La magia in punta di dita. Dalle sfere di zolfo al touchscreen

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  • 24-11-2016
  • di Francesco Grassi
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Otto von Guericke e l'esperimento della sfera di zolfo
Se idealmente avessimo ibernato un nostro amico negli anni ‘70 riuscendo a riportarlo oggi allo stato cosciente nel mondo reale, potremmo farci una buona idea della ‘magia’ che c’è intorno a noi osservando le sue reazioni ed emozioni di fronte a quello che per noi è banale quotidianità. Non ci facciamo più caso, siamo circondati da prodotti tecnologici stupefacenti ma normalmente non ne conosciamo i principi elementari di funzionamento, né ci stupiamo di come possano avvenire delle cose così spettacolari sotto i nostri occhi o sotto le nostre dita. Abbiamo interiorizzato gesti che sono ormai naturali e scontati a tal punto che ci succede di eseguirli anche in contesti in cui non hanno senso; un mio amico ha tentato un paio di volte di fare uno zoom su una fotografia cartacea prima di rendersi conto che non aveva in mano uno smartphone. Ecco, quante volte abbiamo usato un touchscreen? Qual è la magia che ci consente di allargare e restringere a piacimento un’immagine sullo schermo di quell’oggetto così presente nelle nostre mani in ogni momento della giornata?

Otto von Guericke, nato a Magdeburgo in Germania nel 1602 e morto nel 1686, fu politico, giurista e anche fisico. Divenne famoso per la creazione della prima pompa pneumatica per creare il vuoto e dunque per il relativo esperimento degli emisferi di Magdeburgo in cui una coppia di emisferi di rame, fatti combaciare lungo i bordi in modo da realizzare una sorta di palla, non riuscivano ad essere separati nemmeno con la forza di schiere opposte di cavalli dopo aver sottoposto la sfera di rame all’azione della pompa per creare il vuoto pneumatico all’interno. Questo esperimento è interessante perché si inserisce in un contesto storico-scientifico in cui si scontravano i pienisti, secondo i quali valeva il principio aristotelico per cui “natura abhorret a vacuo” cioè la natura rifiuta il vuoto, e i vuotisti secondo i quali il vuoto poteva esistere in natura ed era possibile crearlo.

Ricordiamo qui von Guericke perché in quegli anni costruì una delle prime macchine in grado di separare le cariche elettriche creando in sostanza uno dei primi generatori elettrostatici capace di separare le cariche attraverso lo sfregamento di una sfera di zolfo. Egli descrive questo esperimento[1] nel suo manoscritto dal titolo Experimenta nova, ut vocantur, Magdeburgica, de vacuo spatio pubblicato nel 1672, non essendo ben consapevole del perché si verificasse quello che aveva osservato e di come utilizzarlo.

Anche a partire da quei prodromi, le conoscenze nel campo dell’elettricità e circa il modo di accumulare cariche elettriche attraverso diversi dispositivi sono andate avanti fino a concretizzarsi nel componente elettronico noto come condensatore, costituito nella sua forma più tipica da due piastre rettangolari separate da un isolante, le quali, sottoposte ad una determinata tensione elettrica, riescono ad immagazzinare cariche sulla loro superficie. Se si riesce a variare in qualche modo il numero delle cariche presenti sulle piastre, la tensione elettrica di quel condensatore varierà ed è proprio questa la ‘magia' che usano i nostri smartphone per capire dove mettiamo le dita. Per semplificare, immaginiamo che sotto la superficie del vetro ci siano tanti piccoli condensatori microscopici disposti alla stessa distanza per file e per colonne, fino a creare una matrice fitta di condensatori ognuno disposto in un punto ben specifico sotto il vetro.

Sulle nostre dita ci sono normalmente delle cariche elettriche. Quando appoggiamo la punta del nostro dito in un punto specifico sul vetro dello smartphone stiamo creando una variazione delle cariche elettriche in corrispondenza proprio di uno dei condensatori microscopici disposti al di sotto, inducendo di conseguenza una variazione della sua tensione elettrica rilevata dal dispositivo, che può dunque individuare quale punto dello schermo è stato toccato.

Se invece usiamo sullo schermo del materiale che non ha cariche elettriche sulla superficie, ad esempio dei guanti che sono isolanti, ecco che la magia non può avvenire più.

Questo tipo di approccio per realizzare un touchscreen viene chiamato capacitivo perché è riferito all’uso del condensatore e alla sua capacità elettrica, la caratteristica che tiene conto di quanto è in grado il componente di immagazzinare cariche elettriche. Non è l’unico approccio utilizzato per rendere touch una superficie anche se è quello ormai più diffuso nei nostri dispositivi. Quando tocchiamo quindi uno smartphone approfittiamone per riflettere sulle magie che la scienza riesce a regalarci, grazie all’evoluzione dei risultati conseguiti da tanti ricercatori nell’arco di molti anni. Quando poi veniamo a conoscenza di scoperte scientifiche che oggi ci paiono avere poco senso o utilità, ripensiamo a Otto von Guericke con la sua sfera di zolfo, uno degli innumerevoli pionieri dei moderni dispositivi smart e immaginiamo che fra qualche centinaio di anni i nostri posteri useranno inconsapevolmente dispositivi tecnologici basati sugli stessi risultati scientifici che, embrionali creatori di magie del domani, oggi ci possono far sorridere.

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