Matematica e fisica, una classe di concorso che nasce e si sviluppa secondo l’intreccio dell’analisi e della meccanica di Lagrange. La classe di concorso A027, denominata matematica e fisica, è tra gli insegnamenti più importanti soprattutto nell’istruzione liceale, ma la troviamo anche, in misura più limitata nell’istruzione tecnica e professionale.
Tale classe di concorso è riferita solamente alla scuola secondaria di secondo grado, non c’è cenno di matematica e fisica nella secondaria di primo grado, dove invece c’è la classe di concorso A028 denominata matematica e scienze.
La storia della matematica e fisica nasce da lontano, trovando un senso puramente didattico nell’intreccio tra le discipline della matematica e della fisica, quello che potremmo definire, con un linguaggio ottocentesco, l’intreccio dell’analisi matematica e della meccanica di Lagrange.
In buona sostanza con la riforma della scuola, voluta nel 1923 da Giovanni Gentile, la matematica e fisica liceale e non più quella dell’istruzione tecnica e laboratoriale, prende inizio anche con un corso di laurea che mette insieme le due discipline in senso teorico, didattico e applicativo.
Questa classe di concorso, anche se ha più volte cambiato codice meccanografico, resta dopo oltre un secolo, una tra le classi di concorso più importanti dell’istruzione liceale.
I matematici e i fisici del ‘900
Il secolo scorso, proprio quello della riforma Gentile, è emblematico per l’importanza di personaggi di elevata cultura matematica e fisica, che hanno di fatto supportato l’importanza dello studio trasversale della matematica con la fisica.
La matematica italiana, proprio a cavallo tra fine ‘800 e particolarmente nel ‘900, ha avuto nomi del calibro di Luigi Cremona, Corrado Segre, Enrico Betti, Luigi Bianchi, Vito Volterra, Guido Castelnuovo, Federigo Enriques, Tullio Levi-Civita, Francesco Severi , ma anche la grande fisica italiana, proprio a partire dai cosiddetti ragazzi di “via Panisperma”, ha tra le sue fila fisici di altissimo livello come Enrico Fermi, Emilio Segré, Ettore Majorana, Bruno Pontecorvo, Franco Rasetti, Edoardo Amaldi.
Questo è il terreno fertile della cultura matematica e fisica italiana, dalla quale germoglia e si rafforza con assoluta convinzione la cultura didattica che vede le due importantissime discipline unite sia nel metodo di insegnamento, ma anche nell’opportuna trasversalità del loro intreccio contenutistico e applicativo.
Lo studio della matematica e della fisica nel senso voluto dal prof. Tullio Levi-Civita che oltre la matematica pura, studia e approfondisce numerosi temi di matematica applicata e in particolare, si specializza nello studio del calcolo tensoriale e della relatività generale einsteniana.
Un bravissimo allievo di Levi-Civita, il prof. Giovanni Lampariello, vincitore di cattedra di meccanica razionale nel 1939 presso l’università di Messina, formò numerosi allievi nel suo dipartimento di Fisica-Matematica presso l’Università Peloritana.
I professori Giovanni Carini e Giovanni Crupi, allievi di notevole spessore del prof. Lampariello, formarono una generazione di docenti liceali, proprio con il metodo didattico generato nel dipartimento di fisica-matematica.
Tra gli scritti del prof. Giovanni Crupi, accademico di elevato livello di meccanica razionale, c’è il testo: “Il laboratorio fisico-matematico di Giovanni Lampariello”, Atti dell’Accademia Peloritana dei Pericolanti. Classe di scienze fisiche, matematiche e naturali, Vol. 75, Edizioni Scientifiche Italiane, Napoli, 2001.
Il teorema di Lagrange e l’applicazione fisica
Nel programma scolastico dell’ultima classe del Liceo Scientifico, nella parte riferita ai teoremi del calcolo differenziale, ovvero i teoremi di Fermat, Rolle, Lagrange e Cauchy, in particolare il teorema di Lagrange trova, oltre al suo significato geometrico, una importante applicazione pratica nella cinematica del moto vario di un punto materiale che si sposta da un punto A a un punto B in un certo intervallo di tempo. In buona sostanza, già dal periodo di Lagrange, cioè a cavallo tra il 1700 e il 1800, l’idea dello studio dell’analisi matematica, applicata alla geometria e alla fisica, era già nota in Italia, ma tali applicazioni erano più studiate nell’istruzione tecnica o universitaria, piuttosto che nella formazione scolastica liceale.
Solo attraverso la riforma voluta da Giovanni Gentile, la matematica e fisica prende sostanza, come metodologia formativa, all’interno dei percorsi ginnasiali e liceali. Oggi il Teorema di Lagrange trova applicazione per esempio nel calcolo della velocità istantanea e della velocità media nei tratti autostradali.
Si tratta di una applicazione fisica volta a rilevare la velocità media delle autovetture in tratti autostradali con i rilevatori “Safety Tutor” e potere sostenere che almeno una volta, nel tratto monitorato, ci sarà un istante in cui la velocità istantanea avrà uguagliato necessariamente quella media.
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