CAPITOLO NONO

Pensiero scientifico e nuove scienze

2. Fisica, astronomia e medicina

Nel corso dell'Ottocento continuò in progressione strabiliante l'avanzata delle scoperte scientifiche. Nello studio della natura fisica si fronteggiarono due posizioni teoriche opposte: quella filo-newtoniana e quella anti-newtoniana. L'esponente piú significativo del primo indirizzo fu Pierre-Simon de Laplace (1749-1827), autore di L'esposizione del sistema del mondo (1796), del Trattato di meccanica celeste (1799-1825), della Teoria analitica delle probabilità (1812). Antimetafisico, egli conservò l'idea illuministica che la scienza consente la liberazione della mente dalle tenebre della superstizione e promuove il progresso umano. Contro la convinzione diffusa tra gli scienziati che l'ordine strutturale e funzionale dell'universo fosse frutto dell'azione creatrice di Dio, e che quindi l'universo permanesse identico come sistema di fenomeni costanti e immutabili, Laplace si inserí nel filone di pensiero aperto da Kant, autore di una Storia generale della natura e teoria del cielo. In quest'opera si negava l'intervento divino come donatore del moto iniziale delle masse celesti; si affermava che c'è una «storia» dell'universo, il quale pertanto ha avuto una genesi, uno sviluppo, e continuerà a modificarsi nel tempo futuro; e, in connessione con questa idea, si sviluppava l'ipotesi della formazione del cosmo da un caos originario, formazione spiegabile attraverso il semplice gioco delle leggi di attrazione e di repulsione. Laplace, ribadendo la necessità di eliminare dal discorso scientifico ogni ipotesi metafisica, affermò che l'universo è ordinato in modo meccanicistico-deterministico, e perfezionò l'idea kantiana della genesi del cosmo proponendo l'ipotesi dell'«origine nebulare», e corredandola con contributi fisico-matematici; e sulla base di queste convinzioni teoriche studiò le variazioni del movimento della Luna, i satelliti di Giove, l'anello di Saturno, la forma eccentrica dell'orbita della Terra, oltre che le maree e le comete. Della sua concezione meccanicistica e deterministica, dell'incapacità dell'uomo di cogliere il cosmo in tutti i suoi aspetti, e della necessità ch'egli si attrezzi con strumenti matematici per una conoscenza sempre piú piena dei «misteri» della natura, Laplace parlò nel Saggio filosofico sulle probabilità, che fu pubblicato in appendice alla riedizione della Teoria analitica delle probabilità, e da cui riportiamo questo passo:

Tutti gli avvenimenti, anche quelli che per la loro piccolezza non sembrano essere dominati dalle grandi leggi della natura, ne sono una conseguenza cosí necessaria come le rivoluzioni del sole. Nell'ignoranza dei legami che li uniscono all'intero sistema dell'universo, li si fa dipendere da cause finali, o dal caso, secondo che essi accadano e si succedano con regolarità, o senza ordine apparente; ma queste cause immaginarie sono state successivamente arretrate sino ai limiti delle nostre conoscenze, e svaniscono del tutto davanti alla sana filosofia, che non vede in esse se non l'espressione dell'ignoranza in cui siamo circa le vere cause.
Gli avvenimenti attuali hanno con i precedenti un legame fondato sul principio evidente, che una cosa non può cominciare ad essere, senza una causa che la produca. Questo assioma, conosciuto sotto il nome di principio della ragion sufficiente, si estende anche alle azioni giudicate indifferenti. La volontà piú libera non può senza un motivo determinante produrre il loro nascere; giacché se, permanendo perfettamente simili le circostanze di due posizioni, essa agisse nell'una e si astenesse dall'agire nell'altra, la sua scelta sarebbe in effetti senza causa: essa sarebbe allora dice Leibniz, il cieco caso degli epicurei. L'opinione contraria deriva da un'illusione dello spirito che, perdendo di vista le ragioni accidentali della scelta della volontà nelle cose indifferenti, si persuade che questa si determini da se stessa e senza motivo.
Dobbiamo dunque raffigurarci lo stato presente dell'universo come l'effetto del suo stato anteriore, e come la causa di quello che seguirà. Un'intelligenza che per un dato istante conoscesse tutte le forze da cui la natura è animata e la situazione rispettiva degli esseri che la compongono se d'altra parte fosse cosí vasta da sottoporre questi dati all'analisi, abbraccerebbe in un'unica e medesima formula i movimenti dei piú grandi corpi dell'universo e quelli del piú lieve atomo: niente sarebbe incerto per essa, e l'avvenire, come il passato, sarebbe presente ai suoi occhi.
(Saggio filosofico sulle probabilità)

