ENERGIA. - In genere significa attività, azione, potenza, forza. Nel suo significato tecnico, il concetto, definito appositamente dalla scienza, appare solo recentemente.
Aristotele in Met., IX, 8, 1050 a 22, determina la nazione di ἐνέργεια in relazione a ἐντελέχεια. Ἐνέργεια (ἐν ἔργῳ εἶναι) indica attività o attualizzazione, mentre ἐντελέχεια (ἐν τέλει ἔχεια) indica l'attualità o perfezione che risulta dall'attività a cioè la forma: τοῦτο ἐνέργεια λέγεται κατὰ τὸ ἔργον καὶ συντείνει πρὸς τὴν ἐντελέχειαν (Met., IX, 8, 1050 a 22; cf. s. Tommaso in lume loc.). Tuttavia (H. Bonitz, Index Aristotelicus, Berlino 1870, 253 b, 46 agg.) Aristotele adopera in genere ἐνέργεια e ἐντελέχεια come sinonimi, per indicare atto o perfezione (Cf. W. D. Ross, Aristotle's metaphysics, II, Oxford 1948, p. 245). L'ἐνέργεια, atto (detto generalmente anche del moto, κίνησις; tuttavia in Met., IX, 6, 1048 b 18-36 κίνησις è opposto a ἐνέργεια, come atto imperfetto a attività immanente, perfetta) è inoltre concepito da Aristotele in opposizione alla δύναμις, che è capacità, potenza, per spiegare la mutazione (Phys., I, 8, 191 b 28; cf. Met., IX, 6 agg.): ogni passaggio avviene dalla δύναμις, all'ἐνέργεια: μεταβάλει πᾶν ἐκ τοῦ δυνάμει ὕντος τὸν τὸ ἐνέργεια ὄν. (op. cit., XII, 2, 1069 b 15). L'ἐνέργεια però è in sé prima della δύναμις: φανερὸν ὅτι πρότερον ἐνέργεια δυνάμεις ἔστιν (op. cit., IX, 8, 1049 b 5). Siccome la materia ὕλην ἂ δυνάμεις (De An., II, 1, 412 a 9), anzi pura δύναμις (Met., VII, 3, 1029 a 20), è opposta all'ἐνέργεια (op. cit., VII, 13, 1038 b 6). Nell'aristotelismo medievale all'ἐνέργεια corrisponde l'atto, alla δύναμις la potenza, alla ὕλη la materia.
La forma di e. che più immediatamente colpisce l'esperienza è l'e. di movimento, per cui un corpo in moto possiede una capacità di agire su altri corpi, urtando in essi. Aristotele, secondo il principio: «ogni cosa che si muove vien mossa da un'altra» (Phys., VIII, 4, 256 a 3), pensa che questa capacità risiede nel motore e, quando questo non tocca più il mobile, nell'aria, la quale ha ricevuto dal motore la virtualità di spingere ancora il corpo (cf. Phys., VIII, 10, 267 a 18 agg.). Secondo Giovanni Filopono (Phys., IV, 8; ed. Vitelli, Berlino 1888, p. 636), commentatore cristiano (sec. vi) questa virtualità risiede invece nel corpo stesso, causata bensì dal motore nella spinta iniziale. Nel medioevo Giovanni Buridano, basandosi anche su osservazioni sperimentali, riprese l'idea di Giovanni Filopono con la sua teoria dell'impeto: quella virtualità detta «impetus», che risiede nel mobile e mantiene il suo movimento, e da cui dipende l'attività che esso esplica incontrando altri corpi, è una qualità che rimane sempre invariata, qualora non sia distrutta dall'esterno, e quindi continua a muovere indefinitamente (primo abbozzo della legge d'inerzia). Buridano fa un accenno sulla grandezza quantitativa dell'impeto: «Quanto plus est de materia, tanto illud corpus plus potest recipere de illo impetu et intensius, sicut etiam ferrum plus potest recipere de caliditate quam lignum vel aqua eiusdem quantitatis» (Phys., VIII, q. 12). Altrove: «Movens imprimit moto non solum motum sed communiter aliquem impetum... Et quanto est motus velocior, tanto etiam fit ille impetus intensior» (De caelo, III, q. 2). La grandezza dell'impeto è dunque in proporzione diretta con la quantità di materia e con la velocità del mobile.
