Macedonio Melloni (1798 – 1854), fisico e fra i più illustri scienziati italiani dell’Ottocento,  nacque a Parma nel 1798, figlio di un facoltoso proprietario di un negozio di tessuti nel centro della città, Antonio Melloni, e di Rosalia Jabalot, donna colta di origini francesi. La famiglia possedeva una villa a Valera – ora frazione del comune di Parma. Questi luoghi erano cari al futuro scienziato che li ricorda con affetto: “Lo spettacolo della natura è stato per me […] fonte delle più vive emozioni dell’infanzia…ma nulla ha colpito la mia immaginazione quanto  l’intimo legame che unisce i fenomeni della vita quando si alza la stella brillante del giorno. Nato e cresciuto a Parma, stavo durante l’estate per trascorrere i miei giorni di riposo in una graziosa  villa di campagna  […] il profondo silenzio che regnava attorno a me imprimeva un nuovo vigore […] il mio spirito era allora completamente assorbito da questo ammirevole risveglio della natura!”. 

Queste parole, scritte da Melloni quando era già famoso scienziato, testimoniano bene i suoi interessi dalla giovane età per le scienze naturali, che lo accompagnarono fino ai suoi ultimi giorni. 

Negli anni 1814-1819 Melloni frequentò con significativi riconoscimenti l’Accademia delle Belle Arti a Palazzo della Pilotta a Parma – dove aveva sede la stamperia del celebre stampatore Giambattista Bodoni. Nel 1819 era a Parigi col padre Antonio per alcune lezioni di Fisica all’Ecole polytechique, frequentata da noti fisici dell’Ottocento: Fresnel, Sadi Carnot, Gay-Lussac, fra gli altri. 

GLI ANNI DI DOCENZA A PARMA

Nel 1823 tornò a Parma. Nel 1824 fu chiamato a sostituire il  professor Pietro Sgagnoni nell’insegnamento di Fisica teorica e sperimentale dell’Università Ducale e diventò membro del Gabinetto letterario di Parma le cui finalità erano “di avvicinare […] le persone che amano le buone Lettere e le Scienze”. Nel 1827, dopo la morte di Sgagnoni, Melloni diventò titolare della cattedra di Fisica teorica e sperimentale all’Università di Parma. In questi anni Melloni si impegnò nella ristrutturazione degli ambienti didattici e laboratoriali di Fisica dell’Università, per i cui lavori fu chiamato il celebre architetto piacentino Paolo Gazzola (1787-1857). Nei primi anni d’insegnamento Melloni si occupò anche di meteorologia, di cui tornò a interessarsi nella maturità. E’ di questi anni il progetto di un nuovo tipo di igrometro(strumento che misura l’umidità dell’aria), che realizzò nel 1829. 

In questo periodo, lo scienziato apportava alcune modifiche al galvanometro astatico – nuovo tipo di galvanometro inventato da Leopoldo Nobili (1784-1835), fisico famoso in tutta Europa e professore di fisica al Reale Museo di fisica di Firenze – per renderlo utilizzabile nelle sue ricerche sul calore “radiante”. Melloni iniziava a studiare il calore naturale umano alla distanza di alcuni metri; inoltre, insieme a Nobili esaminava alcuni fenomeni relativi al calore radiante, fra cui il passaggio del calore attraverso corpi trasparenti, usando palline di ferro riscaldate. Risultato di questi esperimenti fu che con alcuni materiali (olio, alcool, acido nitrico) il passaggio del calore dipendeva dal grado di trasparenza, come era già stato osservato anche da altri ricercatori. Unica e significativa eccezione era l’acqua, che, benchè trasparente, fermava del tutto il passaggio del calore. Nel 1831 i risultati di queste ricerche verranno letti da Melloni e Nobili durante una seduta dell’Académie des Sciences di Parigi.

Il 15 novembre del 1830 Melloni, durante una prolusione nel corso di Fisica, esortava gli studenti a imitare l’esempio di quello che era accaduto poco prima in Francia, dove Carlo X era stato rovesciato. Il giorno successivo la duchessa di Parma firmava la destituzione dello scienziato dall’incarico di professore universitario. Melloni abbandonava Parma per rifugiarsi a Firenze ma vi ritornava nel febbraio 1831, quando i moti del 1831 costrinsero la duchessa a trasferirsi a Piacenza. In queste circostanze storiche Melloni fu nominato membro aggiunto del Governo rivoluzionario. 

