Sophie Germaine, la donna che fondò la fisica matematica

di Elisabetta Strickland.

Emettere un francobollo con l’effigie di Sophie Germaine è un tributo che la Francia certamente deve alla studiosa che sorprese per le sua straordinaria abilità persino Lagrange e Gauss e che dopo più di due secoli ha un meritato riconoscimento anche per la battaglia che ha dovuto condurre contro i pregiudizi sociali e culturali del suo tempo.

Infatti, verso la fine del settecento, il fatto che una donna avesse talento in matematica non era una condizione apprezzata, Sophie faticò per anni prima di affermarsi.

Nacque a Parigi il 1° Aprile 1776, figlia di Ambroise Francois, un ricco mercante di seta e successivamente direttore della Banca di Francia, e Marie Germaine. Questo significa che aveva tredici anni quando cadde la Bastiglia.

Il caos in cui piombò Parigi nel seguito fu in realtà per lei una fortuna, dato che per proteggerla dai pericoli nel periodo del Regno del Terrore i genitori la tennero chiusa in casa, consentendole tuttavia di trascorrere il suo tempo nella biblioteca paterna. Fu appunto leggendo che Sophie apprese che Archimede era stato ucciso da un soldato privo di scrupoli mentre era assorto nello studio di un problema di geometria. Il matematico di Siracusa semplicemente non rispose ad una richiesta di informazioni del soldato e questi irritato lo uccise con la spada. Sophie si convinse che se la matematica era così coinvolgente, doveva valere la pena di esplorarla e nonostante la disapprovazione della famiglia, che non riteneva gli studi scientifici consoni ad una giovane donna, si concentrò sui libri di matematica presenti nella biblioteca del padre, in particolare le opere di Newton ed Eulero.

Dedicò ad essi tutto il suo tempo, tanto che in famiglia arrivarono a privarla degli abiti e della luce nella sua stanza, onde costringerla ad andare a dormire. Ma Sophie era molto determinata, quindi attendeva che i genitori si ritirassero, poi, munita di coperte a candele, passava l’intera notte a studiare. Una mattina i famigliari la trovarono addormentata sulla scrivania, con l’inchiostro ghiacciato nel calamaio e, preoccupati per la sua salute, decisero che da quel momento in poi avrebbe potuto lavorare in condizioni normali. Il suo sogno sarebbe stato di andare all’Ecole Polytechnique, che aveva aperto i battenti a Parigi nel 1794, ma non essendo consentito alle donne di frequentarla, Sophie per imparare dovette farsi passare le note delle lezioni di vari professori, in particolare trovò interessanti quelle di Lagrange.

Così prese ad inviare commenti e considerazioni al grande matematico per iscritto, firmandosi con uno pseudonimo maschile, Monsieur Antoine-August Le Blanc, che era il nome di uno degli studenti iscritti all’ Ecole che aveva in realtà abbandonato gli studi. Lagrange rimase impressionato dalla profondità delle sue osservazioni e volendo conoscere l’arguto discepolo, arrivò a recarsi al domicio di Le Blanc per congratularsi. Quando scoprì che in realtà era una donna, non si meravigliò più di tanto, anzi, si congratulò e il carteggio non venne interrotto.

Sophie ritenne di aver inventato uno stratagemma efficace, per cui lo usò nuovamente per contattare Gauss. La sua ammirazione per il matematico la indusse persino ad intercedere per la sua salvezza quando venne a sapere che egli si trovava nella sua casa di Braunschweig in Prussia, sotto assedio ad opera delle truppe del generale Pernety, che nel 1806 militava nelle armate di Napoleone. Quando gli dissero che si era adoperata per lui la signorina Germaine, Gauss giustamente disse che non la conosceva, solo dopo uno scambio di lettere gli venne spiegato che era lei lo studente Le Blanc.

