Georg Simon Ohm: L'insegnante che misurò la resistenza

Nel marzo 1828, pochi mesi dopo la pubblicazione del libro che avrebbe finito per incidere il suo nome su ogni schema di circuito del mondo, Georg Simon Ohm si dimise dal suo posto al Gymnasium gesuita di Colonia. Il motivo non fu uno scandalo o una malattia. Fu che nessuno lì lo aveva notato. Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet era apparso l'anno precedente ed era stato, secondo la cortese formula, freddamente accolto. Ohm si aspettava che il libro lo sollevasse dall'insegnamento secondario. Invece, trascorse i successivi cinque anni senza una posizione adeguata.

Il curriculum di un fabbro

Nacque a Erlangen il 16 marzo 1789, nel margraviato di Brandeburgo-Bayreuth. Suo padre, Johann Wolfgang Ohm, era un fabbro che si era istruito a un livello sorprendentemente alto, e sua madre, Maria Elizabeth Beck, era la figlia di un sarto. Dei sette figli della coppia, solo tre sopravvissero fino all'età adulta: Georg Simon, sua sorella Elizabeth Barbara e suo fratello Martin, che divenne egli stesso un matematico. La madre morì quando Georg aveva dieci anni.

L'istruzione che contava avvenne a casa. Johann Wolfgang insegnò lui stesso ai due figli matematica, fisica, chimica e filosofia. Georg frequentò il Gymnasium di Erlangen dall'età di undici anni e, secondo tutti i resoconti, non vi imparò quasi nulla: esercizio mnemonico, scienza minima, un sistema notevolmente peggiore di quello che suo padre gestiva nell'officina. È un dettaglio che vale la pena tenere a mente, perché l'intera vita scientifica di Ohm fu condotta da un uomo a cui era stato insegnato a istruirsi da solo.

Tre semestri e un licenziamento

Entrò all'Università di Erlangen nel 1805 e scoprì rapidamente il lato sociale della vita studentesca. Suo padre, non impressionato, lo costrinse ad andarsene dopo tre semestri. Nel settembre 1806 ottenne un posto di matematica a Gottstadt bei Nydau, in Svizzera; nel marzo 1809 si trasferì a Neuchâtel come precettore privato per due anni. Prima di partire, il professore di Erlangen Karl Christian von Langsdorf gli diede il consiglio che diede forma a tutto ciò che seguì: smetti di cercare un curriculum e leggi Euler, Laplace e Lacroix per conto tuo. Ohm fece esattamente questo e tornò a Erlangen nell'aprile 1811 per ottenere il dottorato in ottobre.

L'insegnante errante

Il dottorato non gli portò quasi nulla. Insegnò brevemente matematica a Erlangen e se ne andò perché lo stipendio non lo sosteneva. Da gennaio 1813 insegnò matematica e fisica a Bamberg, prima in una scuola povera e poi, dal 1816, in una sovraffollata. Era, secondo l'espressione di un resoconto biografico, sovraccarico di studenti, trovando scarso apprezzamento per i suoi sforzi coscienziosi, e rassegnato alla probabilità di non sposarsi mai — motivo per cui si dedicò alla ricerca, in parte per mettersi alla prova e in parte per costruire un caso per un lavoro in un luogo più stimolante. La legge di Ohm era, in origine, una domanda di lavoro.

Il laboratorio di Colonia

La sua fortuna cambiò nel settembre 1817 quando entrò al Gymnasium gesuita di Colonia, che possedeva un laboratorio di fisica ben attrezzato. Lavorò su Lagrange, Legendre, Laplace, Biot, Poisson, Fourier e Fresnel. Quando gli giunse la notizia della scoperta di Ørsted del 1820 che una corrente devia l'ago di una bussola, aveva sia l'apparecchio che la matematica per farne qualcosa.

Il suo primo articolo, nel 1825, esaminava come la forza elettromagnetica prodotta da un filo diminuisca man mano che il filo diventa più lungo. Due ulteriori articoli nel 1826 fornirono il trattamento matematico, e qui Ohm fece la sua mossa intellettuale decisiva: modellò il flusso di elettricità attraverso un conduttore basandosi sull'analisi di Fourier del flusso di calore attraverso un solido. Il calore, nelle mani di Fourier, si muoveva da una temperatura alta a una bassa a una velocità determinata dalla conducibilità del materiale. Ohm propose che l'elettricità si comportasse allo stesso modo: una differenza motrice, un mezzo resistente, un flusso proporzionale.

