Dalla Prussia con ingegno

| Con i loro studi, due fratelli, un ingegnere fisico e un matematico filologo nati nella Germania d’inizio Ottocento, fornirono importanti contributi allo sviluppo dei motori elettrici e del calcolo astronomico sui campi gravitazionali

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Di Marco Belletti
Moritz Hermann (von) Jacobi e Carl Gustav Jacob Jacobi furono due fratelli tedeschi. Il primo divenne ingegnere e fisico che lavorò tutta la vita in Russia e fu famoso per i suoi contributi alla galvanoplastica, ai motori elettrici e alla telegrafia a filo. Il secondo è stato un matematico che ha fornito contributi fondamentali alle funzioni ellittiche, alla dinamica, alle equazioni differenziali, ai determinanti e alla teoria dei numeri.

Nati in una famiglia di banchieri ebrei ashkenaziti nella Prussia d’inizio Ottocento, hanno contribuito con i loro studi alla crescita delle conoscenze umane nei loro rispettivi campi di studio. Moritz iniziò a studiare i motori magnetici nel 1834 e l’anno successivo si trasferì a Dorpat (ora Tartu, in Estonia) per tenere lezioni alla locale università. Un paio di anni più tardi finì a San Pietroburgo dove studiò per l’accademia russa delle scienze l’uso delle forze elettromagnetiche per le macchine in movimento. Mentre studiava il trasferimento da una batteria a un motore elettrico, elaborò il cosiddetto teorema della massima potenza: la potenza massima viene trasferita quando la resistenza interna della sorgente è uguale alla resistenza del carico, quando la resistenza esterna può essere variata e la resistenza interna è costante. Inoltre, testò la potenza dei motori determinando la quantità di zinco consumata dalla batteria.

Nel 1834 inviò all’accademia delle scienze di Parigi una relazione su un motore elettrico da lui progettato e preparò un dettagliato documento grazie al quale le caratteristiche del suo propulsore sono conosciute nel dettaglio. Nel testo Jacobi espresse la volontà di non essere considerato l’inventore dei motori elettrici ma nonostante ciò fu senza dubbio il primo a dimostrarne la fattibilità pratica tanto che con l’aiuto finanziario dello zar Nicola, Jacobi costruì nel 1839 una barca alimentata da celle a batteria in grado di trasportare 14 passeggeri. Con la sua imbarcazione risalì controcorrente il corso del fiume Neva a una velocità di 5 chilometri orari, davanti allo zar. Partendo dal prototipo dell’inventore tedesco-russo, tra la fine del XIX secolo e i primi anni Venti del Novecento la propulsione elettrica fu molto utilizzata in alternativa propulsione velica, soprattutto nelle navi di piccole dimensioni e di corto raggio di operazioni, ma fu rapidamente sostituita dai motori a benzina e diesel. Al contrario le navi di grandi dimensioni passarono dalle vele ai propulsori a vapore alimentati a carbone e in seguito a enormi motori a gasolio. Attualmente circa il 90 per cento dei prodotti trasportati nel commercio internazionale viaggiano su navi ed è quindi evidente l’elevato livello di inquinamento che generano. Purtroppo al momento il peso eccessivo delle batterie e soprattutto la limitata autonomia non permettono l’uso dell’elettricità in questo genere di trasporto, ma potrebbero essere comodamente utilizzate nel caso di imbarcazioni o traghetti che prestino servizio su brevi percorsi, come per esempio i collegamenti con le numerose isoli minori italiane.

Jacobi lavorò anche allo sviluppo del telegrafo elettrico e sviluppò una mina navale che prese il suo nome. Tra il 1842 e il 1845 fece costruire la linea telegrafica tra San Pietroburgo e Zarskoe Selo utilizzando un cavo sotterraneo lungo 26 chilometri. Nel 1853 fece posizionare sul fondo marino fissata a un’ancora una mina collegata da un cavo a una cella galvanica che la alimentava dalla riva: aveva una carica esplosiva di 14 chilogrammi di polvere nera e il ministero della guerra dell’Impero Russo ne fece realizzare una sessantina a difesa di alcuni forti sul mare.

Jacobi fu un forte sostenitore del sistema metrico decimale.

Il fratello minore Carl Gustav Jacob – il cui nome è spesso riportato come Carolus Gustavus Iacobus Iacobi – è stato il primo matematico ebreo a essere nominato professore in un’università tedesca. Quando nel 1821 iniziò a frequentare l’università di Berlino, Carl aveva già una vasta cultura in latino, greco, filologia, storia e matematica. Dopo i primi studi in filologia, decise di dedicare tutta la sua attenzione alla matematica e a soli 21 anni fu abilitato all’insegnamento universitario: nel 1825 iniziò a insegnare teoria delle curve e delle superfici all’università di Berlino, mentre nel 1829 divenne professore ordinario di matematica all’università di Königsberg dove insegnò fino al 1842 quando – per un esaurimento nervoso dovuto al lavoro eccessivo – abbandonò la cattedra e dopo un viaggio in Italia tornò a Berlino dove visse grazie ad alcune borse di studio.

Numerosi i contributi di Jacobi alla matematica. È stato il primo ad applicare le funzioni ellittiche alla teoria dei numeri, dimostrando il teorema di Fermat e quello di Lagrange, ipotizzando il teorema che prende il suo nome sulle funzioni ellittiche e la loro relazione con la funzione theta ellittica. Ne scrisse nel trattato “Fundamenta nova theoriae functionum ellipticarum” del 1829. I suoi studi sono molto importanti e fornirono significativi contributi, per esempio, alla risoluzione del problema di Keplero sul moto planetario in un campo gravitazionale centrale.

Jacobi è stato anche uno dei primi a studiare la teoria dei determinanti (che ha un ruolo importante nei cambiamenti delle variabili in più integrali e in molte indagini analitiche) e a introdurre i polinomi simmetrici che oggi sono conosciuti come polinomi di Schur. Si occupò anche di teoria planetaria ipotizzando nel 1936 l’integrale Jacobi per un sistema siderale di coordinate. Gli è stato dedicato un cratere della Luna.

Così come furono diversi gli studi e gli interessi in vita dei due fratelli, altrettanto differenti furono i loro destini: Moritz Hermann morì a San Pietroburgo a 73 anni nel 1874 per un attacco di cuore e fu sepolto nel cimitero luterano della città. Carl Gustav Jacob invece morì a soli 47 anni a Berlino nel 1851 per un’infezione di vaiolo. La sua tomba è nel cimitero del quartiere Kreuzberg di fianco a quella dell’astronomo Johann Encke.

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