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90.i grandi progressi della tecnica nell’800: motori a scoppio e diesel, generatori e motori elettrici, frigoriferi, telefoni, telegrafi e prodotti chimici. positivismo ed antipositivismo.
di vincenzo brandi.
contemporaneamente ai grandi progressi scientifici del secolo xix, ed in relazione ad essi, vi furono una serie di grandi realizzazioni tecniche che hanno cambiato completamente il mondo moderno. i più importanti dei nuovi prodotti tecnologici interessarono i campi che si erano maggiormente sviluppati nel corso del secolo, quello della termodinamica e delle macchine termiche, e quello dell’elettricità(1)(2), per cui si è anche parlato di una “seconda rivoluzione industriale” avvenuta nella seconda metà del secolo.
nel primo settore furono migliorate le locomotive a vapore per i treni e costruiti grandi piroscafi a vapore. nel campo dei motori a combustione interna, un primo progetto di motore fu elaborato nel 1858 dall’italiano luigi de cristoforis (1798-1862), mentre il francese etienne lenoir (1822-1900) riuscì a mettere a punto nel 1860 il primo motore a benzina. un altro francese, alphonse beau de rochas produsse nel 1862 il primo motore a scoppio a 4 tempi. questo motore fu perfezionato dal tedesco nikolaus august otto (1832-1891) mentre un altro tedesco, gottlieb daimler produsse il primo carburatore efficiente. nel 1892 il tedesco rudolf diesel (1858-1913) brevettò il famoso motore omonimo, privo di carburatore, ottenuto anche tenendo conto degli studi di carnot (n. 73). la prima automobile fu prodotta in germania a mannheim nel 1885, e poi fornita di pneumatici alcuni anni dopo, mentre il primo aereo a motore volò nel 1903 ad opera dei fratelli statunitensi wright.
tra il 1830 ed il 1860 furono prodotti i primi frigoriferi per la conservazione dei cibi. nel campo elettrico l’italiano antonio pacinotti (1841-1912) mise a punto nel 1858 un primo modello di dinamo, apparecchio basato sul fenomeno dell’induzione con campi magnetici variabili scoperta da faraday. l’apparecchio era capace di generare corrente elettrica continua, che fino ad allora si era potuta ottenere solo con le pile, ma anche di funzionare al contrario come motore elettrico. nel 1870 il tecnico belga z.t. gramme presentò un altro modello di dinamo contestando la priorità dell’invenzione a pacinotti. un passo decisivo fu attuato ad opera del professore torinese galileo ferraris (1847-1897) che nel 1885 mise a punto un primo motore a corrente alternata a campo magnetico rotante, di particolare utilità perché sfruttava la corrente alternata (che si dirige alternativamente in un senso e nel senso opposto), molto facile da ottenersi con opportuni campi magnetici. poiché ferraris dette l’annuncio solo nel 1888, fu preceduto dal geniale inventore di origine serba nikola tesla (1856-1943) che aveva brevettato un analogo dispositivo negli stati uniti(3). tesla, dopo il suo trasferimento negli usa, aveva lavorato al perfezionamento delle dinamo prodotte dal noto inventore ed imprenditore di umili origini thomas alva edison (1847-1931). dopo aver rotto ogni rapporto con edison, che si era rifiutato di compensare adeguatamente il suo lavoro, tesla si era legato all’industriale westinghouse per il quale progettò alcune centrali a corrente alternata trifase (quella che si usa normalmente anche oggi) come quella per l’illuminazione dell’esposizione di chicago e quella per lo sfruttamento delle cascate del niagara. ne seguì una “guerra delle correnti” con edison, che si era schierato a difesa delle centrali a corrente continua(4), come quella di pearl street a new york, da lui progettata; ma la guerra fu vinta nettamente da tesla. infatti, dopo l’invenzione dovuta al francese lucien gaulard (1830-1888), che mise a punto nel 1884 il primo trasformatore a corrente alternata, si constatò che i trasformatori permettono di alzare la tensione elettrica, favorendo il trasporto dell’energia nelle linee ad alta tensione con minima dispersione termica, salvo poi a riabbassarla al livello atto all’utilizzo. la corrente continua invece è soggetta ad un’enorme dispersione termica con conseguente spreco di energia e materiali (come il rame dei conduttori), per cui ora è usata solo per utilizzi particolari.
