Evangelista Torricelli: Un oceano d'aria

Nel 1643 un matematico toscano sigillò del mercurio in un tubo di vetro lungo un metro, lo capovolse in una bacinella e osservò la colonna scendere fino a fermarsi a circa settantasei centimetri. Lo spazio vuoto sopra di essa non avrebbe dovuto, secondo ogni autorità dai tempi di Aristotele, poter esistere. Torricelli aveva creato il primo vuoto duraturo registrato e aveva costruito, senza volerlo del tutto, lo strumento che avrebbe permesso all'umanità di pesare la propria atmosfera. "Viviamo sommersi sul fondo di un oceano d'aria", scrisse.

Primi anni

Nacque a Roma il 15 ottobre 1608 da una famiglia povera di Faenza: suo padre, Gaspare Ruberti, era un operaio tessile; sua madre era Giacoma Torricelli. Il talento del ragazzo superava i mezzi della sua famiglia, e fu uno zio, Giacomo, monaco camaldolese, a organizzare la sua istruzione. Dal 1624 al 1626 Torricelli studiò matematica e filosofia al collegio gesuita — una formazione che gli diede l'apparato classico che avrebbe passato la carriera a smantellare.

Il circolo di Galileo

Nel 1626 si trasferì a Roma per lavorare sotto Benedetto Castelli, matematico benedettino ed ex allievo di Galileo, servendo inizialmente come suo segretario. Vi rimase fino al 1632 e studiò matematica insieme a Bonaventura Cavalieri, che divenne un caro amico e il cui metodo degli indivisibili Torricelli avrebbe esteso. Galileo si riferiva affettuosamente a Torricelli, Raffaello Magiotti e Antonio Nardi come al suo "triumvirato" a Roma.

Dopo aver letto il Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo di Galileo nel 1632, Torricelli scrisse per dichiararsi copernicano — l'unica dichiarazione pubblica di questo tipo che abbia mai fatto, e che precedette di un anno la condanna di Galileo da parte del Vaticano. Nel 1641 Castelli inoltrò il manoscritto di Torricelli sul moto dei proiettili al vecchio ad Arcetri. Torricelli trascorse gli ultimi tre mesi di vita di Galileo al suo fianco, agendo come amanuense e completando il quinto dialogo, che Vincenzo Viviani pubblicò infine nel 1674.

Matematico del Granduca

Galileo morì l'8 gennaio 1642. Più tardi quell'anno Torricelli fu nominato matematico granducale e ottenne la cattedra di matematica all'Università di Pisa — succedendo, di fatto, alla posizione scientifica più esposta in Italia. Nel 1644 pubblicò l'Opera Geometrica, le cui soluzioni ai problemi della cicloide stabilirono la sua reputazione tra i matematici europei.

Il barometro

L'esperimento del 1643 nacque da un problema pratico: le pompe aspiranti non riuscivano a sollevare l'acqua oltre una certa altezza. Torricelli ragionò che se l'aria avesse avuto un peso, l'atmosfera che premeva su un serbatoio aperto avrebbe sostenuto una colonna di liquido solo fino a una certa altezza. Il mercurio, circa tredici volte più denso dell'acqua, gli permise di testare l'idea su un banco di lavoro piuttosto che in un pozzo di miniera. La colonna si stabilizzò a circa settantasei centimetri, e lo spazio sopra di essa — il vuoto torricelliano — era vuoto.

Due rivoluzioni seguirono da un tubo di vetro. Il vuoto, che la fisica scolastica aveva dichiarato impossibile, si trovava ora su un tavolo a Firenze. E l'altezza della colonna variava con le condizioni, il che significava che la pressione atmosferica poteva essere misurata. La barometria, l'altimetria e le previsioni meteorologiche scientifiche discendono tutte da quel pomeriggio. Torricelli andò ancora oltre, fornendo la prima spiegazione scientifica di ciò che causa il vento: differenze di temperatura e densità nell'aria tra una regione e l'altra.

Matematica dell'infinito

La sua matematica era altrettanto audace. Avanzò il metodo degli indivisibili di Cavalieri, un antenato diretto del calcolo integrale. Calcolò l'inviluppo della famiglia delle traiettorie dei proiettili — la "parabola di sicurezza" oltre la quale nessun colpo può arrivare. Dimostrò formule di convergenza per le serie geometriche. E produsse l'oggetto che deliziò e inquietò i suoi contemporanei in egual misura: la tromba di Torricelli, in seguito chiamata Tromba di Gabriele, una forma con superficie infinita ma volume finito. Fu una dimostrazione che l'infinito non si comporta come l'intuizione insiste, e alimentò direttamente gli argomenti da cui emerse il calcolo.

La legge di Torricelli e l'officina

Stabilì anche la relazione oggi chiamata legge di Torricelli: il fluido che fuoriesce da un'apertura in un recipiente scorre a una velocità proporzionale alla radice quadrata della profondità del liquido sopra di esso — riconosciuto in seguito come un caso particolare del principio di Bernoulli, e la base dell'idraulica pratica. Accanto alla teoria, era un artigiano eccezionale, sviluppando tecniche per molare piccole lenti di vetro e costruendo telescopi e microscopi di qualità eccezionale. La sua formulazione del principio che regola il centro di gravità in equilibrio completa un fisico insolitamente completo.

Morte a trentanove anni

Torricelli morì a Firenze il 25 ottobre 1647, dieci giorni dopo il suo trentanovesimo compleanno, probabilmente di febbre tifoide. Quando le sue lezioni furono pubblicate nel 1715, portavano un'iscrizione che misurava la perdita con precisione: "Qui fiorisce un altro Galileo."

Perché Torricelli è importante

In appena cinque anni produttivi, consegnò alla fisica uno strumento, un vuoto, una legge dei fluidi e una manciata di risultati alla frontiera dell'infinito. Il barometro da solo lo avrebbe consacrato: rese l'atmosfera un oggetto misurabile piuttosto che una categoria filosofica, e aprì la linea di indagine che Pascal, Boyle e von Guericke avrebbero perseguito nella fisica dei gas. Il torr, il cratere lunare, l'asteroide e i sottomarini della Marina italiana che portano il suo nome rimandano tutti a un povero ragazzo di Faenza che notò che l'aria è pesante.