Le spinte rivoluzionarie durarono, tuttavia, poco. Nel 1831 la duchessa tornava a Parma, proclamando un’amnistia, e chiudeva l’Università e la Scuola di Fisica. A seguito della restaurazione, lo scienziato abbandonava nuovamente la sua patria e iniziava le peregrinazioni fra Lione, Parigi, Firenze, Genova, Marsiglia, Besançon. Alla fine del 1831 si stabilì a Dôle (Nord della Francia), dove diventò docente al College de l’Arc dell’Università. In questo periodo continuava le sue ricerche sul calore radiante. Nel 1832 informò il celebre fisico François Arago (1786 – 1853) della sua scoperta relativa al passaggio dei raggi calorici provenienti dal sole: nel passaggio attraverso l’acqua i raggi avrebbero una “perdita tanto più grande quanto più piccola è la loro rifrangibilità”. 

Il periodo trascorso a Dôle è per Melloni una “affreuse solitude”, che lo spinge a trasferirsi a Ginevra dove è ospite di Auguste de La Rive (1801 – 1873), noto fisico svizzero. Il soggiorno ginevrino è breve; poco dopo Melloni si trasferisce a Parigi e invia all’Académie des Sciences una mémoire – “Propagation de la chaleur rayonnante dans les corps solides et liquides” – in cui presenta i suoi studi relativi al passaggio dei raggi calorici di un’unica sorgente attraverso schermi di differenti tipologie. Melloni evidenziava che la resistenza dei mezzi diafani alla trasmissione dei raggi da calore è diversa dalla resistenza opposta da questi mezzi alla propagazione della luce. E’ del 1834 la successiva mémoire all’Académie des Sciences in cui lo scienziato si interrogava se la trasmissione dei raggi calorici attraverso i corpi restasse identica al variare della sorgente. Melloni enunciava che vi sono sostanze che si fanno attraversare da certi raggi ma ne intercettano altri, evidenziava che le sorgenti caloriche emanano differenti specie di raggi calorici e che differenti raggi calorici sono suscettibili di rifrazione come i raggi luminosi, secondo una rifrangibilità diversa. Evidenziava, inoltre, l’analogia fra i raggi calorici e la luce.

I RICONOSCIMENTI EUROPEI

Sono di questi anni i suoi contatti scientifici con il celebre fisico e chimico Michael Faraday (1791 – 1867). Faraday, venuto a conoscenza delle recenti ricerche di Melloni, ne fu entusiasta e lo propose per la prestigiosa Medaglia Rumford della Royal Society, che gli venne assegnata nel 1835, primo fra gli importanti riconoscimenti scientifici internazionali attribuiti a Melloni. Nel 1839 Melloni verrà eletto membro straniero della Royal Society e successivamente Corrispondente della Reale Accademia delle Scienze di Napoli e Membro dell’Accademia reale svedese delle Scienze. 

Intanto in questi anni lo scienziato iniziava ad essere conosciuto nella comunità scientifica internazionale per il suo termomoltiplicatore, che gli verrà richiesto da scienziati quali J. D. Forbes, M. Faraday, J. Henry e usato in laboratori europei e statunitensi. 

In una successiva mémoire dello stesso periodo Melloni presentava all’Académie des Sciences un suo nuovo strumento per lo studio del calore radiante – il Banco ottico di Melloni. Nel 1835 il Ministero della pubblica Istruzione francese gli assegnava un premio di 1200 franchi per il suo lavoro “Sur la Lumière e la Chaleur”. 

Con alcuni esperimenti dei due anni successivi (1836-1837) Melloni studiò la variazione dell’intensità dei raggi calorici al variare della distanza della sorgente, evidenziando la dipendenza dall’inverso del quadrato della distanza, e confermò l’analogia tra raggi calorici e luminosi, anche se osservava, ancora, che diverso era il modo di propagazione delle radiazioni caloriche e luminose. 

