La base teorica dell'elettronica classica come la si studia all'università è opera di un solo uomo poco conosciuto. Questo articolo vuole rendergli omaggio e farlo conoscere.
Chiunque abbia studiato matematica o ingegneria dovrebbe conoscere la funzione gradino anche meno nota come funzione di Heaviside mostrata in figura sotto.
Tale funzione venne usata per la prima volta da Heaviside per modellare la corrente in un circuito elettrico ed è ancora oggi largamente usata in elettronica ed automazione per lo studio e la modellazione dei sistemi lineari.
Prima di spiegare perchè vicino al titolo di questo articolo ci sono le equazioni di Maxwell vediamo in che contesto storico nasce Heaviside:
Oliver Heaviside (in figura sotto) nacque il 18 maggio del 1850 in Inghilterra.
Suo zio, Sir Charles Wheatstone, fu il co-inventore del telegrafo e partecipò attivamente allo sviluppo delle prime comunicazioni intercontinentali tramite cavi sottomarini. Sir Wheatstone prese molto a cuore la formazione del nipote che a 16 anni lascia la scuola per studiare autonomamente fisica e matematica. Heaviside lavora anche con lo zio nel settore delle telecomunicazioni (telegrafi) e nel 1873 legge il trattato sull'elettromagnetismo di recente publicazione ad opera di Maxwell, opera che cambierà la sua vita. Infatti Heaviside rimane molto colpito dalla portata dell'opera e decide di studiarla in modo approfondito. Passerà il resto della sua vita dedicandosi allo studio delle linee di trasmissione ed al calcolo vettoriale.
Elenchiamo brevemente, senza approfondire troppo, le principali invenzioni/scoperte di cui pochi sanno essere lui l'autore:
- effetto pelle per i conduttori: fenomeno fisico in base al quale la densità di corrente in un conduttore si riduce muovendosi verso il centro del conduttore. Fenomeno molto importante di cui tenere conto ogni qual volta si trasmette un segnale tramite conduttore metallico. All'epoca il problema era particolarmente rilevante poichè per le comunicazioni telegrafiche si usavano spesso cavi in rame non schermati e la qualità della trasmissione era pessima.
- l'equazione delle linee: anche nota come equazione dei telegrafisti, modello matematico per le linee di trasmissione, base per l'elettronica classica.
- il cavo coassiale: Heaviside ha inventato e brevettato il cavo coassiale, cioè il cavo comunemente usato per l'antenna della televisione mostrato in figura sotto. Non fu mai realizzato all'epoca e venne ripreso in considerazione solo decenni dopo.
- le equazioni di Maxwell-Heaviside: ha riformulato le 12 equazioni originariamente proposte da Maxwell nel suo trattato nelle 4 equazioni di Maxwell mostrate in figura sopra. Quindi le equazioni di Maxwell nella forma vettoriale e nella loro simmetrica eleganza furono riformulate da Heaviside, ma in pochi lo sanno. Rimane ovviamente il merito e l'immenso genio di Maxwell.
- il calcolo operazionale: metodo di soluzione delle equazioni differenziali lineari a coefficenti costati molto simile all'uso della trasformata di Laplace che si fa oggi in elettronica. Solo che non ne diede una dimostrazione matematica rigorosa ma solo una interpretazione logica.
- bobina telefonica: propose per primo l'uso di un induttore a bobbina per migliorare il funzionamente dei sistemi di comunicazione come il telefono. La sua idea non fu presa in considerazione per motivi politici ma fu ripresa molti anni dopo ed è oggi una prassi ( o almeno lo era nei telefoni fissi...).
- analisi complessa dei circuiti: è stato il primo ad usare i numeri complessi per lo studio dei circuiti elettronici in regime sinusoidale. Molte volte mi sono chiesto a chi mai fosse venuto in mente di tirare in ballo i numeri complessi per studiare fenomeni "reali", passatemi il gioco di parole... Del resto non è mica così ovvio che al variare della frequenza un circuito abbia una impedenza Z (estensione della resistenza) composta da una parte reale, la resistenza R ed una immaginaria, la reattanza X, come in figura sotto.
Oggi la cosa è data per scontata, è un modus operandi standard in elettronica/elettrotecnica, ma all'epoca doveva apparire del tutto esatotico come metodo.
- Induttanza, reattanza, impedenza, etc... cioè buona parte dei nomi delle grandezze usate in elettrotecnica per lo studio dei circuiti in regime sinusoidale sono opera sua.