Descartes attribuisce a ogni corpo in moto una quantità di movimento, la quale è direttamente proporzionale alla sua massa e alla sua velocità (= mv; Princ. Phil., II, n. 36; ed. C. Adam e P. Tannery, Parigi 1897-1910, VIII, p. 61); i corpi agiscono fra di loro solo per urto meccanico, con il quale si trasmettono una determinata quantità di moto. La quantità di moto totale, posta in atto dal Creatore all'inizio del mondo, permane identica: «Je tiens qu'il y a une certaine quantité de mouvement dans toute la matière créée, qui n'augmente n'y diminue jamais; et que, lorsqu'un corps en fait mouvoir un autre, il perd autant de son mouvement qu'il luy en donne» (Correspondence, ed. cit., V, p. 135). Questo è il primo passo verso la legge della costanza dell'e. Leibniz osserva che Descartes ha commesso un errore, error memorabilii
Cartesii (ed. L. Dutens, III, Ginevra 1768, p. 180 agg.), quando afferma che la quantità di moto resta costante. Ciò che resta costante, per Leibniz, è la quantité de force: «Ainsi il ne se garde pas la même quantité de mouvement, mais il se garde la même quantité de force, qui doit être estimée par l'effet qu'elle peut produire» (ed. cit., III, p. 201). Questa quantità di forza viene detta da Leibniz «forza viva» (ibid., p. 318) nome che è restato anche oggi; egli dimostra anche che la «forza viva» è proporzionale a mv² (ibid., p. 181). Leibniz afferma dunque la legge della costanza dell'e.; conosce però solo e. meccanica. Ciò si comprende ricordando che per Leibniz nel mondo fisico vige il meccanismo ed ogni attività è per urto meccanico.
Durante il sec. XVIII prevalse la concezione del calore come una vera sostanza, come un fluido che passa da un corpo ad un altro. Ma all'inizio del sec. XIX B. T. Rumford e H. Davis dimostrarono la trasformazione dell'e. di movimento in calore. Da ciò risultava che non è esatta la legge della conservazione della forza viva, la quale invece si può trasformare in calore. Con ciò si arriva subito al principio odierno della conservazione dell'e. Già Leonardo da Vinci si era reso conto che nelle macchine il lavoro di resistenza eguaslin quello della potenza. E Galileo aveva detto chiaramente che con le macchine non si può creare e. Il principio della conservazione dell'e. nel senso odierno è dovuto a J. R. Mayer, L. A. Golding, J. P. Joule, H. von Helmholtz. Il primo a parlarne fu J. R. Mayer, in una pubblicazione del 1842 (J. R. Mayer, Bemerkungen über die Kräfte der unbeliebten Natur, in Liebig's Annales der Chemie, 42 (1842)). Egli afferma che esete in natura una sola forza, la quale rimane sempre la stessa nei continui cambiamenti del mondo organico ed inorganico; e fa derivare questo principio dalla causalità: «Le forze sono cause e per conseguenza si può loro applicare pienamente il principio: «causa aequat effectum» (loc. cit., p. 233). Da ciò deduce che le forze sono «oggetti indistruttibili, cangianti, imponderabili» (loc. cit., p. 234). J. P. Joule determinò sperimentalmente la relazione numerica tra e. meccanica e calore; egli però, e così pure A. Golding, è convinto del principio per ragioni a priori. Anche H. von Helmholtz si appella al principio di causa per stabilire il principio della conservazione dell'e.; in particolare egli lo dimostra basandosi sull'impossibilità del moto perpetuo. Inoltre, con la sua interpretazione puramente meccanica del principio, contribuì a rafforzarlo.
Nel 1824 Sadi Carnot e più tardi R. Clausius trovarono il secondo principio della termodinamica, per mezzo del quale si può definire l'entropia di un sistema (v. TERSIOLOGIA). Si dimostra che dentro un sistema termicamente isolato, in tutte le trasformazioni irreversibili, cioè, di fatto, in tutte le trasformazioni reali, l'entropia aumenta. Ciò vuol dire che l'e. termica del sistema degrada, cioè si livella. E siccome ogni e. si può trasformare in calore, tutta l'e. del sistema nelle sue trasformazioni va livellandosi. Ciò conduce ad un livellamento generale dell'e., che tende a distribuirsi uniformemente in tutto l'universo sotto forma di calore. Dalla legge dell'entropia si deduce che il mondo si evolve verso uno stato di massima entropia, in cui tutte le e. saranno trasformate in calore e le temperature dei corpi saranno uguali. La concezione statistica dell'entropia tempera un poco questa conclusione.
