe composta,
straordinariamente colpito egli stesso dall'intensità dei fenomeni
elettrici ottenuti con essa, comprese l'immensa importanza della
sua scoperta. «È come una batteria elettrica che agisca e si rinnovi
continuamente da sè, senza bisogno di caricarla,» così egli si esprime
nella sua lettera a Sir Joseph Banks del 20 marzo 1800.
La lettera non era ancora letta ufficialmente in seno alla Società
reale, che già Carlisle e Nicholson, ai quali era stata comunicata
col vincolo del segreto, riuscirono a decomporre l'acqua con una pila
formata con monete d'argento da mezza corona alternate con dischi
di zinco; qualche mese dopo Cruishank scopre colla pila il principio
della galvanoplastica; contemporaneamente Vassalli-Eandi a Torino, e i
fratelli Aldini a Bologna e a Londra esperimentano l'azione della pila
sui cadaveri freschi dei giustiziati nella speranza di tornarli alla
vita. Furono esperienze spaventevoli. Le contrazioni provocate dalla
corrente, riproducendo i movimenti della vita, incutevano raccapriccio
e terrore. Si chiamavano per nome le teste dei ghigliottinati, sotto
l'azione della corrente, nell'attesa che rispondessero.
Volta presenta la sua pila, quella stessa che ancora oggi si conserva
a Milano presso l'Istituto lombardo di scienze e lettere, insieme ad
altri cimelii, all'Istituto di Francia che gli decreta una medaglia.
Napoleone lo crea conte e senatore, ravvisa in lui solo il tipo
del genio, non ha occhi che per lui quando interviene alle sedute
dell'Istituto, non vuole che si ritiri dall'insegnamento: «Faccia,
dice, anche una sola lezione all'anno; ma l'Università di Pavia sarebbe
colpita al cuore se permettessi che si ritirasse; del resto, soggiunge,
_un bon général doit mourir au champ d'honneur_.»
L'ammirazione per questa scoperta di Volta fu immediata, senza
contestazioni. «Vous avez étonné le monde» gli scrisse Humboldt.
Galvani era già morto da due anni quando fu conosciuta la pila; ma la
controversia durò ancora qualche tempo, specialmente per opera dei
fratelli Aldini, finchè la spiegazione chimica degli effetti della
pila, intravvista pel primo dal fiorentino Fabroni, spense l'ultima eco
del dibattito, abbattendo pel momento le due teorie del fluido animale
e del contatto. Ma il Matteucci da una parte ridonava più tardi nuova
vita al galvanismo, mettendo in rilievo lo stato elettrico dei nervi
e dei muscoli: dall'altra Peltier dapprima, poi Thompson e Helmholtz
rimettono in onore la teoria del contatto, confermando i principii
affermati da Volta.
Così la teoria voltiana dell'elettromozione, dopo una serie di vicende,
ora trionfante, ora soccombente, eccita ed ispira gli studi dei più
grandi elettricisti, ed esercita un'influenza decisiva sullo sviluppo
e il progresso scientifico di tutto il secolo.
Mai il genio italiano rifulse nelle scienze fisiche come in quel
principio di secolo che la scoperta della pila aveva inaugurato.
Sventuratamente il movimento scientifico era tale in tutta
Europa, che riesce difficile di attribuire ai loro veri autori
le scoperte che continuamente si succedevano. Così il principio
dell'elettro-magnetismo, per cui andarono celebri nel 1820 Oersted,
Ampère e Arago, era già stato avvertito nel 1805 dal conte Morozzo,
brigadiere dell'armata d'Italia e presidente dell'Accademia di Torino,
quando notò che degli spilli d'acciaio, messi a galleggiare sull'acqua,
prendevano, sotto l'azione della pila, la direzione del meridiano
magnetico. Fu un nipote di Volta, il professore Alessandro Volta
juniore, che rilevò pel primo questo fatto.
Zamboni di Verona inventa nel 1810, contemporaneamente al francese
De-Luc, la pila a secco che diede per un istante l'illusione di aver
trovato il moto perpetuo. Marianini di Venezia enuncia pel primo nel
1823 la legge fondamentale delle correnti elettriche che passa sotto
il nome di Ohm. La stessa esperienza dell'arco voltaico che sorprese il
mondo quando Davy riuscì ad eseguirla nel 1813 colla colossale pila di
2000 coppie regalatagli per sottoscrizione nazionale, era stata fatta
già da Volta, insieme a Paradisi e Breislak, cogli scarsi mezzi dei
quali poteva disporre.
