SCIENZA A SCUOLA

Esperienze scolastiche


1920 - A Pisa Fermi imparò molta fisica, tanto che dopo un poco il suo professore e direttore dell'Istituto, Luigi Puccianti, non aveva più niente da spiegare.

Con i suoi compagni di Università, e Nello Carrara, inizia a fare esperimenti nel laboratorio di fisica dell’Istituto al quale aveva libero accesso. Fermi ha le idee ben chiare su quali esperimenti eseguire per fare ricerche originali e mostra subito le sue doti di leader del piccolo gruppo, come ricorda Rasetti: "Carrara e io, che nell’anno precedente avevamo ormai riconosciuto la superiorità di Fermi per le sue conoscenze di matematica e fisica, lo consideravamo fin da allora il nostro capo naturale e ci rivolgevamo a lui e non ai professori per avere istruzioni e consigli.

Fermi ha già studiato a fondo quello che allora è considerato il testo sacro della meccanica quantistica, Atombau und Spektrallinien. [Struttura dell’atomo e linee spettrali] di A. Sommerfeld ed è già considerato da tutti l’autorità indiscussa sulla teoria quantistica di Bohr-Sommerfeld. 

É probabile che risalga più o meno a questo periodo la lettura del libro di Hermann Weyl, Raum, Zeit, Materie [Spazio, tempo, materia], pubblicato nel 1921, che costituisce un'introduzione di straordinaria chiarezza fisica e matematica alla teoria della relatività e da cui Fermi in particolare apprende la potenza dei metodi variazionali in fisica matematica. 

1921 - Dopo lo studio della meccanica quantistica, Fermi si dedica a fondo alla relatività e nel corso del terzo anno di università pubblica sul "Nuovo Cimento" i suoi primi lavori su problemi di elettromagnetismo. 

Nel primo ( ) si trova l'interessante risultato secondo cui, per i sistemi materiali del tipo considerato, l'inerzia del corpo è rappresentata da un tensore. 

Nel secondo articolo () si discute l'effetto di un campo gravitazionale uniforme statico su di un sistema di cariche elettriche. Si trova così che il peso del sistema aumenta proporzionalmente alla massa elettromagnetica. 

Il metodo di lavoro di Fermi consisteva nel prendere i dati di un determinato problema,  elaborarli e poi confrontare i suoi risultati con quelli ottenuti dagli autori dei saggi. A volte, nella realizzazione di questo tipo di lavoro, egli poneva nuovi problemi e li risolveva oppure, addirittura, correggeva le soluzioni errate se erano ormai universalmente accettate.

1922 - Il più notevole dei lavori di Fermi nel campo della relatività si trova nell’articolo nel quale dimostra un teorema, la cui importanza consiste appunto nel semplificare alcune dimostrazioni di relatività generale. Questo teorema, proprio per il suo interesse, è riprodotto nei più importanti trattati di calcolo differenziale assoluto.

In questo studio Fermi introduce un sistema di coordinate spazio temporali (le cosiddette coordinate di Fermi) particolarmente adatto per seguire l’evoluzione temporale di fenomeni che avvengono in una piccola regione di spazio. 

In luglio si laurea in fisica e ottiene il diploma della Scuola Normale. La tesi non soddisfece né Fermi, né la commissione di laurea.

Tuttavia Fermi ha già maturato una grande passione per la fisica sperimentale, come testimonia ancora Rasetti: "Egli fu fin dall'inizio un fisico completo per cui la teoria e l'esperimento avevano lo stesso peso, anche se per molti anni la sua fama fu fondata principalmente sui suoi contributi teorici. Ma non è stato mai, neanche per un momento, uno di quei fisici teorici che ... non sapevano distinguere l'acciaio dall'alluminio".


Copertina del testo di meccanica quantistica di Sommeerfeld


Levi-Civita, uno dei matematici che hanno introdotto il calcolo tensoriale