Misura per misura: una storia musicale della scienza
Thomas Levenson
Simon & Schuster
La scienza e la musica hanno entrambi bisogno di strumenti. Da questo filo conduttore, Thomas Levenson tesse un affascinante arazzo, un panorama colorato di sviluppo scientifico e musicale per tre millenni, da Pitagora e le officine degli alchimisti a Yo Yo Ma e al Media Lab del MIT. Nonostante il suo scopo, questo non è un tomo secco di interesse puramente accademico; è pieno di storie meravigliose, schizzi biografici e resoconti su come funzionano le cose. Levenson è così curioso ed entusiasta dei suoi argomenti che eccita l'interesse di un lettore, sia che ci dica come Ktesibios di Alessandria abbia costruito il primo organo intorno al 270 aC, ha adattato una pompa dell'acqua in ottone che aveva inventato per spegnere gli incendi, o perché i computer, non importa quanto sia potente, non sarà mai in grado di prevedere il tempo oltre il prossimo mese.
Questa è una storia eclettica, più soggettiva che esauriente, volta più a mostrare come gli scienziati e i compositori pensano alle loro ricerche che a catalogare le loro opere. È pieno di aneddoti, dettagli oscuri, curiosa digressione, che dà un senso di come la storia accada davvero. Della storia degli occhiali, per esempio, apprendiamo che "Petrarca ha acquisito la sua coppia nell'ultimo decennio della sua vita, a metà degli anni 1360". Ma gli uomini di scienza del XIV secolo, dediti a rivelare Dio attraverso l'osservazione della natura, erano sospettosi: "A volte, date le lenti fabbricate male, gli occhiali distorcevano le forme o cambiavano i colori che un occhio non aiutato a rilevare. La conclusione era ovvia: ingannare l'occhio e degradare la funzione centrale della visione: vedere direttamente la verità. Tale inganno apparteneva ai prestigiatori, non a quelli il cui compito era di rintracciare l'evidenza del divino attraverso la scienza ".
L'uso della scienza per conoscere il vero, o divino, ordine delle cose può essere fatto risalire a Pitagora nel sesto secolo aC "La scoperta che trasfisse i Pitagorici fu che l'ottava e altri intervalli che come l'ottava suonavano armoniosi e fluidi non avvennero semplicemente per caso, ma come per progetto: a Pitagora fu attribuita nell'antichità la consapevolezza che esisteva una profonda connessione tra matematica, numeri e suono: scoprì che gli intervalli fondamentali nella musica erano creati dai rapporti perfetti delle lunghezze di corda o tubo usato per generare le note. " In questa osservazione i Greci videro un universo, descrivendo i movimenti ordinati dei pianeti in numeri che diventarono "la musica delle sfere". "I pitagorici non erano scienziati; cercavano la magia in numeri", scrive Levenson. "Ma comunque, qui è dove inizia la scienza."
Prima di emergere in qualcosa di simile alla sua forma moderna, la scienza era modellata dalla filosofia di Aristotele, dalle regole occulte dell'alchimia e dall'autorità della chiesa. Levenson vede la scienza moderna emergere a metà del XIII secolo, a Parigi, dove un francescano educato a Oxford, Roger Bacon, postulò che le domande sulla natura potevano essere risolte mediante l'osservazione, non solo mediante il ricorso alla Bibbia. Se uno volesse sapere, ad esempio, se entrambe le parti di una pianta innestata mantengono le loro anime individuali, si potrebbe concludere che lo fanno guardando i frutti che portano. "L'ispirazione di Bacon è stata quella di riconoscere che la conoscenza di Dio poteva essere trovata nel libro della natura", scrive Levenson.
Bacon studiò l'ottica e realizzò alcune piccole lenti d'ingrandimento di goccioline di vetro, ma ci vollero diversi secoli prima che il telescopio di Galileo e il microscopio di Leeuwenhoek rompessero i vecchi modi di vedere. Mentre l'uso del telescopio da parte di Galileo per trovare nuovi fatti in natura abbatté l'ira della chiesa di Roma, Leeuwenhoek nacque nei Paesi Bassi più tolleranti nello stesso anno (1632) in cui l'Inquisizione tentò e condannò Galileo.
Le indagini di Leeuwenhoek sul mondo microscopico invisibile hanno ridefinito la natura della verità. "L'occhio medievale, l'occhio di Roger Bacon, era passivo", scrive Levenson. "Bacon guardò ciò che passava davanti ai suoi occhi e si fermò quando aveva visto abbastanza per riconoscere la mano di Dio nella natura." Leeuwenhoek divenne uno sperimentatore e un osservatore, entrando attivamente nel mondo con il suo strumento esposto.