GLI ULTIMI ANNI

Durante il periodo dell’ “esilio” il desiderio di Melloni di tornare in patria non si era mai sopito. Alla morte del fisico Leopoldo Nobili, alcuni amici fiorentini di Melloni lo segnalarono al Granduca Leopoldo II di Toscana come possibile successore di Nobili alla cattedra di Fisica di Firenze. Il granduca, tuttavia, non volendo sbilanciarsi con la duchessa Maria Luigia, non si pronunciava. Fu l’astronomo napoletano Ernesto Capocci (1798 – 1864) che, recatosi a Parigi per acquistare strumenti scientifici per l’Osservatorio di Capodimonte, suggerì a Melloni di considerare un possibile incarico di prestigio a Napoli, di cui egli stesso si sarebbe fatto sostenitore. Grazie all’aiuto degli illustri scienziati François Arago e Alexander von Humboldt e del Cancelliere dell’Impero austriaco von Metternich nel 1839 Melloni ottenne la nomina di Direttore del Conservatorio delle Arti e dei Mestieri e del Gabinetto di Meteorologia vesuviano.

Negli anni “napoletani” Melloni continua le ricerche sul calore radiante e si interessa anche ai “raggi chimici” – la radiazione ultravioletta. Lo scienziato riprendeva i risultati del celeberrimo astronomo e fisico William Herschel (1738 – 1822) – considerato scopritore della radiazione infrarossa – e del chimico Faustino Malaguti (1802 – 1878) relativamente all’azione chimica dei raggi calorici sopra fogli di carta imbevuti di sostanze “fotogeniche”, confermando che questa azione dipendeva dal tipo di sostanze usate. Agli inizi degli anni ’40 Melloni si schierava decisamente dalla parte della teoria ondulatoria della luce e in una mémoire alla Regia Accademia delle Scienze di Napoli del 1842 scriveva parole che riassumono il senso della sua ricerca e affermano finalmente “il principio di identità”: “La luce, il calore, e le reazioni ‘chimiche’ sono tre manifestazioni delle onde eteree di varie lunghezze contenute nella radiazione solare: le onde oscure dotate dell’azione chimica o calorifica sono del tutto simili alle onde luminose; l’ampiezza sola è diversa: ma questo carattere distintivo appartiene alla specie e non punto al genere; ed havvi precisamente tanta diversità tra un raggio oscuro, chimico o calorifico, ed un raggio di luce, quanta ne esiste tra due raggi luminosi di diverso colore”.

Melloni era uno scienziato di vasti e diversificati interessi. In questi anni si dedicò anche a ricerche in altri ambiti. Ne ricordiamo alcuni.

Alla luce dei nuovi impegni governativi dello scienziato va inquadrato il suo lavoro per l’illuminazione pubblica di Napoli e delle coste del Regno. Melloni si era recato in Francia per documentarsi su un sistema d’illuminazione costiera innovativo e contribuì significativamente al progetto di una rete di fari con nuove lenti rifrangenti – dovute alle ricerche del fisico francese Augustin-Jean Fresnel (1788-1827) e che evitavano dispersione della radiazione – da posizionare in tutto il Regno. 

Gli studi di Melloni sulla Dagherrotipia interagivano con i quelli sul calore radiante e sulla colorazione chimica alla luce del principio di identità delle regioni oscure della zona visibile.

Inoltre, l’interesse dello scienziato per i problemi di meteorologia si possono ricollegare al suo amore per la Natura, che lo accompagnava dai suoi anni giovanili. Melloni era sostenitore  della teoria di William Wells (1757 – 1817) sulla formazione della rugiada ma la completava: la rugiada si formerebbe per condensazione di vapore acqueo atmosferico al contatto con superfici prossime al suolo o col suolo e quando si verifichi un raffreddamento dopo l’irraggiamento (teoria di Wells-Melloni).

Infine, gli studi sul magnetismo delle rocce e delle lave si possono riportare all’interesse di Melloni per i fenomeni magnetici, come testimonia l’uso del galvanometro in molte sue ricerche. D’altronde la nomina a Direttore dell’Osservatorio del Vesuvio lo coinvolgeva in questo interesse. La convinzione dello scienziato era che la scienza non avesse ancora le evidenze per formulare ipotesi relativamente al magnetismo terrestre; il magnetoscopio poteva, comunque, essere strumento utile per proseguirne le ricerche.  