Il ricorso a un principio metafisico per la spiegazione dei fatti naturali trova giustificazione, per Laplace, solo nel fatto che l'uomo non conosce tutte le forze agenti nella realtà fisica né il reciproco rapporto fra tutti gli elementi che la compongono. Se l'uomo conoscesse tali fatti e tali elementi, e potesse sottometterli a calcolo, potrebbe giungere a quella formula per la quale ogni evento futuro sarebbe prevedibile con assoluta certezza. Il fatto che questa conoscenza è irraggiungibile non deve però indurre a credere che sia impossibile ogni previsione; infatti si può conseguire pur sempre una «previsione probabile», il cui grado di probabilità è relativo alla quantità dei dati noti.

La probabilità è relativa in parte a questa ignoranza, in parte alle nostre conoscenze. Sappiamo che su tre o su un numero maggiore di eventi uno solo deve accadere, mentre niente induce a credere che uno d'essi accadrà piuttosto che gli altri. In questo stato di indecisione, ci riesce impossibile pronunziarci con certezza sul loro accadimento. È pertanto probabile che uno degli eventi preso a volontà non accadrà, perché vediamo parecchi casi egualmente possibili che escludono la sua esistenza mentre uno solo la favorisce. La teoria dei casi consiste nel ridurre tutti gli eventi d'uno stesso genere a un certo numero di casi ugualmente possibili cioè tali che siamo ugualmente indecisi sulla loro esistenza, e nel determinare il numero dei casi favorevoli all'evento di cui si cerca la probabilità. Il rapporto di questo numero a quello di tutti i casi possibili rappresenta la misura di questa probabilità, che non è in tal modo se non una frazione, il cui numeratore è il numero dei casi favorevoli ed il cui denominatore è il numero di tutti i casi possibili. Quando tutti i casi sono favorevoli a un evento, la sua probabilità si cambia in certezza e la sua espressione diviene uguale all'unità.
(Saggio filosofico sulle probabilità)

In biologia e in medicina soffiava forte il vento dello «sperimentalismo». JOHANNES MÜLLER (1801-1858) ideò l'estensione dei metodi della fisica allo studio della fisiologia, e quindi quella dei metodi della fisiologia all'analisi psicologica. THEODOR SCHWANN (1810-1882), suo discepolo, e MATHIAS SCHLEIDEN (1804-1881) pervennero alla teoria cellulare, capace di spiegare con rigore tutti i fenomeni fisiologici. RUDOLPH VIRCHOW (1821-1902), anch'egli discepolo di Müller, aprí un nuovo orizzonte di studi, quello della patologia cellulare. HERMANN LUDWIG FERDINAND HELMHOLTZ (1821-1894), utilizzando il metodo sperimentale nello studio della fisiologia della sensazione, apportò notevoli contributi alla conoscenza dell'occhio e della sua funzione. LOUIS PASTEUR (1822-1895) riuscí a mostrare la permanenza nella condizione di sterilità di una sostanza fermentabile se sottratta all'azione contaminante dell'aria, aprí un nuovo capitolo della scienza, quello della batteriologia, e infine scoprí la tecnica di immunizzazione per vaccinazione. GREGOR MENDEL (1822-1884), studiando l'incrocio dei piselli, formulò la legge dell'ereditarietà, distinguendo i «caratteri dominanti» da quelli «recessivi» nella trasmissione ereditaria.

Con Claude Bernard (1813-1878) poi il nuovo modo di fare scienza trovò anche un teorizzatore, chiaro ed acuto, nel campo specifico di sua competenza, la medicina.

Anche Bernard fu «determinista»; egli sostenne con forza che il metodo sperimentale era l'unico capace di rendere la medicina una vera disciplina scientifica.

