anno VIII n. 9 - settembre 1999

 ENERGIA PER TUTTI

Breve storia dell'energia
Una facile esposizione per capire tutto sull'energia

Proseguiamo con la presentazione di una serie di articoli divulgativi relativi al tema «energia».
Questa volta cercheremo di esporre una sorta di evoluzione storica dell’energia.
La prima forma di energia, il fuoco, è stata scoperta dall’uomo circa 300.000 anni fa. Da questa prima scoperta, attraverso varie tappe, si è arrivati all’energia nucleare. E il cammino continua ancora…

La scienza che studia le nostre remote origini si chiama paleoantropologia. È una scienza in continua evoluzione, nella quale nuove scoperte spesso ribaltano completamente ipotesi che sembravano certissime. Inoltre, non esiste ancora uniformità di pensiero tra gli scienziati che studiano questa materia, per cui quella che viene riferita qui di seguito è soltanto una delle tante ipotesi.
La comparsa dell’uomo sulla Terra si fa risalire a circa 5 milioni di anni fa. Non era certo l’uomo che conosciamo oggi, ma una specie di incrocio tra una scimmia e un uomo, che però cominciava a differenziarsi dalla scimmia. È stato chiamato Australopiteco, e si è estinto «appena» un milione di anni fa.
Il primo uomo con caratteristiche simili a quelle attuali fu l’homo abilis, (uomo abile). Risale a circa 2 milioni di anni fa, ed è chiamato con questo nome per la sua abilità nel fabbricare utensili. Dopo di lui, compare l’homo erectus, (uomo eretto); compare un milione e mezzo di anni fa, ma sopravvive come tipo fino a trecentomila anni fa. Infine, abbiamo l’homo sapiens, l’uomo attuale; dapprima, quello di Neanderthal, vissuto tra i 130.000 e i 35.000 anni fa; e in seguito, l’homo sapiens sapiens, comparso circa 100.000 anni fa, e tuttora vivente. La prima fonte di energia, secondo gli scienziati, è dovuta all’homo erectus, e quindi è stata scoperta oltre trecentomila anni fa. Secondo altri, la scoperta sarebbe più recente, e risalirebbe a circa 70.000 anni. Ma, ai fini di quello che stiamo trattando, la cosa non riveste molta importanza. È invece importante sapere che per alcuni milioni di anni l’uomo, ovvero i suoi antenati, non usava alcuna forma di energia se non quella delle proprie braccia, o di ciò che allora ne esercitava le funzioni. Possiamo immaginare, con qualche volo di fantasia, che, in questo lunghissimo cammino, cominciato 5 milioni di anni fa, siano esisititi alcuni esseri eccezionali che, con il loro spirito di iniziativa, hanno dato spinte decisive alla storia dell’umanità. Forse, uno di costoro ha scoperto la primissima fonte di energia e ha cominciato a comprendere a cosa poteva servire e come poteva essere utilizzata e migliorata. Possiamo suddividere la storia dell’energia in sette grandi tappe, e per scandire i tempi di questo lunghissimo cammino partiamo da un milione e mezzo di anni fa. Per un periodo di ben un milione e duecentomila anni, l’homo erectus ha vissuto a livello animale o poco più, senza costruirsi ripari o vestiti e dipendendo dagli animali stessi per tutto quello che gli occorreva. Finché, un giorno…
1^a tappa – L’uomo scopre il fuoco. Doveva certamente già conoscerlo, perché anche allora esistevano i fulmini, i vulcani e le autocombustioni, anche se non esistevano gitanti che fumavano nei boschi. Ma, in quel giorno di incerta collocazione nel tempo, l’uomo per la prima volta impara a innescarlo da solo, battendo una selce contro un minerale di ferro. Dev’essere stata un’immensa emozione per lui vedere scaturire, per la prima volta, una scintilla provocata da lui stesso, forse scoperta per puro caso. Quel fuoco non è soltanto la prima forma di energia sotto forma di energia termica, ma è anche la prima barriera artificiale contro le fiere. Al primo uomo che è riuscito ad accendere il fuoco se ne affianca un altro, che vuole proteggersi dai pericoli della natura come il freddo e le belve, poi un altro e un altro ancora: comincia un primo embrione di società organizzata, ma ancora nomade, perché non c’è ancora alcun motivo di rimanere fissi nello stesso luogo. Si va dove conviene andare e ci si ferma dove si sta meglio, dove è più facile e meno pericoloso cacciare o trovare prodotti della terra da mangiare; finché…