Ponendosi nel campo puramente fisico contro il meccanicismo imperante, G. Ostwald sconfino nella filosofia fino a costituire, con il concetto di e., un sistema metafisico, l'energetismo. L'energetismo elimina innanzi tutto la materia: «Le caractère distinctif de l'énergétique est l'abandon du dualisme qui a regné jusqu'ici entre la matière et l'énergie; celle-ci prend la place du concept le plus général» (G. Ostwald, L'évolution d'une science, la chimie, Parigi 1910, p. 313). «En analysant la matière, en déterminant les parties composantes, nous sommes arrivés à voir qu'elle constitue une notion superflue» (G. Ostwald, L'énergie, ivi 1910, p. 171). La materia è infatti un complesso di tre proprietà: estensione, peso e massa. Queste proprietà sono tre fattori dell'e., la cui
nazione è indispensabile, affinché le cose di questo mondo possano costituire un oggetto di esperienza. Dunque ogni corpo è un complesso di e. (G. Ostwald, Vorlesungen über Naturphilosophie, Lipsia 1905, pp. 170, 171, 180, 181). Esiste solo e., che è la vera, unica realtà: «Die Energie ist die allgemeinste Substanz, denn sie ist das Vorhandene in Zeit und Raum, und sie ist das allgemeine Accident, denn sie ist das Unterschiedliche in Zeit und Raum» (G. Ostwald, op. cit., pp. 146-47). Noi conosciamo il mondo per mezzo di sensazioni, che sono differenze di e. (cf. G. Ostwald, La déroute de l'atomisme contemporain, in Revue générale des sciences, 6 [1896], p. 950). Ogni fenomeno è spostamento di e. nello spazio o cambiamento di forma dell'e. «On entend par énergétique le développement de cette idée que tous les phénomènes de la nature doivent être conçus et représentés comme des opérations effectuées sur les diverses énergies» (G. Ostwald, L'énergie, p. 119). I processi energetici hanno la loro importanza anche nella vita psichica, sociale e culturale. Ostwald arriva a formulare anche l'«imperativo energetico»: «Vergunde keine Energie, verwerte sie!» (G. Ostwald, Der energetische Imperativ, Lipsia 1912, passim).
Nella fisica e. in genere è ciò che può essere prodotto da lavoro o convertito in lavoro, essendo il lavoro applicazione di una forza per uno spostamento (dL=1/2s). L'e. di un corpo è la capacità di esso a produrre lavoro: possiede e. una molla compressa, un corpo in moto, un combustibile, ecc. L'e. può esistere sotto diversissime forme: meccanica, elettromagnetica, luminosa, gravitationale, elastica, chimica ecc. Qualsiasi attività tra i corpi ha luogo per mezzo della loro e. E. è pertanto in fisica un concetto con significato molto esteso.
In meccanica si considera l'e. cinetica e quella potenziale. L'e. cinetica, detta anche forza viva, è quella che possiede un corpo in moto e che può
sviluppare fermandosi, misurata dalla formula frac{1}{2} mv².
