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Storia della scienza del colore | ||
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| La colorimetria è una fra le scienze meno note (in Italia per esempio non è ufficialmente oggetto di insegnamento né di ricerca) e costituisce un tipico esempio di ambito interdisciplinare, riguardando in modo principale l'ottica, la matematica, la fisiologia e la psicologia.
E' curioso notare come, forse proprio per questa sua particolare collocazione, la storia della colorimetria sia scritta da grandissimi scienziati noti soprattutto per i loro risultati in altri campi. Insomma, i grandi della teoria dei colori sono ancora più grandi in altre discipline . |
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Newton condusse gli esperimenti che lo portarono a scoprire la natura del colore quando aveva 24 anni, nel 1666. Inizialmente scrisse per i suoi studenti le Lectiones Opticae (1669-1671) gli appunti delle lezioni che teneva dalla cattedra Lucasiana, prestigiosa cattedra dell'Universito di Cambridge, fondata nel 1664 con i fondi di un lascito di Henry Lucas. La cattedra Lucasiana dalla sua fondazione ha ospitato 17 illustri docenti. Solo sei anni dopo, nella famosa lettera a Oldenburg del 1672, Newton rese pubbliche le sue scoperte. Oggi considerata un capolavoro della letteratura scientifica, la lettera è sobria e convincente, basata su pochi ma cruciali esperimenti. La parte riguardante il colore è la seconda, compendiata in 13 punti. La lettera a Oldenburg proponeva in realtà un nuovo modo di vedere la fisica, in cui si distingueva tra la fatti fisici oggettivi e apparenza soggettiva. Forse proprio per questo la teoria fu così aspramente criticata (per esempio da Robert Hooke, che la giudicava al massimo una ipotesi ingegnosa) che Newton decise di dedicarsi ad altro e di non pubblicare più nulla sull'argomento fino a che le acque non si fossero calmate. Ed infatti sarà solo dopo la morte di Hooke, nel 1704, che pubblicherà il trattato Optick, nel quale ripropone la sua teoria dei colori in un contesto deduttivo, secondo lui meno attaccabile dalle critiche. Nel frattempo, Newton si occupò di meccanica e del sistema del mondo e dopo anni di studi pubblicò i Principia Mathematica, una grande sintesi della fisica moderna sul modello galileiano, in cui la meccanica viene interpretata con leggi geometriche e in generale matematiche. Newton è da allora universalmente considerato come il principale artefice del passaggio dalla fisica aristotelica alla moderna fisica basata sulla matematica. In particolare è ricordato come lo scopritore del principio di gravitazione universale. I suoi studi di ottica, pur fondamentali, sono passati in secondo piano e ancora più dimenticato è il suo modello di percezione del colore, che, se viene ricordato, lo è solo in chiave pittoresca e in modo dogmatico (per esempio viene ripetuto che secondo lui i colori sono sette, in analogia con le note musicali e il suo cerchio dei colori viene confuso con una ruota colorata da far ruotare attorno ad un asse, come faceva Maxwell). Newton, il fondatore della colorimetria, è ricordato dalla storia scientifica come lo scopritore del principio di gravitazione universale. |
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Uno dei grandi crucci di Newton nel rispondere alle critiche sulla teoria dei colori, era che i suoi avversari non riconoscevano che, a partire da alcune ipotesi, le conclusioni che Newton ne traeva erano puramente matematiche e non erano il risultato di interpretazioni. Gli esperimenti semplicemente rendevano apparenti queste proposizioni. Secondo lui la teoria dei colori era un modello matematico, rigide conseguenze tratte da alcuni fatti di base. Newton tuttavia non spiegò mai bene quali erano questi fatti ipotizzati e in quale modo venivano tratte le conseguenze. Nelle inedite Lectiones Opticae Newton aveva espresso la sua proposta di esprimere matematicamente le proprietà degli oggetti fisici e aveva denunciato la scarsa audacia dei matematici in questo senso. Il modello matematico della teoria dei colori di Newton fu messo a punto nel 1854 da Hermann Grassmann, un matematico tedesco. Anche in questo caso, Grassmann è diventato famoso non tanto per questo lavoro, ma soprattutto per aver fondato l'algebra lineare. Nel 1844 Grassmann pubblica, all'età di 35 anni, Die lineale Ausdehnunglehre (La teoria dell'estensione lineare), la sua opera principale. A causa della novità dei contenuti e della particolare notazione, oltre che della generalità e del rigore della presentazione, l'opera era difficile da leggere e non ebbe fortuna. Contribuì a questo anche il fatto che Grassmann cercava di spiegare, oltre ai risultati, anche le motivazioni delle sue