Il 24 maggio del 1544 nasceva a Colchester, nell’Essex, William Gilbert, il fisico e medico britannico che con la sua opera monumentale De Magnete avrebbe posto le basi scientifiche dello studio del magnetismo terrestre, inaugurando un metodo di indagine empirico destinato a influenzare profondamente la scienza europea del Seicento.
Un medico di corte con la passione per la natura
Gilbert si formò come medico, conseguendo il dottorato a Cambridge nel 1569 e diventando in seguito uno dei più stimati clinici dell’Inghilterra elisabettiana. La sua carriera lo portò fino alle più alte sfere: fu medico personale della regina Elisabetta I e, alla sua morte, dello stesso Giacomo I. Eppure, nonostante gli impegni di corte, Gilbert condusse per decenni una parallela e intensa attività sperimentale sulle proprietà della materia, in particolare sui fenomeni elettrici e magnetici.
Era un uomo del suo tempo, immerso nella grande stagione della Rivoluzione Scientifica che vedeva operare contemporaneamente Tycho Brahe, Johannes Kepler e Galileo Galilei. Come loro, Gilbert rifiutava la tradizione puramente speculativa e scolastica: la conoscenza, per lui, doveva nascere dall’osservazione diretta e dall’esperimento controllato.
Il De Magnete: un’opera rivoluzionaria
Nel 1600, dopo circa diciotto anni di ricerche, Gilbert pubblicò la sua opera principale: De Magnete, Magneticisque Corporibus et de Magno Magnete Tellure — sull’elettricità e sul magnetismo, ma soprattutto sulla Terra come grande magnete. Il titolo completo già rivela la tesi centrale: la Terra stessa è un magnete.
L’opera si divide in sei libri e affronta con metodo sistematico le proprietà dei materiali magnetici, la natura della bussola, l’inclinazione magnetica e le sue variazioni geografiche, e infine la struttura magnetica del pianeta. È un testo che unisce rigore sperimentale e visione teorica ambiziosa, e che Galileo Galilei ammirerà esplicitamente, riconoscendone il valore scientifico in più occasioni.
Gilbert fu anche tra i primi a usare in modo sistematico il termine latino electricus — derivato dal greco ēlektron, ambra — per descrivere la proprietà di alcuni corpi di attirare oggetti leggeri dopo essere stati strofinati. Questa distinzione netta tra fenomeni elettrici e magnetici, che all’epoca venivano spesso confusi, fu un contributo concettuale di grande importanza.
La terrella: un modello fisico della Terra
Il contributo più originale e affascinante di Gilbert allo studio del geomagnetismo fu l’invenzione della terrella — letteralmente “piccola Terra” — una sfera di magnetite che egli utilizzò come modello in scala ridotta del pianeta. Si tratta di uno dei primi esempi nella storia della scienza di un modello fisico costruito deliberatamente per riprodurre e studiare un fenomeno naturale su scala controllabile.
Con la terrella, Gilbert sistemò un ago magnetizzato in diversi punti della superficie sferica, simulando ciò che accade a una bussola spostandosi sulla superficie terrestre. I risultati furono illuminanti: l’ago non rimane parallelo alla superficie, ma si inclina verso di essa con un angolo che varia in funzione della posizione. Questo comportamento — che Gilbert chiamò inclinazione magnetica (o dip magnetico) — era stato osservato empiricamente già da Robert Norman nel 1581, ma fu Gilbert a fornirne una spiegazione coerente: l’ago risponde al campo magnetico della Terra, che si comporta appunto come quello di una grande sfera magnetizzata.
L’inclinazione magnetica è oggi un parametro fondamentale nella descrizione del campo geomagnetico: insieme alla declinazione e all’intensità, definisce il vettore del campo in ogni punto della superficie terrestre. Gli esperimenti con la terrella permisero a Gilbert di comprendere che questo parametro varia sistematicamente con la latitudine — prossimo allo zero all’equatore magnetico, e pari a 90° ai poli magnetici — e che quindi poteva essere usato per stimare la latitudine di un osservatore. Una scoperta con immediate applicazioni nella navigazione.
Smontare le false credenze: il metodo sperimentale in azione
Il De Magnete è anche un documento straordinario del nascente metodo scientifico sperimentale. Gilbert non si limita a proporre teorie: affronta esplicitamente le credenze erronee del suo tempo e le confuta attraverso esperimenti appositamente progettati.
Tra le superstizioni più radicate c’era la convinzione che l’aglio potesse alterare le proprietà magnetiche della bussola — una credenza diffusa tra i navigatori, che evitavano di consumarlo prima di usare la bussola stessa. Gilbert dimostrò con un semplice esperimento controllato che non vi era alcun effetto misurabile.
Ben più significativa fu la sua confutazione dell’idea che l’ago della bussola puntasse verso nord perché attratto dalla stella polare o da qualche influenza celeste. Gilbert mostrò che il comportamento dell’ago è determinato dal campo magnetico terrestre, non da forze cosmiche esterne. Questo spostamento — dal cielo alla Terra come sorgente del magnetismo — era concettualmente radicale.
La Terra come magnete: un concetto che cambia tutto
L’affermazione che la Terra sia un grande magnete non era solo una descrizione del comportamento della bussola: era una proposta sulla struttura interna del pianeta. Gilbert ipotizzò che il nucleo terrestre fosse composto da materiale magnetico, e che l’origine del campo geomagnetico risiedesse nell’interno della Terra.
Questa intuizione — notevolmente in anticipo sui tempi — aprì la strada a secoli di indagine sulla natura del campo geomagnetico. Sappiamo oggi che il campo è generato dalla convezione del ferro liquido nel nucleo esterno del pianeta attraverso il meccanismo della dinamo geomagnetica, e che la sua intensità, direzione e polarity variano nel tempo su scale da anni a milioni di anni. Ma il punto di partenza concettuale — la Terra come sorgente del campo magnetico osservabile alla sua superficie — rimane quello stabilito da Gilbert.
L’eredità scientifica: da Gilbert a Newton
Il De Magnete ebbe un impatto profondo non solo sulla geofisica nascente, ma sull’intera tradizione scientifica britannica. L’opera introdusse e mantenne vivo in Inghilterra il concetto di azione a distanza — l’idea che un corpo possa esercitare una forza su un altro corpo senza contatto fisico diretto. Questo concetto, dimostrato in modo convincente dal comportamento dei magneti, era difficile da accettare nel quadro meccanicista dominante sul continente.
Fu proprio questa tradizione che preparò il terreno intellettuale per Isaac Newton, che settant’anni dopo formulò la teoria della gravitazione universale — un’altra forza che agisce a distanza, su scale cosmiche. Il filo che unisce Gilbert e Newton è diretto: la dimostrazione sperimentale che la natura opera attraverso forze a distanza rese pensabile ciò che Newton avrebbe poi matematizzato.
William Gilbert morì nel 1603, probabilmente di peste, lasciando un’eredità scientifica di straordinaria modernità: la fiducia nell’esperimento come arbitro della verità, la costruzione di modelli fisici per simulare fenomeni naturali, e la comprensione che il campo magnetico terrestre è una proprietà fondamentale del pianeta su cui viviamo.
A cura di Lili Cafarella