Ultima scoperta della fisica: la teoria della spiegazione quasi perfetta
Il principio di azione minima, un'idea fondamentale della fisica, ha spiegato vari fenomeni, dalla dinamica planetaria alla curvatura della luce, fino alla teoria quantistica. Questo principio, che suggerisce che la natura sceglie sempre il percorso che rende una quantità chiamata "azione" stazionaria (solitamente minimizzata), affonda le sue radici nei contributi di diversi scienziati di spicco.
Il concetto fu proposto per primo dal matematico Pierre Fermat, che presentò il principio di minima tempo di Fermat. Questo principio suggeriva che la luce segue il percorso che richiede il minor tempo, anche se non è la distanza più breve. Tuttavia, fu Johann Bernoulli che fece un passo significativo nello sviluppo del principio di azione minima. Egli fornì una soluzione al problema del brachistocronico, una sfida posta da Bernoulli stesso, che richiedeva il percorso più veloce per far scivolare una palla lungo una rampa dal punto A al punto B. La soluzione, una curva cicloide, gettò le basi per il principio di azione minima.
Successivamente, Lagrange fornì una prova generale del principio, collegandolo alle equazioni del moto e alle leggi di Newton. Egli dimostrò che il percorso effettivo seguito da un sistema rende l'azione stazionaria (solitamente minima), dove l'azione è un integrale nel tempo della differenza tra energia cinetica e potenziale.
Euler migliorò la base matematica del principio di minima azione, rendendolo applicabile a percorsi continui e orbite planetarie. Questo miglioramento permise al principio di azione minima di essere applicato ampiamente in fisica, semplificando molti problemi e fornendo un modo profondo ed elegante per comprendere l'universo con un singolo principio.
Maupertuis contribuì anche allo sviluppo del principio, proponendo che la natura minimizza una quantità chiamata "azione", che combina massa, velocità e distanza percorsa. Questa proposta ulteriormente consolidò il principio di azione minima come uno strumento potente in fisica.
Oggi, il principio di azione minima funziona per la luce, le particelle, i pianeti e persino i campi. Esso connette fenomeni diversi in un unico quadro, alla base dei tentativi di unificare tutte le forze e le particelle in una "teoria di tutto". Il principio di azione minima è il più vicino a una legge universale che descriva tutto in fisica, rendendolo un pilastro della fisica moderna e della meccanica quantistica.
Nonostante la sua iniziale mancanza di rigore matematico e giustificazione chiara, il principio di azione minima è stato ben accolto e ampiamente adottato dalla comunità scientifica. La sua capacità di semplificare problemi di fisica complessi e fornire un principio unificante per vari fenomeni continua a farlo un strumento prezioso nella nostra comprensione dell'universo.