Bisogna sottrarsi, egli avverte, alla tentazione di lasciarsi guidare, nella ricerca, dalla filosofia, sia essa «materialista» o «spiritualista»; bisogna abbandonare ogni ipotesi metafisica nello studio dell'anatomia e della fisiologia. È necessario rinunciare all'indagine, chimerica ed estranea alla scienza, sui «principi primi», che resteranno sempre inconoscibili; e tendere solo alla conoscenza dei rapporti costanti, e quindi assoluti e necessari, tra i vari fenomeni. Bisogna insomma scoprire «il rapporto numerico tra causa ed effetto», che solo permette di «predire le modificazioni di questo fenomeno in qualsiasi circostanza»

Claude Bernard, quindi, teorizzò quello che ormai era divenuto il presupposto implicito nella pratica scientifica di molte discipline, e che stentava a trovar credito nella medicina- la necessità del procedimento sperimentale, per raggiungere una visione rigorosamente deterministica. E tentò di smitizzare anche il presunto carattere scientifico di certe ricerche in campo medico basate unicamente sulla statistica. Con la statistica non si arriva al determinismo; essa può aiutare la ricerca sperimentale ma non sostituirsi ad essa, né può pretendere di assurgere ad unico vero metodo scientifico.

In ogni scienza bisogna distinguere due ordini di fenomeni: quelli di cui è stata determinata la causa e quelli la cui causa è ancora indeterminata. Con i primi la statistica non ha niente a che fare; l'applicazione di essa sarebbe addirittura assurda. Infatti se tutte le circostanze dell'esperimento sono ben stabilite, è inutile fare la statistica; cosí per esempio non si raccoglieranno dei dati per sapere quante volte l'acqua risulta formata di ossigeno e di Idrogeno.
L'effetto dovrà essere per forza sempre lo stesso, senza eccezione, perché la causa del fenomeno è esattamente determinata. Invece si ricorre al calcolo statistico quando in un fenomeno ci sono delle condizioni non ancora determinate, ma ciò avviene solo perché non si può fare altrimenti, giacché, secondo me, la statistica non può dare la verità scientifica e non può costituire perciò un metodo scientifico definitivo.
Un grande chirurgo ha fatto una operazione sempre con lo stesso metodo; dopo ha rilevato statisticamente i casi di morte e quelli di guarigione concludendo che con tale operazione la mortalità è di 2 su 5. Ebbene, io sostengo che questo rapporto non significa proprio nulla e non ci consente di prevedere quale sarà il risultato di un nuovo caso perché non sappiamo se esso dovrà ascriversi fra le morti o le guarigioni. Invece di raccogliere empiricamente i dati, perciò, bisognerebbe studiarli bene uno per uno, ognuno secondo il proprio determinismo. I casi di morte devono essere esaminati con la massima cura per poter individuare la causa degli accidenti mortali e studiare il modo di evitarli. Solo quando si conosceranno esattamente la causa della guarigione e la causa della morte, solo allora sarà possibile ottenere in qualsiasi caso la guarigione. Nell'ammalato che è deceduto la morte deve essere stata causata da qualche cosa che non è stata riscontrata nell'ammalato che è guarito; è questo qualche cosa che bisogna determinare perché solo allora si potrà agire sui fenomeni, riconoscerli e prevederli esattamente; solo allora avremo raggiunto il determinismo scientifico. Ma non è con la statistica che si arriverà a questo: la statistica non ha mai insegnato nulla né può insegnare nulla sulla natura dei fenomeni. Il medico non sa che farsene della legge dei grandi numeri legge che, secondo l'espressione di un grande matematico, è sempre vera in generale e falsa in particolare.
La statistica può servire solo per una scienza basata sulla probabilità, mai per una scienza sperimentale attiva, capace cioè di regolare i fenomeni secondo leggi determinate...; può servire solo a guidare l'osservatore nella ricerca di una causa indeterminata, ma non può mai arrivare ad una legge reale...: i fatti non sono mai identici e perciò la statistica non può essere altro che una enumerazione empirica di osservazioni.
La medicina, in quanto scienza, deve avere delle leggi precise e determinate che, come quelle di tutte le altre scienze, derivano dal criterio sperimentale. Noi non arriveremo mai a conoscere il determinismo assoluto di tutte le cose, altrimenti l'uomo cesserebbe di esistere. Resterà sempre una parte di indeterminato in ogni scienza e nella medicina piú che nelle altre. Ma la conquista intellettuale dell'uomo consiste appunto nel ridurre e bandire l'indeterminismo a mano a mano che, grazie al metodo sperimentale egli avanza e guadagna terreno nel campo del determinismo. Ciò basta a soddisfare la sua ambizione, perché in tal modo il suo potere sulla natura si estende e si estenderà sempre di piú.
(Introduzione allo studio della medicina sperimentale)

