Boyle, Robert (1627 - 1691)

I. La vita e l’opera scientifica

L’importanza di Robert Boyle, noto principalmente come l'autore della legge empirica di Boyle e Mariotte che regola la pressione e il volume dei gas, sta soprattutto nell'aver dato inizio alla transizione dall'alchimia alla chimica moderna. Egli fu uno scienziato dai molteplici interessi e maturò una visione del mondo profonda e complessa, nella quale il suo spirito sperimentale di ispirazione galileiana si conciliava con l'idea cristiana della fede in un Creatore, quale massimo Artefice della bellezza e della complessità della natura.

Robert Boyle nacque a Lismore, in Irlanda, il 25 gennaio del 1627. Era il settimo figlio maschio e l'ultimo di quattordici figli di Richard Boyle, conte di Cork. Suo padre, come gli altri aristocratici di religione protestante, si assicurò che i suoi discendenti ricevessero un’educazione ispirata a princìpi calvinisti. Dal 1635 al 1638 studiò all'Eton College, assieme a suo fratello Francis, sotto la tutela di Sir Henry Wotton, intimo amico del conte. Successivamente la sua educazione fu affidata alla cura di un tutore, Marcombes, un gentiluomo francese che impartì ai due ragazzi lezioni di logica e di retorica, così come di algebra e geometria. A partire dal 1639 compì una serie di viaggi in Europa, visitando la Francia, la Svizzera e l'Italia. La visita alle città italiane, in particolare, fu per lui particolarmente significativa, ed ebbe una profonda influenza sulla sua formazione. Mentre ancora si trovava in Italia, Boyle venne informato dello scoppio della Grande Ribellione irlandese, e dei danni che essa aveva arrecato alle finanze del conte di Cork, per cui dovette annullare il previsto viaggio in Francia e ritornare in Irlanda. Di ritorno in patria si stabilì a Stalbridge Manor, nel Dorset, dove passò gran parte dei dieci anni successivi. In Irlanda ritrovò la sorella Catherine, che nel frattempo aveva sposato un ricco nobiluomo, Lord Ranelegh.

Lady Ranalegh introdusse Boyle nei più importanti circoli politici e sociali ed egli entrò in contatto con le personalità più influenti del luogo. Proprio grazie a tali influenti amicizie, Boyle conobbe Samuel Hartlib, ed entrò a far parte di un gruppo di studiosi, che avevano stretti contatti con filosofi e scienziati sia inglesi che del continente europeo. Le discussioni che si tenevano tra i frequentatori del circolo riguardavano una grande varietà di argomenti e spaziavano tra tematiche riguardanti la chimica, la fisica, l’astronomia, la meccanica, la medicina. Inoltre si discuteva di filosofia della scienza, ponendo particolare enfasi sulla necessità di introdurre nuovi metodi di ricerca scientifica, basati sulla pratica sperimentale. Frequentando il circolo di Hartlib, noto come l’Invisible College, Boyle cominciò ad interessarsi di chimica, e maturò la convinzione che oltre all'utilità pratica, gli esperimenti scientifici potevano condurlo ad una conoscenza più profonda di Dio e della natura.

Intorno al 1650, Boyle installò un laboratorio nella sua residenza, svolgendovi alcuni dei suoi primi esperimenti e dedicandosi allo stesso tempo alla lettura di scritti riguardanti la filosofia naturale e la teologia, componendo tra l'altro i suoi primi saggi morali ed articoli di argomento scientifico. L'entusiasmo per la conoscenza sperimentale acquisito in questo periodo rimarrà un aspetto caratteristico della sua attività scientifica per tutto il resto della sua vita. Pur essendosi stabilito in Irlanda fino al 1654, durante questo periodo compì alcuni viaggi, recandosi nel 1648 nei Paesi Bassi. Dai suoi scritti traspare che, per quanto riguarda la chimica, egli trasse molte informazioni da Clodius e dall'empirico Strike e proprio a questi anni risale la sua prima pubblicazione, intitolata An invitation to a free and generous communication of secrets and receipts in physics (1655).

