Scienza applicata e pura: fisica

Elettricità. L'indagine sull'elettricità era popolare nella metà del diciottesimo secolo. Nel 1753 il colono britannico Benjamin Franklin (1706-1790) sviluppò il parafulmine a Filadelfia per prevenire i danni causati dai fulmini. Nel 1780 lo scienziato italiano Luigi Galvani (1737-1798), professore di anatomia a Bologna, notò che le zampe delle rane si contraevano se veniva applicata una scintilla elettrica, un fenomeno che chiamò "elettricità animale". Il suo interesse fu condiviso da Alessandro Volta (1745-1827), professore di fisica a Pavia, che intorno al 1795 dimostrò che era possibile generare elettricità collegando due diversi tipi di metallo, producendo poi la prima batteria a corrente elettrica nel 1800. In In Inghilterra, le correnti elettriche venivano fatte passare attraverso sostanze come alcali o sali per esaminarne la composizione chimica. Nel 1800 l'ingegnere William Nicholson (1753-1815) fu la prima persona a utilizzare l'elettricità per rompere l'acqua nei suoi elementi costitutivi, ossigeno e idrogeno. Nel 1807, usando gli stessi metodi, lo scienziato inglese Humphry Davy (1778-1829) annunciò la sua scoperta di due nuovi elementi fino ad allora sconosciuti, il potassio e il sodio, che aveva isolato dai composti, mostrando così come si potevano identificare altri elementi. Questi sviluppi collegarono l'elettricità con la chimica, fornendo la prova che i vari rami della scienza erano fondamentalmente collegati, un'idea che si è rivelata estremamente importante nel ventesimo secolo.

Elettromagnetismo. Durante il diciannovesimo secolo, gli scienziati hanno scoperto gradualmente i collegamenti tra elettricità e magnetismo. Nel 1821 l'inglese Michael Faraday (1791-1867) condusse una serie di indagini deliberatamente pianificate, scoprendo che un magnete necessitava

essere spostato vicino a un conduttore elettrico per attirare la corrente. I risultati degli esperimenti di Faraday furono la base per la nuova scienza dell'elettromagnetismo, nonché la base per la nuova industria elettrica emersa rapidamente verso la fine del diciannovesimo secolo. Nel 1837 gli scienziati inglesi Charles Wheatstone e William F. Cooke brevettarono un'applicazione pratica dell'elettricità corrente, un telegrafo elettrico. Nello stesso anno l'inventore americano Samuel FB Morse (1791-1872) brevettò un dispositivo simile. Morse ha anche contribuito alla telegrafia formulando un codice alfabetico di punti e trattini. Fu testato per la prima volta in una trasmissione a lunga distanza nel 1844, quando fu completata la prima linea telegrafica degli Stati Uniti tra Baltimora e Washington, DC. L'industria del telegrafo si sviluppò rapidamente. Londra e Parigi furono collegate nel 1854 e il cavo telegrafico transatlantico fu posato nel 1858. Una comunicazione così rapida legò insieme il mondo come mai prima d'ora. Il telegrafo ha mostrato il potenziale dell'elettricità, ma la maggior parte delle altre applicazioni pratiche delle scoperte di Faraday sull'elettromagnetismo hanno richiesto più di cinquant'anni per essere implementate a causa delle difficoltà coinvolte nell'elaborazione di sistemi efficaci per generare corrente elettrica attraverso l'azione meccanica e domande su come far funzionare i macchinari usando l'elettricità .

Radio. Le scoperte di Faraday furono tradotte in convincenti equazioni matematiche nel 1865 dal professore dell'Università di Cambridge James Clerk Maxwell (1831-1879), che dimostrò che la luce era un fenomeno elettromagnetico. Le oscillazioni elettromagnetiche emettono onde potenzialmente udibili simili alle onde luminose, che vibrano a frequenze molto più basse. Dimostrato in modo definitivo nel 1888 da due fisici che lavoravano in modo indipendente, il tedesco Heinrich Rudolph Hertz (1857-1894) e l'inglese Oliver Joseph Lodge (1851-1940), questa scoperta fu la base per le comunicazioni radio. Una pratica telegrafia senza fili emerse nel decennio successivo, dopo le scoperte di Lodge e dell'italiano Guglielmo Marconi (1874-1937).

Illuminazione elettrica. La teoria delle onde di Maxwell è stata messa in pratica da un gruppo internazionale di scienziati, che ha fatto dell'uso dell'energia elettrica una parte della vita quotidiana. Nel 1867 William Siemens (1823-1883) scoprì che la corrente elettrica da una macchina poteva stimolare un elettromagnete in un'altra. Questo principio dinamico dell'elettricità è stato il fondamento della dinamo, che ha reso possibile la produzione diffusa di elettricità relativamente poco costosa. Questa scoperta ha stimolato una corsa a trovarne usi pratici. Nel 1879 l'inventore americano Thomas Alva Edison (1847-1931) e il chimico inglese Joseph Wilson Swan (1828-1914) svilupparono indipendentemente la lampadina a incandescenza. Due anni dopo, Edison ha scoperto come trasmettere energia elettrica su lunghe distanze senza significative perdite di corrente. Ci sono voluti decenni per mettere in pratica questa tecnologia, tuttavia, perché le reti di generatori dovevano essere costruite e collegate tra loro. Tuttavia, una volta costruiti i generatori e infilati i cavi, l'elettricità è diventata gradualmente disponibile per quasi tutti, indipendentemente da dove vivevano. Non in prima linea nei progressi scientifici alla base dell'industria elettrica, i leader industriali tedeschi furono tra i primi a trarne vantaggio

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il potenziale pratico dell'elettricità. Sono diventati rapidamente il leader mondiale nella produzione di motori, apparecchiature per la generazione e la trasmissione di elettricità ed elettrodomestici come lampadine e lampade. Sebbene gli Stati Uniti fossero un produttore di elettricità molto maggiore, le esportazioni tedesche di apparecchiature elettriche erano quasi il 300% in più rispetto a quelle degli Stati Uniti, nonché il 250% in più di quelle della Gran Bretagna.

Telefoni. Lo sviluppo del telefono è un buon esempio di un processo di invenzione tecnologica emerso a metà del diciannovesimo secolo. Cioè, la comprensione scientifica della teoria ha preceduto l'emergere della domanda. Ispirato dagli esperimenti del fisico tedesco Hermann von Helmholz (1821-1894) con la riproduzione del suono, lo scozzese Alexander Graham Bell (1847-1922), residente negli Stati Uniti, sviluppò il telefono nel 1875-1876, esplorando la natura del suono e discorso. Bell presentò prima la domanda di brevetto per la sua invenzione, ma un altro americano, Elisha Grey (1835-1901), inventò quasi contemporaneamente la sua versione del telefono. Infatti, il telefono utilizzava concetti e macchinari disponibili sin dallo sviluppo del telegrafo, e l'italiano Innocenzo Manzetti (1826-1877) aveva dimostrato un prototipo precedente nel 1865. Nessuna di queste invenzioni era di uso pratico diffuso, tuttavia, fino all'invenzione di il centralino, installato nel 1878 a New Haven, nel Connecticut, per gestire la prima centrale telefonica al mondo. I telefoni furono adottati più gradualmente in Europa e non si diffusero fino a dopo la seconda guerra mondiale.