Modern Physics

Ho molto apprezzato questo libro, a partire del suo stesso titolo: l’espressione “fisica moderna” è certamente caduta un po’ in disuso, così come è scemata − per la tendenza a privilegiare i nuovi e sempre più esotici traguardi di ricerca − l’attenzione a quel passaggio storico che ha portato, non senza fatica ed errori, alla costruzione dell’edificio teorico che sta alla base della meccanica quantistica e del concetto relativistico di spazio-tempo. Cioè degli strumenti-chiave per la nostra attuale comprensione dell’universo fisico.

Purtroppo, la tendenza a considerare marginalmente importante e storicamente superato l’insieme di esperimenti, modelli fenomenologici, sistemi di postulati ad hoc e i primi parziali tentativi di sintesi teorica (complesso di risultati che costituisce proprio la “fisica moderna”) è riscontrabile in modo nettissimo in molti curricula studiorum delle nostre Università, dove è ormai invece molto diffuso l’approccio assiomatico (soprattutto alla meccanica quantistica) che prescinde da tutto ciò.

Col massimo rispetto per questo potente ed elegante modo formale di porre le cose, trovo che questo manuale molto opportunamente fornisca una copertura esauriente sia del quadro teorico pre-esistente alle attuali formulazioni sia dei tanti diversi sforzi sperimentali, concettuali e tecnologici che hanno guidato la generazione dei fisici operanti tra fine XIX secolo e prime decadi del XX secolo a superarlo.

Come emerge molto bene dallo stesso impianto del volume, questa è stata la fase di elaborazione della nuova descrizione atomistica della materia e della sua interazione con la radiazione elettromagnetica, nonché di stravolgimento delle nostre tradizionali idee di spazio e tempo nel nuovo quadro relativistico.

Partire dalla realtà fenomenica è la scelta operata dagli autori e, cosa molto apprezzabile, tale intento viene perseguito con un taglio didattico veramente accessibile (direi anche a un pubblico di lettori che non siano necessariamente professionisti della ricerca in fisica o studenti universitari di questa disciplina).

Questa opera, dunque, in un certo modo fa da contraltare a una diffusa tendenza verso un formalismo sempre più astratto e lontano dalla fenomenologia che, a mio modesto avviso, rischia di generare un impoverimento culturale generale, tanto sotto il profilo storico quanto sotto il profilo di formazione disciplinare.

Il manuale si presenta in forma di una curatela che vede coinvolti docenti universitari, docenti di scuola superiore e scienziati di enti di ricerca; essa copre molti diversi aspetti di elaborazione concettuale, sistemazione formale e verifica sperimentale della meccanica quantistica e della relatività ristretta.

Nella prima parte si descrive il passaggio dalla fisica classica alla fisica moderna, intesa come la prima meccanica dei quanti, la termodinamica della radiazione, la struttura atomistica della materia e la relatività speciale, finendo con illustrare alcuni esempi di moderne tecnologie (per la precisione, ottica e computazione quantistiche) basate su concetti non classici.

Nella seconda parte si discutono in gran dettaglio quattro esperimenti di paradigmatica importanza concettuale: l’esperimento di Thomson sui raggi catodici; l’esperimento di Millikan sulla carica e massa dell’elettrone; l’esperimento di Davisson-Germer che fornisce evidenza dell’esistenza di quel grado di libertà oggi chiamato spin; la misura sperimentale della costante di Planck.

Infine, la terza parte presenta esercizi svolti e applet per computer che illustrano ed esemplificano i concetti sviluppati nei capitoli precedenti.

Prevedo, sulla base della mia personale esperienza didattica, che questi due capitoli saranno apprezzati in modo particolare, perché consentono al lettore di verificare quanto appreso, secondo il principio: “sapere significa saper fare”.

Pensando ai possibili destinatari, ho individuato due diverse categorie di possibili fruitori che, sulla base della mia esperienza di docente e divulgatore, potrebbero molto apprezzare quest’opera.

I primi sono ovviamente gli studenti di laurea triennale in fisica, chimica, scienza dei materiali e, anche, di alcuni tipi di ingegneria. Essi possono trovare in questo volume una miniera di informazioni interessanti e utili, a complemento dello studio dei fondamenti formali di fisica teorica e di struttura della materia.

I secondi sono i docenti di scuola superiore che, adattando il materiale qui proposto, possono costruire una robusta offerta didattica in “fisica moderna” ai loro studenti, come richiesto dai moderni programmi ministeriali. Infine, questo manuale rappresenta uno strumento ideale per un corso su metodi e tecniche didattiche della fisica.

Sebbene il volume sia scritto da molti autori, non ci sono sovrapposizioni o inutili ripetizioni, a testimonianza della cura che è stata posta nel coordinare le stesure dei diversi capitoli. La grafica (a colori) è di buon livello, il formalismo curato e preciso, l’impaginazione gradevole e funzionale ad una agevole lettura.

Ogni capitolo è completato da una ricca bibliografia.

In sintesi: un manuale molto ben riuscito.

Luciano Colombo
Dipartimento di Fisica, Università di Cagliari

Canio Noce (Editor)

Modern Physics

A critical approach

IOP Publishing, Bristol, UK, 2020

pp. 448, $ 120.00

ISBN: 978-0-7503-2676-6

e-book: $ 95.00

ISBN: 978-0-7503-2678-0