ricerche. Ora, come dice Albert C. Lewis la normale pratica matematica consisteva, e ancora ampiamente consiste, nel presentare i risultati in modo formale e di indicare le motivazioni con una nota informale, o addirittura di non indicarle e quindi Grassmann, cercando di essere più chiaro, usava uno stile estraneo ai matematici del tempo, che infatto lo ignorarono. Il libro ebbe scarsa diffusione e le copie rimaste presso l'editore andarono al macero. Ma Grassmann non demorde. Riscrive completamente la sua opera (la seconda edizione apparirà nel 1861) omettendo completamente l'introduzione filosofica e pedagogica, e presentando i risultati con lo stile euclideo della definizione, teorema e dimostrazione. Contemporaneamente cerca esempi di applicazione della sua teoria e nel 1853 scrive a Möbius Ho recentemente scoperto una interessante applicazion del calcolo baricentrico nel campo dell'ottica ed ho presentato un articolo ai Poggendorff's Annalen. In esso deduco matematicamente da pochi postulati una regola per la mescolanza dei colori che Newton ha presentato nella sua Opticks come regola empirica adeguatamente in accordo con l'esperienza... L'unico articolo di Grassmann sui colori era quindi legato alla possibilità di trovare esempi reali per la sua Ausdehnungslehre, che rimaneva il suo pensiero centrale e che voleva presentare come metodo geometrico per studiare le leggi della natura. La regola del baricentro, già enunciata da Newton a proposito dei colori, e già presentata da Grassmann come applicazione della sua teoria (e anche da Möbius in una forma un po' diversa), costituisce il collegamento tra i colori e la teoria di Grassmann. C'aè ancora da notare una particolare analogia tra la teoria dei colori di Newton e la teoria dell'estensione di Grassmann: ambedue furono accolte sfavorevolmente all'inizio (per Newton la New Theory about Light and Colours, per Grassmann la prima edizione del 1844 della Ausdehnungslehre); ambedue gli autori se la presero a male e decisero di riscrivere la presentazione in una seconda forma meno attaccabile (per Newton fu l'Opticks del 1704, per Grassmann la seconda edizione del 1861 della Ausdehnungslehre). Ma oltre a questo nel 1877, l'anno della sua morte, Grassmann pensò che il mondo potesse essere pronto per la versione originale del 1844 e la fece ripubblicare. A Grassmann, quale iniziatore dell'algebra lineare, si deve anche il concetto di dimensione (in senso moderno) di uno spazio e di dipendenza lineare, presente nella fondazione stessa della teoria dell'estensione. ueato concetto avrà un significato particolarmente importante nel corso dei successivi avvenimenti in colorimetria. Grassmann, il padre del modello matematica della visione dei colori, è ricordato dalla storia scientifica come il fondatore dell'algebra lineare. |
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Il fondamentale articolo di Grassmann sulla teoria dei colori inizia con una garbata critica ad un lavoro di Helmholtz, che accetta la critica e rivede, in parte, le proprie posizioni. Helmholtz, nato nel 1821, era considerato in Germania il bambino prodigio delle scienze naturali. Uno dei più versatili uomini della scienza moderna, Helmholtz contribuì all'avanzamento di diverse discipline. Oltre alla teoria dei colori, la medicina, biologia, matematica, fisica teorica e altre. Nel campo della teria dei colori, ad Helmholtz si devono diverse prese di posizione ed esperimenti. Tra le più importanti sono la prima revisione del cerchio cromatico, la distinzione tra miscele additive e sottrattive di colori, la distinzione degli aspetti oggettivi e soggettivi del colore. Helmholtz tuttavia passa alla storia della scienza come il primo a formulare in senso generale il principio di conservazione dell'energia. |
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Non ancora quindicenne Maxwell pubblica (sulle Transactions della Royal Society di Edinburgo) un saggio sul tracciamento di curve ovali. A 16 anni entra all'università e studia matematica, chimica, fisica e filosofia. Il suo primo lavoro sulla teoria dei colori è del 1855, il primo anno dopo il diploma in matematica conseguito a Cambridge (quello fondamentale per cui ottiene anche la Rumford Medal della Royal Society di Londra è del 1860). Nello stesso anno in cui pubblicava il primo lavoro Maxwell legge davanti alla Cambridge Philosophical Society la prima parte di On Faraday's lines of force, che è la prima grande memoria di Maxwell sull'elettromagnetismo. Le linee di forza elettriche e magnetiche gli permettono di ricavare in base a considerazioni puramente geometriche una rigorosa teoria matematica dei fenomeni fondamentali dell'elettricità e del magnetismo. |
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