2^a tappa – L’uomo scopre l’agricoltura, nel 7.000 a.C. Nella Bibbia e nei Vangeli i paragoni che si riferiscono all’agricoltura sono numerosissimi. L’uomo comincia a rendersi conto che nella natura è presente un’energia che è in grado di motiplicare i vegetali, che può ricavare tanto prodotto da un piccolo seme. Molti, a questo punto, cominciano a trovare inutile il nomadismo, perché possono procurarsi il loro fabbisigno senza necessità di spostarsi troppo. Inoltre, le coltivazioni possono deteriorarsi o essere devastate dagli animali: conviene raccoglierle quando sono pronte e conservarle in recipienti di terracotta. Il lavoro da fare è tantissimo, occorre molta mano d’opera: quindi, occorre fare molti figli, perché sono una ricchezza e danno più di quanto richiedono. L’uomo diventa prolifico, sociale; nascono le prime comunità e le prime rudimentali città. Si comincia a scoprire che talvolta, unendosi, i pericoli sono fronteggiati più efficacemente. Si cominciano anche ad apprezzare le cose belle, e comincia a nascere qualche primitiva forma di arte. Per esempio, si scopre che i vasi di terracotta possono essere decorati utilizzando dei minerali di rame. E viene fatta un’altra eccezionale scoperta: con il calore il metallo, che sembra così difficile da lavorare, diventa lavorabilissimo! E così…
3^a  tappa – Nasce la metallurgia, all’incirca nel 4.000 a.C. È un periodo particolare, questo, nel quale cominciano ad essere applicati i primi processi della metallurgia, perché, almeno per quanto si riferisce alla nostra ricerca nel campo energetico, è singolarmente più lungo di quelli che lo precedono e lo seguono. Ma è un periodo della massima importanza, perché è proprio dall’inizio di questo periodo, dall’età del ferro in particolare, successiva all’età del bronzo, che comincia la storia dell’umanità così come noi la conosciamo. Nascono le prime specializzazioni tecniche, e il maschio comincia a pravalere sulla femmina nella società, mentre fino a quel momento era stata la femmina a primeggiare per la sua insostituibile funzione riproduttiva; nascono anche le prime suddivisioni del lavoro e le classi sociali; nasce la scrittura, con la quale si può cominciare a comunicare a distanza di spazio e di tempo, e inoltre si può catalogare, ricordare, e anche farsi ricordare dagli altri. È un periodo denso di avvenimenti, tra cui la nascita della schiavitù e l’inizio dell’era crsitiana, la scoperta che l’energia fornita da alcuni animali è superiore a quella umana, l’inizio dell’uso dell’energia dell’acqua e del vento per l’azionamento dei mulini…
4^a tappa – La testimonianza più antica sull’esistenza del mulino ad acqua è contenuta in un poema di Antipatro di Tessalonica, nel I sec. a.C. La testimonianza successiva, di Strabone, ci informa sul mulino ad acqua fatto costruire da Mitridate nel 65 a.C.: il mulino greco, scarsamente efficiente, fu però trasformato dagli ingegneri romani del I sec. d.C. nel modello «Vitruviano», più complesso costruttivamente, perché dotato di ingranaggi di trasmissione e riduttori. La potenza arrivava a 3 cavalli, equivalente a 2,2 kW. Il mulino ad acqua si diffonderà maggiormente dopo il III sec. d.C. come motore primario. Verso il 370, si parla addirittura della nave azionata dalla ruota a pale. In questo caso, non è l’acqua che fa muovere la ruota, ma viceversa. Un principio molto simile a quello del mulino ad acqua verrà usato per le turbine idrauliche.
5^a tappa – L’applicazione del vento come energia motrice risale addirittura alla preistoria, forse a 3.000-4.000 anni a.C., con la scoperta delle vele e della navigazione a vela. Ma dovranno passare alcune migliaia di  anni per scoprire che il vento è in grado di far girare anche le pale di un mulino. Il merito di aver introdotto il mulino a vento va agli Arabi, verso il 650 d.C. Sembra peraltro che lo sfruttamento del vento fosse già di uso corrente nel 400 d.C., limitatamente alla Persia e all’Afghanistan. L’inconveniente del vento è comunque quello di essere presente solo in modo discontinuo e imprevedibile, e l’uomo continua ad essere ancora fortemente soggetto alla natura e ai suoi capricci, finché, prima in Cina, poi in Europa…