Si è anche occupato della propagazione delle onde elettromagnetiche nello spazio libero predicendo l'esistenza dei uno strato della ionosfera che oggi porta il suo nome (una delle poche scoperte che porta il suo nome...), cioè lo strato di Kennelly-Heaviside.
Buona parte delle sue idee o delle sue invenzioni vennero comprese o dimostrate solo diversi anni dopo la sua morte. Heaviside è rimasto estraneo al mondo accademico che per lungo tempo lo ha osteggiato non riconoscendogli spesso il dovuto plauso.
Abbiamo visto una rapida carrellata dei risultati ottenuti da questo grande genio per fare chiarezza su alcuni punti spesso poco noti sulla paternità di alcune invenzioni e scoperte alla base della tecnologia odierna.
Non si comprende se ti riferisci ad Oliver o a Berni 🙂
Dall’alto della tua lingua (italiana) illuminaci sui tanti errori grammaticali che hanno infastidito la tua lettura…
No che non mi offendo (e la prima frase del mio commento lo evidenzia)
ma essendo, oltre che moderatore, fondatore del blog e colui che ha autorizzato la pubblicazione… sono di fatto tirato in causa!
Procediamo per punti:
1) NON ritengo l’articolo orrendo sotto il profilo grammaticale, l’ho riletto ancora una volta ed oltre una evidente svista, a mio avviso ci sono solo 2 o 3 frasi che andrebbero riscritte, ma assolutamente comprensibili. Per quanto riguarda la consecutio temporum, a me interessa di più la cronologia degli eventi ed il risalto che viene dato all’argomento, oltre che la scelta dell’argomento interessante. Poi vengono i verbi ed i congiuntivi. Penso sia assolutamente perdonabile sbagliare i tempi quando si è concentrati su argomenti tecnici e sinceramente, piu sono tecnici gli argomenti e meno mi interessano i congiuntivi. Parere personale.
Certo è sicuramente migliorabile, ma prima di tutto siamo in un blog, su internet la lettura (quindi la scrittura) è diversa rispetto al cartaceo e poi l’attenzione del lettore dovrebbe essere rivolta principalemente all’argomento.
Meglio un progetto che funziona spiegato male che uno che non funziona spiegato bene (di venditori di fumo ne abbiamo già a bizzeffe)
2) L’aggressività con la quale hai attaccato Berni mi fa pensare ad un tuo risentimento verso i giovani Ing. Fermo restando che assolutamente Bernie NON può essere un capro espiatorio, vorrei approfondire la questione da te posta.
Gli Ingegneri moderni NON sanno scrivere! Addirittura li chiami “Ingegnerini”….
ma sai quanti Ingegneroni del passato conosco che, otre a non saper scrivere , non sanno nemmeno parlare e ricoprono ruoli fondamentali nel pubblico e nel privato?
I nuovi Ing. sono il nostro futuro e non dimentichiamoci che la loro formazione è stata affidata proprio ai vecchi Ing.
Alcuni anni fa leggevo un editoriale su una rivista di elettronica dove si denunciava un fatto simile…. i nuovi elettronici non conoscono l’italiano…..
Forse è vero (ricevo a volte articoli illegibili) ma a prescindere l’età e comunque NON è il caso di Berni.
Inoltre posso garantirti, da progettista elettronico da quasi 20 anni, che disegnare schemi elettrici, progettare circuiti stampati, scrivere codice in assembler e in c,
leggere pubblicazioni e datasheet in inglese tutti i giorni, porta comunque a dei problemi a livello di lingua italiana.
Non so se è capitato anche a te, ma la mia calligrafia diventa sempre piu orrenda con l’aumentare dell’uso del computer.
Caro Analog Man, è vero saper scrivere bene significa anche vendersi bene, ma del resto siamo progettisti elettronici non letterati e sta a noi saper vendere bene i nostri progetti piuttosto che la nostra relazione, quella teniamola solo più KISS possibile.
Mi scuso fin da ora se la mia misera prosa darà fastidio a qualche raffinatissimo palato, ma io di meglio non so fare. Mi sembra tuttavia il caso di dire che quando il saggio indica la luna, lo sciocco guarda il dito!
Tornando a Heaviside, mi tolgo il cappello davanti alla sua bravura.Riguardo al metodo simbolico, anch’io mi sono chiesto più volte da quale teoria esso fosse legittimato,infatti nessuno dei libri che ho letto (sono pochi, sia chiaro) lo specifica.Tuttavia da qualche parte lessi che Heaviside lo introdusse basandosi sulla intuizione e sul fatto che “funzionava” ! Se questo bastava a lui, basterà anche a me!!