L'e. potenziale o di posizione è quella che il corpo possiede per il fatto di trovarsi in una determinata posizione in un campo di forze, in quanto, sotto l'azione di queste forze, ha generalmente la possibilità di compiere un lavoro. Nella meccanica vale il principio che in un campo di forze conservativo è costante la somma dell'e. cinetica e dell'e. potenziale di un corpo. È il principio della conservazione dell'e. nella meccanica ed indica in sostanza che il lavoro compiuto dal corpo dipende dai punti estremi della traiettoria. Ma questo principio in pratica non si verifica mai; p. es., un pendolo, una volta mosso, non dovrebbe fermarsi più; ciò non accade a causa dell'attrito. Al principio del sec. XIX, con le esperienze di Joule, si riuscì a collegare il lavoro meccanico L con il calore Q, per mezzo della relazione JQ=L; J è il coefficiente che lega calore e lavoro, l'equivalente meccanico del calore; misurando il lavoro in chilogrammetri ed il calore in gradi calorie, J=427; cioè una caloria, trasformandosi in lavoro, produce 427 chilogrammetri a viceversa la produzione meccanica di una caloria richiede la perdita di 427 chilogrammetri di lavoro. Occorre osservare che è sempre possibile trasformare lavoro in calore; ma, per il secondo principio della termodinamica, non si può trasformare a piacere calore in lavoro. Conoscendo la trasformazione lavoro-calore e viceversa, si è portati ad ammettere la possibilità della trasformazione di qualsiasi forma di e. in qualsiasi altra forma, secondo relazioni precise. Onde è possibile estendere il principio della conservazione dell'e. valido nella meccanica a qualsiasi altra forma di e.; per tutti i fenomeni, l'e. di un sistema isolato, non soggetto cioè a forze o azioni esterne, rimane costante. Questo è il primo
principio della termodinamica ed ha un'importanza immensa nella fisica, come quello analogo della conservazione della materia a massa. Il principio della conservazione dell'e., più che sull'esperienza, è basato sulla nostra convinzione teorica della costanza della natura. Così, p. es. dice H. Poincaré (La science et l'hypothèse, Parigi 1902, p. 153), E. Meyerson (Identité et réalité, 4e ed., ivi 1932, p. 234) ed altri.
Con la teoria della relatività il concetto di e. ebbe nuove precisazioni. Verso la fine del secolo scorso era stato osservato che, quando gli elettroni e gli ioni positivi sono in moto, per dare loro una stessa accelerazione occorre una forza tanto più grande quanto più veloce era il loro moto, quindi quanto maggiore era la loro e. cinetica, come se l'aumentata e. cinetica avesse aumentato la loro massa. Con la teoria della relatività (v. RELATIVISMO), A. Einstein trovò che aumentando la velocità di un corpo, aumenta anche la sua massa. È calcolò che l'aumento di massa corrisponde all'incremento dell'e. cinetica diviso per il quadrato della velocità della luce nel vuoto, se-
condo la formula Δ m = frac{Δ z}{c²}. In conseguenza di ciò Einstein si chiese se, come l'e. cinetica ha una massa, non fosse da pensare che tutta la massa del corpo fosse e.: la materia sarebbe un'immensa concentrazione di e., secondo la formula: E=mc². Non tutti accolsero egualmente questo vedute; molti accettarono la relazione di Einstein solo per la massa dell'e. cinetica, non per la massa totale del corpo.
Dopo la teoria della relatività si svolsero le ricerche della moderna fisica atomica e si trovò che un elettrone positivo ed uno negativo, incontrandosi, danno origine a un fotone, la cui e. equivale a quella dei due corpuscoli distrutti. E risulta che anche il fenomeno inverso è possibile. La formula di Einstein si verifica anche nella reazioni nucleari, in cui l'e. che entra in giuoco corrisponde alla variazione di massa dei corpi reagenti, secondo la formula di Einstein. In base a questi sviluppi relativistici, il principio della conservazione dell'e. non è vero, né resta vero quello della conservazione della materia. Perciò i due distinti principi debbono essere assorbiti nel principio più generale della conservazione dell'impulso; perché l'impulso spetta tanto alla materia che all'e., esso deve conservarsi attraverso le sue varie forme.
Come già per la materia, anche riguardo all'e. dalla concezione continua si passò a quella discreta. Sino a M. Planck si pensava che l'e. entrasse nei fenomeni con variazioni continue. Nel 1900 Planck, studiando la distribuzione dell'e. nello spettro del «corpo nero», suppose che l'e. fosse emessa ed assorbita in modo non continuo, secondo multipli esatti di una quantità elementare e detta «quantum», legata alla frequenza y della radiazione dalla formula z = hc, dove h è la costante di Planck (= 6,6 to 10⁻²⁷ in eq.s.). Questa costante è un'azione (e. moltiplicata tempo) che Planck disse giustamente non un'astrazione puramente matematica ma una vera realtà fisica. Qualche anno dopo, nel 1905, Einstein, spiegando l'effetto fotoelettrico, supponeva che l'e. raggiante viaggia nello spazio quantizzata in quanti di luce o fotoni. Così la teoria di Planck, secondo la quale l'e. viene assorbita ed emessa per quanti, si integra con quella di Einstein, la quale dice che l'e. viaggia quantizzata nello spazio.