edison operò anche nel campo delle trasmissioni telegrafiche e della telefonia. il primo telegrafo elettrico funzionante era stato brevettato nel 1840 dallo statunitense samuel morse (1791-1872), inventore anche del noto alfabeto telegrafico. i cavi per un telegrafo intercontinentale furono stesi tra europa e nord-america tra il 1856 ed 1866 sotto la direzione di lord kelvin, fisico ed ingegnere britannico già citato e di cui ci occuperemo in un prossimo numero. edison apportò una serie di modifiche mettendo a punto il telegrafo automatico e quello quadruplo. il primo telefono funzionante fu brevettato nel 1876 dallo scozzese alexander graham bell (1847-1922) che prevalse sul modello messo a punto dall’italiano antonio meucci, sia perché questo presentava alcune lacune, ma soprattutto per l’incapacità di meucci di rinnovare i suoi brevetti per mancanza di fondi. il modello di bell fu poi migliorato da edison con l’introduzione di un ricevitore a carbonio (1882). edison, con l’aiuto dei suoi collaboratori nel mitico laboratorio di menlo park, mise a punto anche il fonografo a cilindro (1877) per la riproduzione della voce, anticipatore dei moderni grammofoni (che però si basano anche sul brevetto del 1887 del tedesco eric berliner), ed il cinetoscopio (1892-93), anticipatore della tecnica cinematografica, poi messa a punto nel 1895 dai fratelli francesi lumiere. il più grande successo di edison fu la lampadina a filamento di carbonio messa a punto
nel 1880 che permise la prima illuminazione elettrica. in questo settore esisteva anche un brevetto dell’inglese joseph wilson swan del 1878. alla fine le due cordate dovettero unirsi per evitare un’altra delle frequenti guerre di brevetti, raccogliendo finanziamenti anche di altri capitalisti, e dando luogo alla general electric. in germania le nuove lampade elettriche furono sviluppate dall’industriale siemens che dette anche un forte impulso alla ricerca nel settore. da parte sua tesla si interessò anche allo sviluppo di trasmissione di segnali senza fili con l’uso di circuiti elettrici risonanti. il programma di tesla, finanziato dal banchiere j. p. morgan, si dimostrò però troppo ambizioso - in quanto l’inventore serbo avrebbe voluto diffondere non solo segnali ma anche energia elettrica senza fili a grande distanza – per cui fu costruita anche una grande torre (wardenclyffe) presso new york. l’impresa finì in un fallimento, superata sul tempo dal più circoscritto ed incisivo progetto di guglielmo marconi (1874-1937) che per primo nel 1901 riuscì ad inviare un segnale radio dall’isola di terranova nel nord america alla cornovaglia in inghilterra, dando luogo all’era della radio e vincendo per questo il premio nobel nel 1909. l’eclettico tesla, che aveva avviato anche i primi progetti di radar, telecomandi ed aerei a decollo verticale, abbandonato dai finanziatori, dichiarò bancarotta. tesla fece causa a marconi, ma solo dopo la sua morte, nel 1943 un tribunale statunitense riconobbe che marconi aveva abilmente usato anche alcuni brevetti del geniale, ma dispersivo, inventore serbo.
nel settore siderurgico l’inglese henry bessemer (1813-1898) mise a punto un importante processo per la trasformazione della ghisa (lega comune di ferro e carbonio) in acciaio, materiale molto più resistente e duttile. un altro inglese, sidney thomas (1850-1885) brevettò nel 1877 un metodo per la desolforazione della ghisa. nel campo chimico il francese nicolas leblanc (1841-1806) aveva messo a punto un metodo per la produzione della soda, adottato anche in inghilterra dopo il 1820. tuttavia questo metodo dava luogo alla produzione di acido cloridrico gassoso, un composto molto tossico e corrosivo. nel 1863 il belga ernest solvay (1838-1922) mise a punto un nuovo metodo che non aveva questo inconveniente e che permise di aumentare enormemente la produzione della soda, composto molto usato nelle industrie tessili e del vetro, e in agricoltura. furono prodotti anche nuovi coloranti sintetici, come la porpora all’anilina (prodotta dall’inglese w. h. perkin nel 1856), l’indaco sintetico ed i coloranti verdi allo zolfo. nel campo degli esplosivi (anche per usi civili come nelle cave e nelle miniere) furono prodotti il fulmicotone e la nitroglicerina. quest’ultimo prodotto fu poi reso stabile nel 1867 con l’aggiunta di farina fossile ad opera del chimico svedese alfred nobel (1833-1896) assumendo il nome di dinamite. nel 1895, nobel, divenuto ricchissimo, ma sottoposto a numerose critiche, divenuto un filantropo, istituì il celebre premio omonimo.
