SPECIFICITA' DELLA CHIMICA

 

Giovanni Villani

Istituto di Chimica Quantistica ed Energetica Molecolare del CNR, Pisa

villani@icqem.pi.cnr.it

 

Il problema della specificità della chimica si connette al problema generale della specificità delle singole discipline scientifiche e della loro riducibilità o meno ad un’unica scienza che spiega il molteplice e complesso mondo con le semplici particelle elementari e le loro interazioni.  Celebre era stata la frase di Pierre Simon de Laplace [1749-1827] “Un intelligenza che conoscesse ad un dato istante tutte le forze in natura e la posizione di ciascuna entità in essa, se avesse il potere di sottoporre tutta questa conoscenza ad analisi, sarebbe capace di contenere in una singola formula i movimenti di tutte le cose, dal più grande corpo fisico nell’universo al più leggero atomo: niente sfuggirebbe alla sua comprensione, e il futuro, esattamente come il passato, sarebbe subito presente davanti ai suoi occhi” [1].  Tale idea generale, nota in campo filosofico col nome di riduzionismo, è stata a lungo considerata vincente, sia in ambito scientifico che in quello filosofico.  Nel XX secolo, accanto a questa posizione, si è andata sviluppando l’idea di un mondo organizzato per livelli di complessità, sicuramente connessi, ma non riducibili gli uni agli altri.  In questa ottica, ogni livello utilizza gli oggetti e le proprietà di quel livello di complessità per spiegare eventi sia di quel livello di complessità che di altri livelli.  Nel caso specifico della chimica, il livello di complessità è quello microscopico degli atomi e delle molecole e quello macroscopico delle sostanza pure.  Va precisato che, sebbene il chimico non fa nessuna differenza tra un atomo ed una molecola che reagiscono, tuttavia gli atomi non sono certo il principale interesse dei chimici.  È, infatti, senz’altro l’esplosivo mondo molecolare, con tutta la ricchezza e la varietà che esso comporta, il vero oggetto centrale della chimica [2,3].  Sebbene la chimica non nasca con l’ipotesi atomica/molecolare, ma con l’individuazione delle proprietà e delle trasformazioni delle sostanze macroscopiche pure, oggi l’aspetto caratterizzante della chimica è l’utilizzo dei due piani: macroscopico e microscopico.

 

Due sono gli aspetti che vogliamo evidenziare.  Da un lato, il momento storico, individuato tra la fine del XVIII e l’inizio del XIX secolo soprattutto con le personalità forti di Lavoisier e Dalton, in cui si forma il paradigma concettuale su cui ancora oggi si coniuga la chimica.  Dall’altro, la differenza tra l’attuale spiegazione fisica e tra quella chimica.  Iniziamo dal punto di vista storico.

 

La chimica, come noi oggi la intendiamo, è nata come scienza moderna alla fine del XVIII secolo con l’opera di Antoine-Laurent Lavoisier [1740-1794].  A questo parto ha sicuramente contribuito la fisica, già stabilmente formata da un secolo e mezzo, ed i contatti di Lavoisier con i fisici della sua epoca erano forti e permanenti.  Tuttavia la chimica, già dalla sua nascita, si strutturò su di un approccio epistemologico al mondo materiale diverso, e si potrebbe dire opposto, a quello della fisica.  Lavoisier, infatti, in questo contesto è importante soprattutto per la trasformazione che apportò al concetto di elemento chimico.  Con la sua definizione operativa di questo concetto si ottennero trentatre elementi, l’inizio di un mondo plurale, irriducibile ad un semplice.  Un altro momento fondante per la chimica fu quello che, poco dopo Lavoisier, vide la nascita dell’atomismo di John Dalton [1766-1844], non a caso considerato padre dell’atomismo moderno.  Anche lui, come Lavoisier si mosse lungo il piano della pluralità della materia elementare, ritenendo che vi fossero tanti tipi di atomi qualitativamente differenti quanti erano gli elementi di Lavoisier.

 

Il principale modello di spiegazione fisica è quello nomologico-deduttivo descritto da Hempel e Oppenheim nel 1948 [4].  Secondo questo modello il fenomeno empirico – l’ explicandum – è spiegabile in termini di un explicans, formato da leggi naturali e da condizioni iniziali.  La spiegazione chimica, invece, è fatta per enti (atomi, molecole/elementi, composti) e non per leggi: il comportamento della materia e le sue modificazioni, si spiegano in termini della presenza e delle proprietà dei costituenti.  Questo tipo di spiegazione, che è legato alla storia di tale disciplina, è stato chiamato batogeno da Halbwachs [5] nel 1970.

 

La spiegazione per enti e quella per leggi creano due approcci diversi, che possiamo chiamare fisico e chimico, allo studio scientifico della materia.  Tanto la spiegazione fisica che quella chimica, la prima per leggi e la seconda per presenza e proprietà di enti, sono due modi generali di spiegazione.  Un fatto singolo, unico, va sempre connesso ad altri per essere “spiegato”, cioè capito.  La connessione avviene sempre per inclusione dei singoli in dei “gruppi”, siano essi creati tramite leggi (tutti gli a sono b) o tramite l’evidenziare proprietà collettive, come fa la chimica.  Il raggruppare i singoli in classi non annulla le individualità dei singoli, ma consente di “capire” le proprietà comuni a più enti individuali.  Questo è particolarmente evidente nel caso degli elementi per la tavola periodica e per i composti per le serie omologiche chimiche (alcoli, alcheni, ecc.).  Questo duplice approccio (fisico e chimico) è lo stesso che si usa nello studio dei fatti umani. Anche in questo caso, ogni azione è unica ed è compiuta da un soggetto unico.  Tuttavia se ci si fermasse a ciò non si potrebbe “spiegare” nessun comportamento umano, né singolo né collettivo.  Perché si è fatta la tale cosa e non la tale altra?  Perché è accaduto il tale fatto?  Solo cercando leggi generali di comportamento, eventualità poco riuscita, e che rappresenta un approccio di tipo fisico di difficile applicazione ai fatti umani e sociali, o raggruppando gli individui in insiemi strutturati (buoni e cattivi, classi, popoli, nazioni, ecc.) ed utilizzando poi le proprietà di questi insiemi, insomma un approccio di spiegazione di tipo chimico, si possono spiegare le azioni umane.  Come conseguenza di ciò, la chimica, che da sempre usa una tale spiegazione “per enti”, può rappresentare un modello di spiegazione per le scienze umane e sociali, molto più della fisica.

 

 

1. P. S. Laplace, Essai philosophique sur le probabilités, Parigi 1814.

2. G. Villani, La chiave del mondo. Dalla filosofia alla scienza: l’onnipotenza delle molecole, CUEN, 2001, in stampa, capitolo 11.

3. G. Villani, in Molecole. La chimica oggi: filosofia, storia e ricerca avanzata, autori vari, a cura di G. Villani, CUEN, 2001.

4. C. G. Hempel, P. Oppenheim, Studies in the logic of explanation, Philosophy of Science, 1948, 15, 156.

5. F. Halbwachs, Colloque de l’academie international de la filosophi des sciences avec le concours du centre internatioal d’epistemologie geetique, Geneve 25-29 sett. 1970.