Incoraggiato dagli inviti insistenti di John Wilkins, rettore del Wadham College, alla fine del 1655 Boyle si stabilì ad Oxford, partecipando attivamente alle riunioni dello stesso College dedicate alle ricerche sperimentali. Qui rafforzò la sua passione per le scienze sperimentali ed entrò a far parte di quel circolo di studiosi, guidati da Wilkins, che fonderanno nel 1660 la Royal Society. Ad Oxford Boyle trovò un ambiente molto stimolante dal punto di vista scientifico e fu ben presto riconosciuto come uno dei più autorevoli studiosi del luogo. Fu questo un periodo particolarmente intenso: egli poté completare numerosi libri su svariati argomenti, sia scientifici che filosofici, che tracciarono le linee guida della sua successiva carriera intellettuale. Il metodo scientifico adottato fin d’allora da Boyle ricalcava pienamente il metodo empirico difeso dalla Royal Society. Ben presto i suoi scritti cominciarono ad essere noti in tutta Europa, anche perché lo stesso autore si curava di tradurne la maggior parte in latino, in modo da renderli accessibili alla comunità scientifica internazionale. La fama di Boyle a quel tempo divenne tale che uno dei suoi editori affermò che egli era conosciuto in tutta Europa come “il filosofo inglese”.

Ad Oxford, Boyle si assicurò come suo assistente Robert Hooke (1635-1703). Stimolato dalla lettura di una relazione su alcuni esperimenti di pneumatica, costruì la prima pompa a vuoto, che descrisse nell'opera New experiments physico-mechanical, touching the spring of the air, and its effects (1660). Nell'opera successiva, A defence of the doctrine touching the spring and the weight of the air (1662), scritta in risposta ad alcune critiche ricevute per la sua precedente pubblicazione, Boyle suggerì per la prima volta l'«ipotesi che suppone che la pressione e l'espansione siano in rapporto reciproco». I risultati sperimentali a sostegno di questa ipotesi erano già stati presentati alla Royal Society nel 1661.

Tra i saggi pubblicati in questo periodo, il più noto è The Sceptical Chymist (London, 1661). Scopo dello scritto è di combattere la dottrina dei tre princìpi ipostatici (sale, zolfo e mercurio) di Paracelso (1493-1541), e la dottrina peripatetica dei quattro elementi (terra, acqua, fuoco, aria). Quest'opera contiene inoltre la sua notissima definizione di «elemento chimico» che, con qualche modifica, può risultare oggi ancora valida: «Io intendo per elementi — egli scrive — certi corpi semplici e primigeni, o assolutamente non mescolati, che, non essendo composti da nessun altro corpo, né l'uno dall'altro, costituiscono gli ingredienti dei quali si compongono immediatamente tutti i corpi considerati perfettamente misti, e dei quali questi ultimi vengono in ultimo risolti. Ora ciò che cerco di stabilire è se vi sia qualcuno di questi corpi che sia costantemente riscontrabile in tutti, e in ognuno dei cosiddetti corpi composti» (The Sceptical Chymist, tr. it. Torino 1962, pp. 249-250).

Altre opere importanti dello stesso periodo sono Some considerations touching the usefulness of experimental natural philosophy (Oxford, 1663), volta a dimostrare l'utilità della scienza sperimentale nel migliorare la conoscenza umana e nel far progredire la scienza medica, ed il saggio Experiments and considerations touching colours (London, 1664) che contiene numerosi dati sperimentali che apriranno la strada alle ricerche di ottica di Hooke e di Newton (1642-1727). In questo lavoro Boyle osserva che certe classi di sostanze (ad esempio il tornasole) fanno cambiare colore agli estratti di alcune piante, e permettono di distinguere le sostanze “acide” da quelle “alcaline”: si dà così origine all'uso degli indicatori a scopo analitico. New experiments and considerations touching cold (London, 1665) contiene importanti informazioni sulle miscele frigorifere, sulla conservazione degli alimenti grazie al freddo, sull'espansione dell'acqua durante il congelamento, sull'uso di spirito di vino colorato con il pigmento estratto dalle coccinelle come liquido per i termometri. In The origin of formes and qualities (Oxford, 1666) Boyle prende posizione come sostenitore della teoria corpuscolare, affermando che esiste una sola sostanza universale comune a tutti i corpi, e che essa deve avere un movimento locale per dare luogo alla varietà dei corpi naturali: secondo questa idea, l'associazione di atomi produce dei corpuscoli, i cui “accidenti” darebbero luogo alla struttura e alle qualità delle sostanze. Data la sua convinzione che vi fosse un'unica sostanza alla base di tutti i corpi, egli concluse che la trasmutazione di un corpo in un altro era possibile. In effetti Boyle credette di aver ottenuto la trasmutazione dell'acqua in terra attraverso la distillazione ripetuta del liquido in recipienti di vetro.