per completare il quadro, dobbiamo ricordare anche il grande sviluppo di strumenti di misura perfezionati, come microscopi e cannocchiali, che permisero grandi progressi in campo biologico ed astronomico. anche l’invenzione della termocoppia, strumento per la misura della temperatura basato sull’effetto seebeck (secondo cui, se si riscalda la giunzione tra due metalli diversi, si crea una differenza di potenziale elettrico, e quindi una corrente) permise grandi progressi scientifici. lo strumento fu uno dei preferiti di helmholtz ed altri scienziati per le loro ricerche.
i grandi successi tecnici e scientifici del secolo – sulla cui importanza per l’umanità non vi possono essere dubbi - incrementarono però anche un atteggiamento a volte di acritica esaltazione delle “magnifiche sorti e progressive” (per usare una sarcastica espressione di giacomo leopardi) della nuova società industriale. si ebbero quindi sviluppi – anche in senso conservatore - della filosofia “positivista” già esposta da august comte all’inizio del secolo (n. 76). massimo esponente di questo indirizzo fu l’inglese herbert spencer (1820-1903), sostenitore dell’economia capitalista liberista e fiero avversario di ogni idea socialista (e di cui già si è parlato nel numero dedicato a darwin). a questi atteggiamenti si contrappose, specialmente verso la fine del secolo, una ripresa di filosofie irrazionaliste, anti-positiviste ed anti-scientifiche che influenzarono anche scienziati come du bois-reymond e bernard, di cui ci siamo occupati nel numero dedicato ad helmholtz. ne riparleremo in prossimi numeri.
l. geymonat, “storia del pensiero filosofico e scientifico”, garzanti 1970.
w. adorno, “storia della filosofia”.
rba, “le grandi idee della scienza – tesla”.
rba, “le grandi idee della scienza - edison”.
Contemporaneamente
ai grandi progressi scientifici del secolo XIX, ed in relazione ad
essi, vi furono una serie di grandi realizzazioni tecniche che hanno
cambiato completamente il mondo moderno. I più importanti dei nuovi
prodotti tecnologici interessarono i campi che si erano maggiormente
sviluppati nel corso del secolo, quello della termodinamica e delle
macchine termiche, e quello dell’elettricità(1)(2),
per cui si è anche parlato di una “seconda rivoluzione
industriale” avvenuta nella seconda metà del secolo.
Nel
primo settore furono migliorate le locomotive a vapore per i treni e
costruiti grandi piroscafi a vapore. Nel campo dei motori
a combustione interna,
un primo progetto di motore fu elaborato nel 1858 dall’italiano
Luigi
De Cristoforis
(1798-1862), mentre il francese Etienne
Lenoir (1822-1900)
riuscì a mettere a punto nel 1860 il primo motore a benzina. Un
altro francese, Alphonse
Beau De Rochas produsse
nel 1862 il primo
motore a scoppio
a 4 tempi. Questo motore fu perfezionato dal tedesco Nikolaus
August Otto (1832-1891)
mentre un altro tedesco, Gottlieb
Daimler produsse
il primo carburatore efficiente. Nel 1892 il tedesco Rudolf
Diesel (1858-1913)
brevettò il famoso motore omonimo, privo di carburatore, ottenuto
anche tenendo conto degli studi di Carnot (N. 73). La prima
automobile fu prodotta in Germania a Mannheim nel 1885, e poi fornita
di pneumatici alcuni anni dopo, mentre il primo aereo a motore volò
nel 1903 ad opera dei fratelli statunitensi Wright.
Tra
il 1830 ed il 1860 furono prodotti i primi frigoriferi per la
conservazione dei cibi. Nel campo elettrico l’italiano Antonio
Pacinotti (1841-1912)
mise a punto nel 1858 un primo modello di dinamo,
apparecchio basato sul fenomeno dell’induzione
con
campi magnetici variabili scoperta da Faraday. L’apparecchio era
capace di generare corrente elettrica continua, che fino ad allora si
era potuta ottenere solo con le pile, ma anche di funzionare al
contrario come motore elettrico. Nel 1870
il tecnico belga Z.T.