Ma nulla avrebbe potuto più degnamente coronare quel glorioso periodo
scientifico, quanto le splendide scoperte di Melloni sull'identità del
calore e della luce.
Il grande principio dell'unità delle forze fisiche che ha preoccupato
anche i fisici italiani da Nobili al Padre Secchi, è un faro verso
cui la scienza tiene continuamente fissi gli occhi. Dapprima appariva
a così remota distanza che pochi eletti appena lo discernevano, pur
non disperando di raggiungerlo; ma a poco a poco quel faro divenne
più luminoso e più vicino, sicchè oggi esso diffonde la sua luce su
tutte le scienze fisiche, e non basterebbe neppure esser cieco per non
esserne abbagliati. L'antica teoria degli imponderabili, sulla quale si
imperniava la scienza del secolo passato, era un ostacolo che la teoria
moderna delle ondulazioni ha rimosso; alle analogie di Melloni fra luce
e calore sono succedute quelle di Hertz fra elettricità e luce; così
ormai nessuno più dubita della completa dimostrazione d'un principio,
il quale, insieme a quello della conservazione dell'energia, proclama
l'unità e l'indistruttibilità dell'universo, o almeno di quell'universo
che noi, abitanti impercettibili della terra, che è un atomo del mondo
visibile, vediamo e crediamo di conoscere.
Voi sapete che Macedonio Melloni, valendosi di quello squisito
rivelatore del calore che è la pila termo-elettrica, della quale
Nobili aveva moltiplicato gli effetti, dimostrò che il calore oscuro
si comporta esattamente come la luce. Quando noi scaldiamo un corpo,
per esempio, un pezzo di ferro, le sue particelle, già in moto, vibrano
più intensamente, tanto più quanto più è caldo: anzi l'azione stessa
dello scaldare altro non vorrebbe dire che comunicare alle particelle
un moto sempre più intenso. Quelle vibrazioni, trasmesse ad altri
corpi, li scaldano pure; trasmesse al nostro senso del tatto, ci danno
l'impressione del calore; e l'intermediario per trasmetterle si suppone
che sia un fluido sottile chiamato etere, del quale si immaginano
riempiti gli spazi intermolecolari e tutto l'universo.
Finchè il riscaldamento non è accompagnato da fenomeni luminosi, si
tratta soltanto di quel calore che si chiama oscuro; ma se il corpo
è suscettibile di arroventarsi, come, per esempio, il pezzo di ferro
da me supposto, allora, continuando a scaldarlo, cioè continuando a
eccitare un movimento sempre più vivo delle sue molecole, esso comincia
a diventar rovente, emettendo una luce, prima rossa, poi aranciata,
poi bianca abbagliante. Allora non è più il solo senso del tatto che
percepisce le vibrazioni irradiate dal corpo, ma anche il senso della
vista; e le percepisce, perchè quelle lente vibrazioni del calore
oscuro hanno eccitato altre vibrazioni più rapide, cui l'occhio solo è
sensibile. E colla luce altre vibrazioni ancora si irradiano dal corpo,
che neppure l'occhio può percepire, ma a cui sono sensibili certe
sostanze, come i preparati fotografici e le materie fluorescenti.
Ora tutte queste diverse radiazioni si propagano, si riflettono
sulle superfici polite e si rifrangono attraverso certi corpi,
opachi per talune radiazioni e trasparenti per altre, esattamente
nello stesso modo, come Melloni dimostrò pel primo, dimostrando così
nello stesso tempo l'identità loro. E siccome scaldare un oggetto
col calore radiante, eccitare i nervi dell'occhio che percepiscono
la luce, modificare lo stato della pellicola sensibile di una lastra
fotografica in guisa da lasciarvi un'immagine, non sarebbero altro che
comunicazioni di un moto dell'originario pezzo di ferro irradiante,
così tutti questi fenomeni calorifici, luminosi e chimici non sarebbero
che forme diverse di movimento. L'energia dei movimenti originarii si
sarebbe trasformata, ma non diminuita, nè estinta: che è il principio
della conservazione dell'energia.
Or bene: quel primo passo verso la dimostrazione dell'unità delle forze
fisiche che faceva verso il primo terzo del secolo il fisico italiano,
è stato seguìto da un altro quasi sessant'anni dopo, con esperienze che
rimarranno celebri come quelle di Melloni.