Nell'autunno del 1668 Boyle lasciò Oxford e si trasferì a Londra dalla sorella Catherine. Lì organizzo un laboratorio dove compì nuovi numerosi esperimenti, dedicandosi sia allaRoyal Society, della quale rifiutò nel 1680 la presidenza per motivi religiosi, sia alla New England Company. Nel suo periodo londinese saranno pubblicate un buon numero di opere scientifiche. Tra le più importanti: An essay about the origin and the virtue of gems (1672), che segna l'inizio della mineralogia moderna (Ú Geologia); The aerial noctiluca (1680), che tratta della luminescenza e della fosforescenza; Medicina hydrostatica (1690), da considerarsi come il primo saggio in inglese sulla determinazione del peso specifico. Vedranno inoltre la luce altre opere dedicate al magnetismo, alla vista, al gusto e all'odorato, all'elettricità, alla chimica fisiologica, nonché uno studio sulle reazioni ai medicinali.

Oltre a scritti di natura scientifica egli sarà autore anche di saggi morali e teologici, che rivelano la sua familiarità con le lingue orientali e le sacre scritture. Sarà in questi scritti ove lo scienziato irlandese si preoccuperà di dimostrare che non vi è alcun contrasto tra scienza e religione. Alcuni di questi lavori erano già stati compilati prima del 1660, ma furono riuniti più tardi nel suo Excellence of Theology, Compar'd with Natural Philosophy (1674) e nel Free Enquiry into Vulgarly Receiv'd Notion of Nature (1686). Tali opere, in particolare i suoi Discourse of Things above Reason (1681), Disquisition about the Final Causes of Natural Things (1688) ed il più noto Christian Virtuoso (1690) – il cui sottotitolo recita «Dimostrazione che un uomo che si dedichi alla filosofia sperimentale si dedica per questo anche ad essere un buon cristiano» –, offrono a Boyle la possibilità di presentare le sue riflessioni sui maggiori problemi filosofici e teologici, esponendo in maniera completa il suo modo di interpretare i rapporti tra Dio e il mondo naturale.

In seguito ad un peggioramento delle sue condizioni di salute, manifestatosi a partire dalla fine degli anni 1680, Robert Boyle muore il 31 dicembre del 1691. Nel suo testamento egli espresse la volontà di lasciare una somma di denaro al fine di istituire le Boyle’s Lectures, conferenze che si sarebbero dovute tenere annualmente su tematiche scientifiche a difesa della religione cristiana (Ú Newton, I). Tra le Lectures più note si possono ricordare A Confutation of Atheism (1692) di Richard Bentley, al quale fu affidata la prima serie di discorsi, e Astro-Theology: or a demonstration of Being and Attributes of God from a Survey of the Heavens (1713) di William Derham.

II. La visione del mondo del The Sceptical Chymist

Robert Boyle fornì il primo esempio della filosofia sperimentale portata avanti dalla Royal Society: non solo egli descrisse minuziosamente moltissimi esperimenti nei suoi scritti scientifici, ma si preoccupò di eseguirli personalmente, convinto che una legge scientifica può definirsi tale soltanto quando esiste l'evidenza sperimentale che supporta le posizioni teoriche. Lo spirito con cui egli si avvicinava alla conoscenza scientifica lo portò ben presto ad assumere un atteggiamento di profondo scetticismo nei confronti della tradizione scolastica aristotelica, in particolare per quanto riguarda la costituzione della materia e l'esistenza dei quattro elementi fondamentali.

