La fisica moderna e il suo valore culturale: problemi e sfide per la ricerca in didattica della fisica

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1 La fisica moderna e il suo valore culturale: problemi e sfide per la ricerca in didattica della fisica Olivia Levrini SIF, L Aquila,

2 E importante insegnare la fisica moderna a scuola per il suo intrinseco valore culturale Come rendere questa affermazione operativa?

3 1. Quali argomenti permettono di esplicitare il valore culturale che attribuiamo alla fisica moderna; 2. Quali problemi il nostro gruppo di ricerca in didattica della fisica sta affrontando affinché tale valore possa diventare patrimonio di studenti di scuola secondaria.

4 1. Il valore culturale della fisica moderna Ad esempio Le proprietà della velocità della luce e le loro implicazioni sulle concezioni di spazio e tempo; il principio di relatività e la messa in crisi del luogo privilegiato d osservazione; l indeterminazione, la messa in crisi del concetto di traiettoria e la probabilità non epistemica intrinseca nella definizione di uno stato quantistico (il principio di sovrapposizione quantistico); La complementarità e l irriducibilità della realtà nella sua totalità negli schemi linguistici; il concetto di misura in MQ e l inscindibilità tra oggetto e soggetto; l entanglement e la non-località; il paradigma della complessità, il concetti di proprietà emergente, l irriducibilità dei livelli di descrizione, ;

5 1. Argomenti per esplicitare il valore culturale della fisica moderna A. Marcano cambiamenti radicali nel paradigma epistemologico della fisica. B. Sono potenzialmente trasformabili in strumenti di pensiero /chiavi di lettura la cui significatività va ben oltre l ambito della fisica e ben oltre la scienza.

6 Sulla complementarità Dal Livre di Mallarmé a certe composizioni musicali esaminate [di Stockhausen, Berio], notiamo la tendenza a far sì che ogni esecuzione dell opera non coincida mai con una definizione ultima di essa; ogni esecuzione la spiega ma non la esaurisce, ogni esecuzione realizza l opera ma tutte sono complementari tra loro, ogni esecuzione, infine, ci rende l opera in modo completo e soddisfacente ma al tempo stesso ce la rende incompleta poiché non ci dà insieme tutti gli altri esisti in cui l opera poteva identificarsi. E forse casuale il fatto che tali poetiche siano contemporanee al principio fisico della complementarietà? U. Eco, Opera aperta, 1962

7 Su incertezza e educazione Le scienze, nel corso del XX secolo, ci hanno rivelato innumerevoli campi d incertezza. L insegnamento dovrebbe comprendere un insegnamento delle incertezze che sono apparse nelle scienze fisiche ( ), nelle scienze dell evoluzione biologica e nelle scienze storiche. Si dovrebbero insegnare principi di strategia che permettano di affrontare i rischi, l inatteso e l incerto e di modificarne l evoluzione grazie alle informazioni acquisite nel corso dell azione. Bisogna apprendere a navigare in un oceano d incertezze attraverso arcipelaghi di certezza E.Morin, I sette saperi necessari all'educazione del futuro, 2011

8 2. I problemi oggetto di ricerca relativi alla messa in cultura della fisica moderna: A. individuazione di temi e analisi della loro portata epistemologica e della loro significatività oltre la scienza (il ricercatore come critico scientifico, Levy- Leblond);

9 2. I problemi oggetto di ricerca relativi alla messa in cultura della fisica moderna: B. individuazione della forma da dare ai contenuti affinché la struttura stessa della conoscenza (e della sua presentazione in classe) sia veicolo significativo del valore culturale espresso dai contenuti (il problema cruciale della coerenza tra forma e contenuti affinché l imparare la scienza e sulla scienza si trasformi anche in un imparare dalla scienza).

10 Temi/concetti (forme di complessità) elevati a elementi strutturanti (1) Multi-prospettiva gli stessi contenuti di fisica moderna sono analizzati (fenomenologie) da diverse prospettive tra di loro complementari; (2) Multi-dimensionalità le diverse prospettive sono analizzate per le loro implicazioni concettuali, sperimentali, formali, ma anche per la loro portata epistemologica; (3) Longitudinalità la fisica moderna, nel corso del curriculum, è collocata in una dimensione storica globale, nella quale evoluzione significa ampliamento, revisione, cambiamento, ri-organizzazione dei paradigmi esplicativi delle teorie precedenti alla luce di nuovi fatti sperimentali e/o delle nuove teorie.

11 La relatività ristretta

12 La fisica quantistica

13 La termodinamica

14 Appropriazione e autenticità Far sì che le cose e le esperienze siano proprie, non vivendole alla maniera di chi si lascia portare da esse, ma al contrario assumendole all interno della propria personale progettualità.[ ] Appropriarsi della cosa vuol dire anche assumerla dentro il proprio progetto di esistenza. V. Mancuso, La vita autentica, 2009

15 Olivia Levrini Dipartimento di Fisica

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17 Sulla complementarità La vera lezione da imparare dal principio di complementarità, e che forse può essere tradotta in altri campi della conoscenza (come Bohr cercò di fare per tutto il corso della sua vita), consiste nel sottolineare la ricchezza della realtà, che straripa da ogni possibile linguaggio, da ogni possibile struttura logica. Ogni linguaggio può esprimere solo una parte, anche se con successo. Così la musica non è esaurita da nessuno dei suoi stili, il mondo del suono è troppo più ricco di ogni linguaggio musicale, che sia la musica esquimese, quella di Bach o di Schönberg; ma ogni linguaggio è una scelta, un esplorazione elettiva e in quanto tale possibilità di pienezza. Prigogine, Stengers, La nuova alleanza, 1981

18 Sulla storia Il cammino della storia dunque non è quello di una palla da biliardo, che una volta partita segue una certa traiettoria, ma somiglia al cammino di una nuvola, a quello di chi va bighellonando per le strade, e qui è sviato da un ombra, là da un gruppo di persone o da uno strano taglio di facciate, e giunge infine in un luogo che non conosceva e dove non desiderava andare. R. Musil, L uomo senza qualità, 1930

19 Sulla contingenza Io temo che Homo sapiens sia una cosa tanto piccola in un vasto Universo, un evento evolutivo estremamente improbabile nell ambito della contingenza. Il lettore può prendere questa conclusione come gli pare. Alcuni troveranno questa prospettiva deprimente; io l ho sempre considerata esaltante: una fonte insieme di libertà e di conseguente responsabilità morale S.J. Gould, La vita meravigliosa, 1989

20 La sfida: Entrare nella disciplina e nei dibattiti sui fondamenti, storia e filosofia...

21 ..e trasformarli in un territorio propriamente complesso, intelligibile e percorribile per gli studenti ma anche culturalmente significativo