Die galvanische Kette

La teoria completa apparve nel 1827 come Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet — il circuito galvanico elaborato matematicamente. Il suo risultato centrale viene ora insegnato a ogni scolaro: la corrente attraverso un conduttore è direttamente proporzionale alla differenza di potenziale applicata ai suoi capi, con la resistenza come costante di proporzionalità. Prima di Ohm, l'intensità elettrica era una qualità vaga; dopo di lui, era una quantità con un'equazione.

Il libro fallì. Parte del problema era Ohm stesso — introverso, poco legato, senza cattedra universitaria. Parte era il metodo: un trattamento fortemente matematico di un problema fisico non era di moda nella fisica tedesca dell'epoca, dove prevaleva uno stile più speculativo e filosofico. E parte era personale, sotto forma di figure influenti ostili, tra cui Georg Friedrich Pohl e Johannes Schultz. Ohm si dimise a Colonia nel marzo 1828 e aspettò.

L'orecchio, e finalmente una cattedra

Il riconoscimento arrivò prima dall'estero. La Royal Society gli conferì la Medaglia Copley nel 1841 e lo elesse membro straniero nel 1842; l'Accademia Bavarese lo fece membro a pieno titolo nel 1845; Berlino e Torino lo accettarono come membro corrispondente. All'epoca si trovava alla Scuola Politecnica di Norimberga dal 1833. Nel 1849 divenne curatore del gabinetto di fisica dell'Accademia Bavarese e docente a Monaco, e solo nel 1852 — due anni prima di morire — vi ricevette la cattedra di fisica.

Il suo lavoro tardo si rivolse al suono. Nel 1843 propose un principio di acustica fisiologica: che l'orecchio percepisce un tono musicale come un insieme di componenti armoniche pure costituenti. L'idea, nota come legge acustica di Ohm, fu un contributo reale ed è anche, come stabilito da lavori successivi, non del tutto vera. Il fisico August Seebeck espose ipotesi ingiustificate nella descrizione di Ohm dei toni di combinazione, e Ohm concesse il punto. Beiträge zur Molecular-Physik seguì nel 1849.

Perché Georg è chiamato genio

La qualità specifica in mostra è il trasferimento analogico — riconoscere che un problema risolto in un dominio è strutturalmente lo stesso di un problema non risolto in un altro. Fourier aveva già risolto la conduzione del calore. L'intuizione di Ohm fu che l'elettricità in un filo è lo stesso animale matematico: un flusso spinto da una differenza e ostacolato da una proprietà del mezzo. Fare tale identificazione richiedeva di mantenere due cose allo stesso tempo che i suoi contemporanei separavano solitamente — il delicato lavoro sperimentale di misurazione di correnti deboli attraverso fili di lunghezza variabile, e la matematica analitica continentale che aveva imparato da solo da Euler e Laplace su consiglio di Langsdorf. La fisica tedesca del 1820 non stava facendo questo. È esattamente per questo che il libro cadde con un tonfo.

Il contro-argomento merita il suo peso. La legge di Ohm non è una legge della natura nel modo in cui lo sono quelle di Newton; è una regolarità empirica che vale per una classe ampia e utile di materiali e fallisce per molti altri, e la formulazione stessa di Ohm poggiava su un modello fluido di elettricità che fu superato. Sbagliò sui toni di combinazione e dovette ammetterlo pubblicamente. La sua carriera fu, secondo ogni misura ordinaria, un lungo periodo di mediocrità scolastica interrotto da due anni produttivi in un laboratorio di Colonia. Ciò che sopravvive non è un corpo di lavoro ma una singola relazione — sebbene sia la relazione su cui tutta l'ingegneria elettrica è stata successivamente costruita, e avere ragione una volta a quella scala non è una piccola cosa.

Eredità

Ohm morì a Monaco il 6 luglio 1854 e fu sepolto nell'Alter Südfriedhof. Il suo nome divenne un'unità: l'ohm, simbolo Ω, è la misura SI della resistenza elettrica, e c'è un valido argomento secondo cui il nome di nessun altro fisico viene invocato così spesso da così tante persone che non saprebbero dire nient'altro su di lui. Il figlio autodidatta di un fabbro autodidatta finì come lo standard rispetto al quale ogni conduttore sulla terra viene misurato.