Tra le critiche maggiori che Boyle rivolgeva alla filosofia scientifica di ispirazione aristotelica vi era la necessità di doversi appellare all’esistenza di “forze occulte” (le occultproperties a cui i seguaci di Paracelso si appellavano per spiegare l’esistenza di forze misteriose come il magnetismo) per interpretare i fenomeni naturali. Lo scienziato irlandese concepiva l’universo in chiave meccanicista ed era convinto di poter fornire una spiegazione fisica e razionale, basata su prove empiriche, per qualsiasi fenomeno . Ma le idee più originali di Boyle furono senz’altro quelle riguardanti la costituzione della materia, presenti in molti dei suoi saggi. Egli riteneva che la materia fosse stata suddivisa da Dio in particelle estremamente piccole, tanto da non poter essere identificate individualmente con nessun tipo di analisi. Queste particelle elementari si combinerebbero tra loro per formare degli aggregati, i quali hanno proprietà definite, come forma, dimensione e moto, e costituiscono le unità fondamentali delle sostanze. Secondo l’idea di Boyle, dal momento che è possibile alterare le proprietà degli aggregati è anche possibile trasformare una sostanza in un’altra: egli credeva in effetti che fosse possibile realizzare tale trasmutazione alterando le proprietà degli aggregati che compongono le sostanze medesime, attraverso processi fisici quali la distillazione o il riscaldamento. Inoltre, egli riteneva che le reazioni chimiche, in genere, non comportassero direttamente la modifica delle proprietà degli aggregati, quanto piuttosto l’associazione o la dissociazione di due o più aggregati con differenti proprietà. La qualità più importante degli aggregati è il loro stato di moto, al quale Boyle attribuisce la spiegazione di quanto altri chiamavano “forze occulte”: il magnetismo, ad esempio sarebbe il risultato di moti attrattivi o repulsivi tra due sostanze, o ancora, la liquefazione dei sali in acqua a contatto con l’aria sarebbe dovuta al moto costante di quest’ultima, perché in grado di spingere al contatto fra loro le particelle di acqua e di sale, fino a farle mescolare del tutto (cfr. Boas, 1958). Da esempi del genere appare evidente che alcune delle idee di Boyle, sebbene con le dovute revisioni, appaiono tuttora accettabili. A suo tempo trovarono grande consenso soprattutto tra i fisici, ma meno tra i chimici, che restavano legati alla tradizione di Paracelso e all’idea che esistessero delle “sostanze prime alla base di tutti i corpi”.

Tra le numerose opere di Robert Boyle, quella che maggiormente esprime la sua “visione del mondo” è The Sceptical Chymist, concepita sotto forma di un dialogo che ricalca lo schema del Dialogo dei massimi sistemi di Galileo. Qui Boyle mette in discussione i princìpi sui quali si fondava l’alchimia. Egli affronterà in particolare, come si è detto, la tesi aristotelica dei quattro elementi, sostenuta nella sua opera da un personaggio di nome Temistio che rappresenta appunto quella scuola: «[…] quantunque i fautori dei quattro elementi attribuiscano tanto valore alla ragione, e traggano da essa buona parte degli argomenti dei quali sono forniti, e che sono più che sufficienti a sostenere la dottrina dei quattro elementi, anche se per scoprirne il numero nessuno ha mai fatto alcun esperimento sensibile, non sono tuttavia privi degli esperimenti necessari a soddisfare coloro che si lasciano convincere più facilmente dai sensi che dalla ragione. E proseguirò a considerare la testimonianza dell'esperienza, subito dopo aver avvertito che, se gli uomini fossero così perfettamente razionali, come si pretende che siano, questo tipo di conferma sensibile sarebbe tanto inutile quanto è di solito imperfetta; perché è molto più elevato e filosofico conoscere le cose a priori che a posteriori» (tr. it. Torino, 1962, p. 40).

A questo personaggio, Boyle contrappone quello di Carneade, per bocca del quale egli propone le sue idee, insistendo sulla necessità di una verifica sperimentale dei princìpi che sono alla base di ciò che chiama la «dottrina chimica». I toni usati da Boyle non assumono mai impronte polemiche: essendo profondamente religioso, egli attribuiva grande rispetto alla teologia, che in alcuni suoi modi di argomentare dipendeva ancora fortemente da un mal compreso aristotelismo; tuttavia, egli si rendeva conto della necessità di dotare la scienza di una solida impalcatura teorica, fondata su dei princìpi autonomi, conscio, come era, della necessità di un metodo sperimentale di tipo nomologico-deduttivo, che alla posizione di ipotesi ragionevoli facesse seguire una fase di verifica sperimentale.