Gramme presentò
un altro modello di dinamo contestando la priorità dell’invenzione
a Pacinotti. Un passo decisivo fu attuato ad opera del professore
torinese Galileo
Ferraris (1847-1897)
che nel 1885 mise a punto un primo
motore a corrente alternata a campo magnetico rotante,
di particolare utilità perché sfruttava la corrente alternata (che
si dirige alternativamente in un senso e nel senso opposto), molto
facile da ottenersi con opportuni campi magnetici. Poiché Ferraris
dette l’annuncio solo nel 1888, fu preceduto dal geniale inventore
di origine serba Nikola
Tesla (1856-1943)
che aveva brevettato un analogo dispositivo negli Stati Uniti(3).
Tesla, dopo il suo trasferimento negli USA, aveva lavorato al
perfezionamento delle dinamo prodotte dal noto inventore ed
imprenditore di umili origini Thomas
Alva Edison (1847-1931).
Dopo aver rotto ogni rapporto con Edison, che si era rifiutato di
compensare adeguatamente il suo lavoro, Tesla si era legato
all’industriale Westinghouse
per
il quale progettò alcune centrali a corrente
alternata trifase
(quella che si usa normalmente anche oggi) come quella per
l’illuminazione dell’Esposizione di Chicago e quella per lo
sfruttamento delle cascate del Niagara. Ne seguì una “Guerra
delle Correnti”
con Edison, che si era schierato a difesa delle centrali a corrente
continua(4),
come quella di Pearl
Street
a New York, da lui progettata; ma la guerra fu vinta nettamente da
Tesla. Infatti, dopo l’invenzione dovuta al francese Lucien
Gaulard (1830-1888),
che mise a punto nel 1884 il primo trasformatore
a corrente alternata, si
constatò che i trasformatori permettono di alzare la tensione
elettrica, favorendo il trasporto dell’energia nelle linee
ad alta tensione
con minima dispersione termica, salvo poi a riabbassarla al livello
atto all’utilizzo. La corrente continua invece è soggetta ad
un’enorme dispersione termica con conseguente spreco di energia e
materiali (come il rame dei conduttori), per cui ora è usata solo
per utilizzi particolari.
Edison
operò anche nel campo delle trasmissioni telegrafiche e della
telefonia. Il primo telegrafo elettrico funzionante era stato
brevettato nel 1840 dallo statunitense Samuel
Morse (1791-1872),
inventore anche del noto alfabeto telegrafico. I cavi per un
telegrafo intercontinentale furono stesi tra Europa e Nord-America
tra il 1856 ed 1866 sotto la direzione di Lord
Kelvin,
fisico ed ingegnere britannico già citato e di cui ci occuperemo in
un prossimo numero. Edison apportò una serie di modifiche mettendo a
punto il telegrafo automatico e quello quadruplo.
Il primo telefono funzionante fu brevettato nel 1876 dallo scozzese
Alexander
Graham Bell (1847-1922)
che prevalse sul modello messo a punto dall’italiano Antonio
Meucci,
sia perché questo presentava alcune lacune, ma soprattutto per
l’incapacità di Meucci di rinnovare i suoi brevetti per mancanza
di fondi. Il modello di Bell fu poi migliorato da Edison con
l’introduzione di un ricevitore a Carbonio (1882). Edison, con
l’aiuto dei suoi collaboratori nel mitico laboratorio di Menlo
Park,
mise a punto anche il fonografo
a cilindro (1877)
per la riproduzione della voce, anticipatore dei moderni grammofoni
(che però si basano anche sul brevetto del 1887 del tedesco Eric
Berliner),
ed il cinetoscopio
(1892-93),
anticipatore della tecnica cinematografica, poi messa a punto nel
1895 dai fratelli francesi Lumiere.
Il più grande successo di Edison fu la lampadina
a filamento di Carbonio
messa a punto
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nel
1880 che permise la prima illuminazione elettrica. In questo settore
esisteva anche un brevetto dell’inglese Joseph
Wilson Swan del
1878. Alla fine le due cordate dovettero unirsi per evitare un’altra
delle frequenti guerre di brevetti, raccogliendo finanziamenti anche
di altri capitalisti, e dando luogo alla General
Electric.
In Germania le nuove lampade elettriche furono sviluppate
dall’industriale Siemens
che dette anche un forte impulso alla ricerca nel settore. Da parte
sua Tesla si interessò anche allo sviluppo di trasmissione di
segnali senza fili con l’uso di circuiti elettrici risonanti. Il
programma di Tesla, finanziato dal banchiere J.
P.