Con Isaac Newton, la ricerca dello scienziato per l'ordine nella natura ha raggiunto nuove vette. Con una serie di leggi della natura espresse matematicamente, Newton poteva sorvegliare l'universo e sperare di vedere il disegno di Dio, la "prima causa". Ma, come sottolinea Levenson, il Dio di Newton si trovava nella natura e nelle sue leggi, non più attraverso di esse, e questo portò a un profondo cambiamento nella scienza stessa: "Gli uomini medievali potevano fermarsi quando avevano raggiunto il loro oggetto, quando aveva visto abbastanza. Il nuovo e moderno tipo di scienziato non ebbe tanta fortuna; [questa scienza] ... impose loro di continuare a cercare nuove prove che confermassero o confutassero le loro idee ... senza fine in vista ".
Newton e i suoi contemporanei avevano raggiunto un metodo per conoscere la natura che sembrava elegante e certo. Nella musica, questo senso dell'ordine è stato portato alla perfezione nelle opere di Johann Sebastian Bach. Ma proprio come il diciannovesimo secolo avrebbe sostituito l'ordine sublime di Bach con le armonie e le discordie contrastanti di Beethoven, la certezza dell'ordine di Newton era di lasciare il posto a una nuova matematica e scienza di incertezza, teoria quantistica e caos.
L'ambito del cambiamento è mostrato da Levenson in due aneddoti rivelatori. All'inizio del XIX secolo, l'astronomo francese Pierre Simon de Laplace predisse che la scienza avrebbe "abbracciato nella stessa formula i movimenti dei più grandi corpi dell'universo e quelli dell'atomo più leggero". E quando gli fu chiesto da Napoleone perché aveva lasciato Dio fuori dalle sue equazioni, Laplace rispose: "Non ho bisogno di quell'ipotesi". Ma alla fine del secolo, il matematico francese Henri Poincaré avrebbe concluso: "Non solo la scienza non può insegnarci la natura delle cose, ma nulla è in grado di insegnarcelo, e se qualche dio lo sapesse, non potrebbe trovare il parole per esprimerlo ".
Poincaré si era guadagnato il diritto di dirlo, per così dire, dimostrando matematicamente che le equazioni di Newton per il movimento planetario, mentre lavoravano per la Terra e la Luna (che era lontana da Newton) non potevano mai funzionare nemmeno per tre corpi celesti, lasciamo da solo l'intero sistema planetario. "Non possiamo conoscere tutti i fatti", sosteneva Poincaré, "ed è necessario scegliere quelli che sono degni di essere conosciuti".
Scienziati e compositori di musica allo stesso modo, afferma Levenson, sono ancora impegnati nella ricerca pitagorica di ordine astratto, scoperto scientificamente in natura o inventato dalla mente del compositore. Sembra esserci una grande differenza tra questo tipo di ordine, tra scoperta e invenzione, realtà e immaginazione, verità e bellezza. Ma il cuore della storia di Levenson è l'erosione lenta e costante, da Newton, di questa chiara distinzione.
Le parole di Poincaré furono presto seguite da un riconoscimento tra i fisici e i filosofi di questo secolo che i segreti della natura erano solo selettivamente e soggettivamente disponibili per noi. La relatività di Einstein ha legato la conoscenza alla prospettiva particolare di un osservatore. Il principio di incertezza di Heisenberg mostrava che non si potevano mai conoscere sia la posizione che la velocità di una particella atomica, poiché nel misurare l'una si alterava l'altra. Allo stesso modo, è stato scoperto che la luce appare come un'onda o una particella a seconda di come viene misurata.
Tutto ciò, suggerisce Levenson, era implicito nei primi trionfi di Galileo e Leeuwenhoek. "Telescopi e microscopi", scrive, "non semplicemente estendono la vista umana. Lo restringono, limitando il campo visivo. Leeuwenhoek, strizzando gli occhi ai microbi che nuotano nell'acqua a Berkelse Mere, potrebbe vedere una città in una sola goccia, ma non lo stagno stesso ".
In definitiva, questo tipo di osservazione porta a un punto di fuga, il punto in cui non possiamo sapere tutto e dobbiamo scegliere ciò che vale la pena conoscere. E qui Levenson vede la connessione più profonda tra scienza e musica. La prova di un brano musicale è la sua bellezza; in un universo in cui la verità dipende dalla nostra scelta di fatti, questo potrebbe anche essere il miglior test di una teoria scientifica.
Per Einstein, riferisce Levenson, una teoria potrebbe essere troppo bella per essere falsa: l'epigramma più famoso di Einstein fu spinto dalla domanda su cosa avrebbe fatto se le misurazioni della flessione della luce stellare all'eclissi del 1919 contraddissero la sua teoria generale della relatività. Disse: "Allora mi dispiacerebbe per il buon Dio. La teoria è corretta."
Paul Trachtman è uno scrittore freelance che vive nelle zone rurali del New Mexico.