Le sue idee concordavano d'altra parte con quelle di Galileo, il quale, sebbene preoccupato della necessità di «sensate esperienze», affermava l'esistenza di un ordine nell'universo, idea contenuta nella famosa asserzione secondo la quale il “Libro della Natura” è scritto in caratteri matematici. La posizione di Boyle non contrasta con quest'affermazione galileiana, ma la reinterpreta in una visione del mondo che intende sottolineare come la “lettura” del Libro della Natura non sia una semplice conseguenza della nostra natura terrena, bensì in primo luogo un dono del Divino Artefice. Questa visione, profondamente sentita, è presentata nella sua opera questa volta per bocca di Temistio: «[…] è conforme alla benevolenza della natura rivelare una verità così importante e necessaria anche in alcuni degli esperimenti più elementari eseguiti dagli uomini per ricercarla. E inoltre, quanto più la nostra analisi sarà evidente, tanto più risulterà conforme alla natura della dottrina di cui essa deve attestare la validità; la quale dottrina è tanto chiara e comprensibile per l'intelletto, e tanto evidente per i sensi» (ibidem, pp. 41-42).

Si è visto inoltre quale fosse la posizione di Boyle riguardo la costituzione della materia: secondo lui un corpo omogeneo può scomporsi in particelle elementari, la cui natura è quella degli atomi in senso democriteo. Gli atomi ed il loro clinamen sono parte della sua idea-guida riguardo l'origine del cosmo. Tuttavia la sua visione del mondo, sebbene si ispirasse in parte all'epicureismo, restava legata all'idea greca e poi cristiana di un ordine cosmico. Queste due visioni possono sembrare in contrasto tra loro, ma vengono sorprendentemente conciliate nel pensiero di Boyle mediante l'introduzione di un principio nuovo, quello di un riferimento alla «guida sapiente» dell’Autore dell’universo: «Perché dovrei dirvi, infatti — scrive ancora in The Sceptical Chymist — che considerando la grande massa informe di materia, così come essa era durante la formazione dell'universo, ho talvolta pensato che non fosse inopportuno aggiungere un altro principio a quelli che possono essere assegnati alle cose che si trovano nel mondo, così come esso è ora costituito: e questo principio potrebbe essere chiamato, abbastanza opportunamente, principio o potere architettonico. E intendo con ciò quelle varie determinazioni, quella sapiente guida dei movimenti delle particelle della materia universale, stabilite dal sapientissimo autore dell'universo, che all'inizio dovettero essere necessarie per trasformare quell'immane caos nel meraviglioso e ordinato mondo di oggi; e soprattutto per ideare i corpi degli animali e delle piante, e i semi di quelle cose di cui si dovevano propagare le specie. Perché devo confessare che non vedo come dalla materia posta in movimento, e quindi abbandonata a se stessa, siano potuti emergere congegni tanto straordinari, quali sono i corpi degli uomini e degli animali perfetti, e delle ancora più eccezionali particelle della materia, che sono i semi delle creature viventi» (ibidem, p. 365).

III. La scienza e la fede

Il riferimento al Creatore contenuto nel passo precedente esprime in maniera completa la visione del mondo di Boyle: egli era infatti pieno dello spirito innovatore introdotto da Galileo, ma, nello stesso tempo, considerava la ricerca della verità come una delle massime realizzazioni dello spirito cristiano. Essendo un protestante devoto, Boyle si interessò anche della diffusione della religione cristiana, finanziando personalmente la traduzione e la pubblicazione del Nuovo Testamento in lingua turca e in gaelico. Nella sua visione della provvidenza divina, ed in sintonia col pensiero inglese del tempo, il mondo appariva come un meccanismo ad orologeria, creato e messo in moto da Dio, ma, una volta avviato, funzionante secondo leggi proprie e precise che gli studi scientifici potevano mettere in luce.