Morgan,
si dimostrò però troppo ambizioso - in quanto l’inventore serbo
avrebbe voluto diffondere non solo segnali ma anche energia elettrica
senza fili a grande distanza – per cui fu costruita anche una
grande torre (Wardenclyffe)
presso New York. L’impresa finì in un fallimento, superata sul
tempo dal più circoscritto ed incisivo progetto di Guglielmo
Marconi
(1874-1937) che per primo nel 1901 riuscì ad inviare un segnale
radio dall’isola di Terranova nel Nord America alla Cornovaglia in
Inghilterra, dando luogo all’era della radio e vincendo per questo
il Premio Nobel nel 1909. L’eclettico
Tesla, che aveva avviato anche i primi progetti di radar, telecomandi
ed aerei a decollo verticale, abbandonato dai finanziatori, dichiarò
bancarotta. Tesla fece causa a Marconi, ma solo dopo la sua morte,
nel 1943 un tribunale statunitense riconobbe che Marconi aveva
abilmente usato anche alcuni brevetti del geniale, ma dispersivo,
inventore serbo.
Nel
settore siderurgico l’inglese Henry
Bessemer
(1813-1898)
mise a punto un importante processo per la trasformazione della ghisa
(lega
comune di Ferro e Carbonio) in acciaio,
materiale molto più resistente e duttile. Un altro inglese, Sidney
Thomas (1850-1885)
brevettò nel 1877 un metodo per la desolforazione della ghisa. Nel
campo chimico il francese Nicolas
Leblanc (1841-1806)
aveva messo a punto un metodo per la produzione della soda,
adottato anche in Inghilterra dopo il 1820. Tuttavia questo metodo
dava luogo alla produzione di acido cloridrico gassoso, un composto
molto tossico e corrosivo. Nel 1863 il belga Ernest
Solvay (1838-1922)
mise a punto un nuovo metodo che non aveva questo inconveniente e che
permise di aumentare enormemente la produzione della soda, composto
molto usato nelle industrie tessili e del vetro, e in agricoltura.
Furono prodotti anche nuovi coloranti sintetici, come la porpora
all’anilina (prodotta dall’inglese W. H. Perkin nel 1856),
l’indaco sintetico ed i coloranti verdi allo zolfo. Nel campo degli
esplosivi (anche per usi civili come nelle cave e nelle miniere)
furono prodotti il fulmicotone
e la nitroglicerina.
Quest’ultimo
prodotto fu poi reso stabile nel 1867 con l’aggiunta di farina
fossile ad opera del chimico svedese Alfred
Nobel (1833-1896)
assumendo il nome di Dinamite.
Nel
1895,
Nobel, divenuto ricchissimo, ma sottoposto a numerose critiche,
divenuto un filantropo, istituì il celebre premio omonimo.
Per
completare il quadro, dobbiamo ricordare anche il grande sviluppo di
strumenti di misura perfezionati, come microscopi e cannocchiali, che
permisero grandi progressi in campo biologico ed astronomico. Anche
l’invenzione della termocoppia,
strumento per la misura della temperatura basato sull’effetto
Seebeck
(secondo
cui, se si riscalda la giunzione tra due metalli diversi, si crea una
differenza di potenziale elettrico, e quindi una corrente) permise
grandi progressi scientifici. Lo strumento fu uno dei preferiti di
Helmholtz
ed
altri scienziati per le loro ricerche.
I
grandi successi tecnici e scientifici del secolo – sulla cui
importanza per l’umanità non vi possono essere dubbi -
incrementarono però anche un atteggiamento a volte di acritica
esaltazione delle “magnifiche sorti e progressive” (per usare una
sarcastica espressione di Giacomo Leopardi) della nuova società
industriale. Si ebbero quindi sviluppi – anche in senso
conservatore - della filosofia “positivista” già esposta da
August
Comte
all’inizio del secolo (N. 76). Massimo esponente di questo
indirizzo fu l’inglese Herbert
Spencer (1820-1903),
sostenitore dell’economia capitalista liberista e fiero avversario
di ogni idea socialista (e di cui già si è parlato nel numero
dedicato a Darwin). A questi atteggiamenti si contrappose,
specialmente verso la fine del secolo, una ripresa di filosofie
irrazionaliste, anti-positiviste ed anti-scientifiche che
influenzarono anche scienziati come Du
Bois-Reymond
e
Bernard,
di cui ci siamo occupati nel numero dedicato ad Helmholtz. Ne
riparleremo in prossimi numeri.
L.
Geymonat, “Storia del Pensiero Filosofico e Scientifico”,
Garzanti 1970
W.
Adorno, “Storia della Filosofia”
RBA,
“Le grandi Idee della Scienza – Tesla”
RBA,
“Le grandi Idee della Scienza - Edison”
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