Questa concezione venne in seguito confermata e ripresa nella meccanica quantistica, la quale, osservando che l'e. raggiante, cioè i fotoni, presenta fenomeni ondulatori, ad es., la diffrazione e l'interferenza della luce, e fenomeni corpuscolari, ad es., la cellula fotoelettrica e l'effetto Compton, ne deduce, in accordo con il principio di indeterminazione di W. Heisenberg che l'e. raggiante non ha attruttum solamente corpuscolare né solamente
ondulatoria, ma, secondo il principio di complementarità di N. Bohr, l'aspetto corpuscolare e quello ondulatorio sono «come due facce di un oggetto, che non si possono osservare insieme e che però bisogna guardare tutto e due una per volta, per descrivere completamente l'oggetto» (L. De Broglie, I quanti e la fisica moderna, trad. II. di U. Richard, Torino 1938, p. 228; cf. E. Persico, I fondamenti della meccanica atomica, Bologna 1945, p. 142 sgg.).
Quanto al rapporto fra materia e e., tenendo presenti i risultati sperimentali, bisogna dire che l'e. manifesta una proprietà simile a quella della materia, chiamata massa, per cui si oppone alla spinta di una forza. Ciò non implica affatto che ogni massa debba essere una concentrazione di e.
Da un punto di vista metafisico l'e. è il fondamento dell'attività dei corpi, giacché ogni operazione corporea avviene per mezzo di e. Ogni essere per propria finalità intrinseca, ha un'essenziale tendenza al compimento di sé, compimento che avviene per mezzo dell'operazione, la quale lo mette in comunicazione con altre realtà. «Ἐκαστὸν ἔστιν, ὦν ἔστιν ἔργον, ἔκαστὸν τοῦ ἔργον (De caelo, II, 3, 286 a 8).» Aristoteles hic loquitur, dicens quod unumquodque quod habet propriam operationem, est propter suam operationem; quaelibet enim res appetit suam perfectionem sicut suum finem, operatio autem est ultima rei perfectio» (s. Tommaso, De Caelo, II, lectio 4). Ciò vale anche per il corpo, dalla cui essenza scaturisce l'operazione. L'e., che fonda l'attività dei corpi, è dunque radicata nella stessa essenza del corpo come ampliamento di essa. L'e. non è materia, come sostenne l'enregranno, ma valore essenziale alla struttura e al comportamento della materia.
L'e. è studiata a misurata dalla fisica. La misurazione quantitativa dell'e. è possibile perché essa è nell'esteso; l'esteso concreto, in quanto esteso, è misurabile e soggetto alle leggi della geometria e della matematica. A causa di esso anche l'e. è misurabile e soggetta al calcolo (cf. P. Hoenen, Cosmologia, Roma 1945, p. 176 sgg.).
BIBLI. Per la parte storica e concettuale, oltre le opere già citate, V. K. Lasswitz, Geschichte der Atomistik vom Mittelalter bis Newton, Amburg 1889-90; Rosenberg, Geschichte der Physik, Brunswick 1884; P. Duhem, Étude sur Léonard de Vinci: III. Les précurseurs parisiens de Galilée, Parigi 1913; id., Le système du monde, ivi 1913-17; D. Nys, Cosmologie, I, Lovanio 1928, p. 261 sgg.; E. Meyerson, Identité et réalité, Parigi 1932; A. Maier, Die Impetiatheorie der Scholastik, Vienna 1940; F. Stitzer, Energie. Eine Darstellung des Energie-Bezirkes, Monaco 1949. Per lo sviluppo fisico-matematico: per la fisica classica cf., tra altri, E. Perruca, Fisica generale e sperimentale, Torino 1941; per la teoria della relatività, M. von Laue, Die Relativitätstheorie, Brunswick 1921; per la meccanica quantistica, oltre i trattati classici di L. De Broglie, Introduction à l'étude de la mécanique ondulatoire, Parigi 1930; di W. Heisenberg, Die physikalischen Prinzipien der Quantentheorie, Lipsia 1930 e di E. Schrödinger, Abhandlungen zur Wellenmechanik, ivi 1928, la chiara trattazione di E. Persico, I fondamenti della meccanica atomica, Bologna 1945.
#### ENERGUMENI: V. OSSESSIONE E OSSESSI.