Boyle non credeva che la conoscenza scientifica fosse frutto di un'illuminazione divina, ma al contrario pensava che Dio avesse il ruolo di guidare lo scienziato nella scoperta dei segreti della natura, proteggendo il suo lavoro. Queste sue convinzioni sono pienamente espresse in un passo del suo Usefulness of Experimental Philosophy: «Io certamente non affermo, come qualcuno dei seguaci di Paracelso, che Dio mostri agli uomini i grandi misteri della chimica servendosi degli angeli celesti, o mediante visioni notturne […]. Invece sono convinto che la benevolenza di Dio (che è molto più grande di quanto gli uomini siano consapevoli) garantisca che alcuni uomini abbiano profitto dallo studio della natura, in parte proteggendo i loro tentativi da incidenti sfortunati, che spesso rendono infruttuosi anche gli sforzi più ingegnosi e industriosi; e in parte facendo in modo che essi entrino nelle grazie di coloro che possiedono la conoscenza di tali segreti, e che grazie ad amichevoli comunicazioni essi possono spesso imparare in un momento cose che conoscerebbero altrimenti soltanto dopo anni di lavoro e studio». L’armonia che egli vedeva tra scienza e fede, e il significato che attribuiva alla conoscenza scientifica, sono ribaditi in vari passi dell’opera: «I due vantaggi principali che una vera conoscenza della natura può portare alle nostre menti sono, in primo luogo soddisfare i nostri interessi e gratificare la nostra curiosità, e inoltre, stimolare la nostra devozione […]. Ora, se dovessi dirvi quali sono quegli attributi di Dio, che io menziono così spesso, che possono essere visibilmente rispecchiati nel mondo creato, io risponderei prontamente che, sebbene molti degli attributi di Dio sono leggibili nelle sue creature, certamente i più importanti sono la sua potenza, la sua grandezza e la sua bontà, che sono designati nel mondo così come nella Bibbia, sebbene in modo differente e talvolta più oscuro, per istruirci […]. La potenza è chiaramente mostrata nella facoltà di Dio di creare dal nulla tutte le cose, e nel costruire l’immensa macchina del mondo senza materiali o strumenti» (cit. in Boas, 1965, pp. 141-143).

Dal 1650 fino alla fine della sua vita, Boyle rimase fermamente convinto che tutte le manifestazioni della natura potessero essere pienamente comprese in accordo con dei princìpi puramente meccanici, che egli giudicava pienamente compatibili con il ruolo attivo di Dio nell'universo. Il suo modo di intendere tali princìpi non era rigido, in quanto egli riconosceva l'esistenza di “qualità cosmiche” che trascendevano le leggi puramente fisiche. Ma Boyle fu sempre affascinato anche dai fenomeni paranormali, per i quali non sapeva dare una spiegazione, e che a suo avviso rispecchiavano la supremazia del potere divino sull'intelletto dell'uomo. È in un contesto del genere che va collocato anche il suo interesse per l'alchimia, che appariva in un certo senso come una sorta di “ponte” tra la realtà naturale e quella soprannaturale. Uno dei temi di riflessione che avvertì maggiormente fu quello del rapporto tra il potere divino, la realtà creata e la percezione che l'uomo ha di tutto ciò. Scrisse estesamente su questo argomento, giungendo alla conclusione che la grandezza di Dio supera di gran lunga i limiti della ragione umana, e assumendo dunque una posizione contrastante con il compiacente razionalismo dell'epoca. Ecco quanto riporta a riguardo in una delle sue numerose riflessioni tratta da Seraphik Love: «quando con potenti telescopi osservo le stelle ed i pianeti, sia quelli da tempo conosciuti che quelli appena scoperti, che adornano la regione più alta del mondo; e quando con microscopi eccellenti io scopro oggetti altrimenti invisibili, emblema dell’inimitabile abilità della natura; e quando, con l’aiuto dei bisturi anatomici, e della luce delle fornaci chimiche, studio il libro della natura […] vedo me stesso più piccolo di decine di volte, ed esclamo quanto è grande la tua opera, Signore! Con quanta saggezza hai creato tutto ciò!» (cit. in Boas, 1965, p. 16).

In tutti i suoi scritti Boyle fu sempre fermamente ostile a tutte quelle visioni della natura che tendevano a sminuire od ignorare il ruolo di un Dio Creatore, prendendo le distanze da tradizioni filosofiche materialiste. Tra la ricerca scientifica e la religione esisteva per lui un rapporto molto stretto. La ricerca scientifica, ovvero la “filosofia della natura” secondo l’uso terminologico del suo tempo, esprime e riconosce la grandezza di Dio: il mondo è una creazione divina, per cui ogni tentativo di penetrare nei segreti della natura è equivalente ad una ricerca di Dio, e va perciò compiuto con religioso rispetto.