E’ degli anni 1850-1854 il suo capolavoro teorico incompiuto: La Thermochrôse ou la coloration calorifique”, summa delle sue ricerche sul principio di identità tra luce e calore. Il titolo del lavoro, scritto in francese, può essere riportato all’etimo di thermos (calore) e crosis (colore) oppure croso (tocco, coloro, tingo). Si potrebbe tradurre: “colore del calore”. L’opera è dedicata a Francois Arago e ad Alexander Humboldt, scienziati che lo avevano aiutato nel suo ritorno in Italia. 

Quando nel 1848 a Napoli si svilupparono le vicende storiche che portarono alla richiesta di una monarchia costituzionale Melloni prese parte alla Commissione di pubblica Istruzione per la riforma dell’insegnamento pubblico. 

L’ipotesi storica più accreditata evidenzia l’estraneità di Melloni agli eventi politici sovversivi e, piuttosto, intende Melloni vittima di un intrigo di intellettuali. Le vicende costituzionali tuttavia abortirono, Ferdinando II riprese pieno potere e seguirono persecuzioni politiche in cui Melloni fu coinvolto. Lo scienziato fu privato delle sue cariche pubbliche e condannato all’esilio; successivamente, tuttavia, fu graziato e poteva rimanere a Napoli. Si ritirò nella villa che aveva acquistato a Portici, conservando contatti internazionali con eminenti scienziati fra cui Faraday, fra cui il fisico Auguste De La Rive (1801-1873) e il matematico Giovanni Plana (1781 – 1864). Negli ultimi anni di vita continuò i suoi studi di Fisica e ideò un nuovo tipo di elettroscopio, realizzato dall’artigiano Saverio Gargiulo. 

Nel 1854 Melloni contrasse il cholera asiatico, che si era diffuso a Napoli. Ne morì in pochi giorni, l’11 agosto e venne sepolto nel cimitero dei colerosi a Barra. A causa delle leggi del tempo che proibivano il trasferimento post-mortem in caso di malattia infettiva, furono inutili le richieste della moglie di traslare la salma in Santa Croce a Firenze. 

L’amata Parma fu sempre nei pensieri di Melloni e Parma non ha dimenticato il suo grande scienziato fin dalla la prolusione di apertura dell’Anno Accademico del 1861 nella Chiesa della Regia Università di Parma, che ripercorse le tappe del suo cammino nella Scienza. Nel 1869 il Consiglio comunale decise di collocare una lapide commemorativa nella Chiesa del Quartiere e una targa commemorativa sulla casa natale di Melloni. Nel 1901 – per un singolare errore cronologico e con tre anni di ritardo – venne celebrato il Centenario della nascita (lo scienziato era invece nato nel 1798). Nel 1907, in occasione della prima assemblea Società Italiana per il Progresso delle Scienze svoltasi a Parma, il Comune offrì in omaggio ai congressisti una brochure su Melloni con la sua data di nascita (questa volta esatta). Sono del 1927 le Celebrazioni per il centenario della nomina a titolare della cattedra di Fisica teorica e sperimentale e del 1954 quelle per il Centenario della morte. Per l’occasione fu ristampata La Thermochrôse e allestita una mostra di cimeli dello scienziato. Nel 2015 si è svolta a Parma un’importante mostra con un suggestivo allestimento interattivo alla luce della poliedrica attività di ricerca di Melloni, precorritrice di tempi futuri, delle sue relazioni con i più importanti scienziati del tempo e della sua forte la passione politica. 

Quando Melloni tornava con il ricordo alla sua Parma adorata e agli anni della sua infanzia, così scriveva nel suo capolavoro scientifico La Thermochrôse, quasi come esergo del suo percorso di ricerca scientifica: 

“L’azione della luce sugli esseri viventi era evidente: ma come si veniva esercitando? E, in prima, che cosa è la luce e come agisce sulla terra? […] L’idea di un irraggiamento luminoso era familiare al mio spirito e l’osservazione quotidiana mi aveva insegnato che la luce fermata da un corpo opaco viaggia diritta nell’aria senza piegarsi o deviare dal suo percorso…”.

…La Luce e il Calore, impressi nelle sue emozioni più profonde fin dall’infanzia nella campagna parmense di Valera, avevano segnato indelebilmente i percorsi scientifici e interiori di uno dei più grandi scienziati italiani dell’Ottocento. 

crediti immagini dell’articolo: Macedonio Melloni. Il calore e la luce invisibile, a cura di L. Trentadue, E. Schettino, C. Peruggi, MUP Editore, Parma, 2015.

di Guido Cavallera