6^a  tappa – Nasce la povere da sparo, agli inizi dell’anno 1.300 d.C. È la prima vera e propria energia di tipo artificiale, creata per sintesi, cioè mescolando tra loro sostanze naturali. Contrariamente alle altre forme scoperte fino ad allora, la polvere da sparo non esiste in natura, per cui è più un’invenzione che una scoperta. L’importanza di questa scoperta risiede nel fatto nuovo che in un duello ora non vince chi è più forte fisicamente, come è sempre avvenuto, ma chi è meglio attrezzato o più abile. Con un’arma da fuoco in mano, qualunque Davide potrà sconfiggere il suo Golia. Culturalmente, l’evento è di grandissima importanza, perché riabilita i deboli contro l’arroganza dei forti, e precorre la nuova organizzazione bellica dei popoli. La polvere da sparo può naturalmente essere impiegata in altri modi, non solo per uccidere altri uomini: può per esempio essere utilizzata per far saltare strati di roccia finora inattaccabili, o per rivelare i misteri del sottosuolo. E ancora, oltre che come esplosivo, può essere usata come propulsore per i proiettili di cannone. Occorrono quindi cannoni, e la siderurgia trova ora un altro sbocco inaspettato, il cui principio era già noto da qualche secolo: la fusione dell’acciaio. Ma occorrono enormi quantità di calore, e la legna delle foreste non ne fornisce a sufficienza. Inoltre, il legno può essere utilizzato per tanti altri scopi, ed è un vero peccato sciuparlo come combustibile. Così, nell’Europa settentrionale…
7^a  tappa – Nasce, verso il 1.600, l’utilizzazione del carbon fossile. e con il carbon fossile, nasce anche la produzione industriale, cioè una produzione su scala inaccessibile al singolo individuo. Si scopre l’energia contenuta nel vapor d’acqua, e viene inventata, nel 1.800, la macchina a vapore, ulteriore affrancamento dal lavoro fisico e dalle forze spontanee della natura. L’energia comincia finalmente ad essere incanalata secondo le esigenze del momento. Sembra quasi che l’uomo sia arrivato all’ultima scoperta possibile e che ormai non si possa andare oltre; invece, agli inizi del ventesimo secolo, ormai ai giorni nostri…
8^a tappa – Nasce l’utilizzazione del petrolio. I collegamenti diventano sempre più veloci, con l’automobile e l’aereo. La tarversata dell’Atlantico, che richiedeva dieci giorni e più, ormai richiede meno di una giornata, e questo incentiva sempre più gli scambi commerciali e culturali con popoli lontani. Ancora una volta, c’è chi sostiene che sia stato raggiunto il traguardo finale: in questo campo, non sono possibili ulteriori progressi. E invece, sia pure in modo tragico…
9^a tappa – Nel 1945, nasce l’energia nucleare. Dicevamo in modo tragico, perché purtroppo la prima applicazione di questa energia, come tutti ricordiamo, è stata per scopi distruttivi, ed è per questo soprattutto che ancor oggi il suo uso per scopi pacifici risveglia timori comprensibili, anche se spesso del tutto ingiustificati, perché derivanti da una non completa informazione sulla sua vera natura.
10^a tappa – La decima tappa non è stata ancora raggiunta. Ma sembra di poter dire che molto probabilmente sarà lo sfruttamento dell’energia di fusione nucleare, simile come origine a quella di fissione della 9a tappa, ma basata su un principio complementare. Gli esperimenti che si stanno facendo dei vari tipi di fusione (a confinamento magnetico, a confinamento inerziale e la fusione fredda) lasciano ben sperare per il futuro. Dalla scoperta della generazione di energia nucleare con la fissione sono passati cinquant’anni, cioè quanti ne sono passati tra 8a e 9a tappa, e questo contraddice il principio della progressiva concentrazione nel tempo delle grandi scoperte. Attualmente, moltissimi progressi si stanno facendo nei sistemi di trattamento delle informazioni (comunicazioni, informatica, telematica etc.), mentre ben pochi se ne stanno facendo nella scoperta di nuovi sistemi per produrre energia.
Questa breve storia è servita a dimostrare come progresso umano e scoperta di nuove fonti di energia siano andate di pari passo nel corso della storia dell’umanità. Con l’occasione, sono state citate anche molte applicazioni, cioè utilizzazioni dell’energia. Si tratta, naturalmente, di applicazioni elementari: il problema verrà approfondito quando si parlerà della politica dell’energia.
Giovanni Vitagliano

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