Il metodo sperimentale poi continuò a mietere successi in chimica, dove grazie ad esso si riuscí ad ottenere la produzione per sintesi di sostanze organiche. FRIEDRICH WOEHLER (1800-1882) mostrò che con le stesse leggi fondamentali della chimica inorganica Si poteva ottenere l'urea, cioè un composto organico; MARCELIN BERTHELOT (1827-1907) non solo seguí questa strada, ma affermò che non c'erano confini in chimica per la produzione di sostanze composte di qualunque genere. E JUSTUS VON LIEBIG (1803-1873) dimostrò che gli organismi vegetali si alimentano di materie inorganiche, abbattendo in questo modo la separazione tra mondo inorganico e mondo organico.

Successi si registrarono anche in fisica, campo in cui certo si metteva in discussione Newton, ad esempio per quanto attiene alla natura corpuscolare della luce, ma si manteneva il suo metodo sperimentale come metodo specifico d'indagine.

MACEDONIO MELLONI (1798-1854) scoprí che i raggi infrarossi, quelli ultravioletti e quelli luminosi avevano un comune carattere vibratorio, dando cosí conferma sperimentale della teoria ondulatoria della luce (i tre tipi di raggi variavano solo per la lunghezza d'onda). Naturalmente tale teoria richiedeva l'ipotesi dell'esistenza di una sostanza che permettesse il propagarsi delle onde luminose, ossia l'etere; tuttavia non solo non si riuscí a verificare questa ipotesi, ma si accese una discussione anche sulla sua opportunità (l'etere, ad esempio, non opporrebbe una qualche resistenza alla propagazione delle onde?). Intanto continuavano gli studi sui fenomeni magnetici ed elettrici, e sui loro rapporti. Nacque anzi l'elettrochimica con H. DAVY e MICHAEL FARADAY. Questo secondo (1791-1867) diede assetto formale all'induzione elettrica, fissò le leggi dell'elettrolisi, e contribuí alla ricerca sui fenomeni di induzione elettromagnetica; inoltre ipotizzò che l'elettricità fosse fenomeno anch'esso di natura vibratoria, e quindi fosse da assimilare a quello della luce. JAMES CLERK MAXWELL (1831-1879) poi approfondí la teoria ondulatoria; formulò su base matematica, cioè con un sistema di equazioni differenziali (le note equazioni di Maxwell, che Einstein poi indicherà come risultato notevolissimo nella ricerca fisica), quella «teoria dei campi di forze» (già intravista, ma intuitivamente, da Faraday) che però presupponeva una «fisica del continuo» in luogo di una «fisica del discreto». HEINRICH RUDOLPH HERTZ (1857-1894) dimostrò inoltre, per via sperimentale, l'esistenza delle onde elettromagnetiche, dando una decisiva svolta al modo di interpretare i fenomeni elettromagnetici.

Grandi conquiste s'ebbero pure nello studio del calore. Non tanto a livello di problemi generali (il calore è un fluido, o l'effetto del movimento delle particelle costitutive dei corpi?), quanto a quello dell'individuazione di nuove leggi. In particolare le ricerche di JULIUS ROBERT VON MAYER (1814-1878), di Hermann Helmholtz, già citato, di JAMES PRESCOTT JOULE (1818-1889), di RUDOLPH CLAUSIUS (1822-1888) di WILLIAM THOMSON (1824-1907) portarono alla formulazione del primo principio della termodinamica, alla conferma che la quantità di energia presente nel cosmo è costante, e, infine, al secondo principio della termodinamica.

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