Tuttavia mi piacerebbe tornare sul problema se qualcuno ha interessanti letture da suggerirmi!
Il sapere è un bene comune e non appartiene a nessuno quindi:
1) complimenti all’autore dell’articolo che non ha tenuto per se il sapere e l’ha diffuso 2) i consigli sono sempre ben accetti per migliorarsi ma comportarsi da bacchettoni porta all’esatto opposto: alla chiusura!
Quindi, anche se forse non ho l’autorità per farlo, usiamo un po’ di umiltà!!!
(L’unica cosa che so di sapere è di non sapere – Socrate)
Navigando mi sono imbattuto in questa lettera aperta ai genitori….
da leggere!
http://www.fdicarlo.com/lettera-ai-miei-genitori/
Il metodo simbolico di Heaviside è anche noto come calcolo operazionale e fa parte della teoria degli operatori. Si tratta di un settore molto complesso ed astratto della matematica. Una introduzione storica molto interessante è disponibile, in inglese, nel seguente collegamento.
La dimostrazione rigorosa del suo metodo richiede l’uso delle trasformate integrali (come del resto ci fanno studiare all’università, al posto dell’italiano a quanto dicono…
) e se non ricordo male viene attribuita a Claude Shannon che fu tra i primi a riscoprire le opere di Heaviside mentre lavorava nei laboratori Bell.
Devo dire che sono sbalordito dalla violenza verbale che viene espressa certe volte dalle persone quando di mezzo c’è uno schermo…
La sua funzione è quella di un comodo e caldo velo che garantisce l’anonimato e l’impunità…
Io sono un cultore della lingua italiana. La mia sensibilità in merito è marcatissima, ve lo posso garantire! Sono uno strenuo ed infaticabile difensore del congiuntivo, un nemico giurato dei neologismi e di taluni prestiti linguistici. Detesto le contaminazioni, specie quando queste non sono davvero necessarie (ma quant’è odioso sentire una sola parola in inglese in un intero discorso in italiano???).
Sono un sostenitore fermo e deciso del fatto che la lingua italiana vada difesa da continui attacchi perpetrati da personaggi di dubbia cultura che vivono nell’etere e da un’esterofilia incipiente e palesemente pericolosa.
Sono, quindi, certamente convinto che la forma espressiva sia fondamentale.
Un lavoro scritto male, indipendentemente dal fatto che funzioni, che sia verificabile, che sia di qualità, diventa, per me, automaticamente un pessimo lavoro!
Per lo stesso motivo per cui sono tendenzialmente portato a non ascoltare chi grida, sebbene ciò che dice possa, talvolta, anche essere accidentalmente valido.
Per venire al caso specifico, ritengo DOVEROSO fare i miei più vivi complimenti all’autore di questo articolo per aver portato all’attenzione di questa comunità fatti di rilevanza scientifica non indifferenti.
La corretta attribuzione è ciò che ha permesso, durante l’Illuminismo, di far emergere i più capaci, motivandoli e spronandoli al meglio.
Certo, uno dei retaggi che ci portiamo dietro da quel tempo è il Diritto d’Autore come abiura a se stessi in funzione di quello che io chiamo “il Dio denaro” ma col tempo, ne sono certo, supereremo anche questo residuo frammento di medioevo…
Non conoscevo neanche il nome di questo studioso che non esiterei a definire un vero e proprio “rifinitore”.
Mi son fatto l’idea che si sia trattato di un valido e competente collaboratore per un buon numero di tipi diversi di ambiti di studio.
La sua mente appare geniale, brillante e versatile.
Dal punto di vista stilistico/linguistico, le uniche obiezioni che mi vien da fare sono:
1) ad un certo punto c’è scritto bobbina e non bobina;
2) carenza generale di punteggiatura ma nulla che sia realmente impediente della comprensione del testo;
3) nell’ultimo paragrafo si sente la mancanza di un paio di virgole.
In ultimo, ci tengo a precisare che mi auguro sia chiaro che mi trovo perfettamente d’accordo con chi ha fatto notare come, “Quando il saggio indica la luna, lo stolto guarda il dito”.
… come da oggetto. 🙂
Ci terrei a precisare che l’argomento dell’articolo
Oliver Heaviside, il vero padre dell’elettronica classica
è stato proposto dall’autore e da me solo approvato.
Ulteriore merito che era doveroso segnalare!