Anche Gauss fu felice di scoprire l’identità della sua brillante corrispondente e questo fatto incoraggiò Sophie a continuare il suo carteggio epistolare, che si concentrò soprattutto sulla teoria dei numeri, lavorando a lungo sull’ultimo teorema di Fermat. Sophie nel corso delle sue ricerche arrivò ad individuare un particolare tipo di numero primo, che da lei prese il nome di numero primo di Sophie Germaine. Lo scambio epistolare con Gauss si interruppe nel 1808, allorché egli venne nominato professore di astronomia all’Università Georg-August di Gottinga, dove abbandonò lo studio della teoria dei numeri per rivolgersi alla matematica applicata.

Fu allora che arrivò a Parigi Ernst Chladni, un fisico tedesco che studiava le vibrazioni delle superfici elastiche. Il suo metodo consisteva nello spruzzare sulle superfici una polvere sottile e sollecitare successivamente i bordi con un archetto, per poi notare le figure che vi si formavano sopra, che chiamava “figure acustiche”.

L’Accademia Francese delle Scienze, per ordine di Napoleone, offrì nel 1809 un premio consistente in una medaglia d’oro da 1 kg. per il miglior saggio sulle leggi matematiche della teoria delle vibrazioni delle superfici elastiche e Sophie decise di partecipare, nonostante all’epoca il problema fosse considerato troppo formidabile per essere affrontato. Alla scadenza dei due anni fissati dall’Accademia, nel 1811, Sophie sottomise una memoria anonima e fu la sola a presentare un lavoro. Ma Lagrange stesso, che era nella commissione giudicatrice, la bocciò perché la trovò poco rigorosa. Sophie non si scoraggiò: tenne conto delle imprecisioni evidenziate da Lagrange, sottopose altre due volte la memoria e nel 1816 vinse il premio, diventando uno dei matematici più famosi del suo tempo, addirittura venne definita la fondatrice della fisica matematica. Finalmente poteva parlare alla pari con studiosi del calibro di Cauchy, Ampere, Legendre, Poisson, Fourier e Navier. Fu proprio quest’ultimo a decretare che il lavoro di Sophie era di grande qualità e che pochi uomini a suo avviso all’epoca erano in grado di capirlo, mentre il fisico Poisson, il suo principale rivale sul soggetto dell’elasticità ed anche giudice del concorso, la ringraziò formalmente per il suo lavoro, la Memoria sulle vibrazioni delle piastre elastiche, ma continuò ad ignorarla in pubblico.

Gauss, che in realtà nella sua vita non incontrò mai l’intraprendente studiosa, si attivò perché le venisse data una laurea honoris causa all’Università di Gottinga, ma purtroppo Sophie venne a mancare a Parigi nel 1831 a causa di un tumore al seno, poco tempo prima che la laurea le venisse conferita.

Sebbene il suo contributo alla scienza fosse stato enorme, quando l’ufficiale di stato si recò al suo indirizzo per redigere il certificato di morte, si rifiutò di definirla professionalmente un matematico, ma scrisse semplicemente che era una possidente.

Inoltre, quando venne eretta la Tour Eiffel e si decise di inscrivere su di essa i nomi di settantadue studiosi che avevano fornito le basi scientifiche circa l’elasticità dei materiali usati per costruirla, il nome di Sophie non apparve, perché era una donna, pur essendo noto agli ingegneri del tempo il suo contributo alla teoria delle piastre.

La decisione di organizzare un convegno il 18 Marzo 2016 presso l’Istitut Henri Poincaré per ricordare Sophie Germaine alla luce di questi fatti diventa naturalmente condivisibile ed il francobollo emesso per l’occasione mostra con una formula il contributo di Sophie al Teorema di Fermat, assieme ad una bella immagine della grande scienziata.

Elisabetta Strickland

Dipartimento di Matematica dell’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”. Membro della Women in Mathematics Committee della European Mathematical Society

Leggi l’articolo completo: Elisabetta Strickland, Sophie Germaine, la donna che fondò la fisica matematica, in Scienze e Ricerche n. 25, 15 marzo 2016, pp. 15-16