Christian Andreas Doppler

Proveniente da una agiata famiglia che gestiva una florida azienda di scalpellini-marmisti, nacque in una bella casa attualmente in Makart Platz a Salisburgo e, seguendo la tradizione, avrebbe dovuto continuare l’attività di famiglia, ma la sua salute fragile glielo impedì. Dopo le scuole primarie a Salisburgo e secondarie a Linz, la famiglia chiese consiglio al professore di matematica del Liceo di Salisburgo che suggerì di fargli proseguire gli studi di matematica al Politecnico di Vienna, appena fondato nel 1815 e quindi non molto famoso. Con risultati eccellenti in matematica e altre materie si laureò nel 1825 e dopo aver approfondito lo studio di filosofia al Liceo di Salisburgo si iscrisse all’Università di Vienna per studiare matematica superiore, meccanica e astronomia.

Alla fine dei suoi studi fu nominato assistente del prof. Burg, di matematica avanzata e meccanica, e in quattro anni pubblicò quattro lavori di matematica. Cercava nel frattempo di avere un posto permanente e, nel 1833, ad una età avanzata per quel tempo, si iscrisse a concorsi per cattedre di ruolo.

Il sistema austriaco in vigore dal 1825 prevedeva concorsi nazionali, sia per scuole che per università, con una prova scritta di 12 ore, seguita da una lezione di prova tenuta davanti alla commissione. La commissione nazionale era a Vienna e il risultato con la valutazione veniva inviato, sigillato, alla scuola dove era stata fatta la domanda. Poiché era valutata prioritariamente la capacità didattica, una conoscenza superiore e le attività di ricerca potevano essere anche controproducenti!

Fece quindi domanda per posti in scuole di Linz, Salisburgo, Gorizia, Lubiana e per la cattedra di matematica al Politecnico di Vienna e alla Scuola Tecnica di Praga.

Nel frattempo dovendo vivere si impiegò come contabile in una ditta di filatura del cotone, un periodo di tristezza e depressione che lo fece persino pensare concretamente di emigrare in America. Quando, dopo aver venduto alcune delle sue proprietà e chiesto i documenti, si avvicinò il momento di partire, arrivò l’offerta di un posto alla Scuola Tecnica di Praga, due anni dopo il concorso.

Iniziò il lavoro nel marzo 1835, tuttavia le sue ambizioni non si esaurivano nell’insegnare matematica elementare e fece domanda per un posto di matematica superiore al Politecnico di Praga, dove nel frattempo insegnò per qualche ora alla settimana per aumentare le sue entrate, cosa opportuna perché nel frattempo si era sposato.

Tentò ancora di avere il posto nel 1837 e anche la cattedra di geometria e matematica elementare che si era resa vacante e gli era stata assegnata temporaneamente. Il posto fu bandito nel 1839 per pubblico concorso, cosa che lo irritò molto, dato che già lo occupava, e finalmente lo ottenne in modo ufficiale nel 1841.

Era per lui, già di salute precaria, un grande sforzo, non tanto per le lezioni quanto per gli esami. Infatti, per esempio, nel gennaio e febbraio 1843 dovette esaminare 256 studenti in 17 giorni con prove scritte ed orali, in aritmetica e algebra; gli stessi poi in geometria in giugno e luglio in 12 giorni, insieme ad altri 145 in geodesia in 8 giorni. Più avanti, nel luglio 1847, arrivò ad esaminare 526 studenti in matematica e 289 in geodesia!

Per questo intenso lavoro nel 1844 ebbe un tracollo fisico e dovette lasciare l’insegnamento per un periodo di riposo, raccomandato dal matematico Bolzano che scrisse: è difficile credere che l’Austria abbia un tale genio e invece di risparmiarlo per la scienza lo lasci morire sotto il giogo … purtroppo temo il peggio.

Oltretutto, gli studenti si lamentarono per la sua severità agli esami, per cui fu messo sotto inchiesta e ammonito, mentre agli studenti fu permesso di ripetere l’esame. Si proclamò tuttavia sempre innocente e chiese che l’ammonizione gli fosse revocata, il che avvenne nel 1844, ma non riuscì a riprendere il lavoro fino al 1846.

Con tali difficoltà a Praga cercò di trasferirsi e gli fu offerto un posto di professore di matematica, fisica e meccanica all’Accademia mineraria e forestale di Banska Stiavnica.

Nel 1848, tuttavia, i moti rivoluzionari antimonarchia scoppiarono sia a Vienna che a Praga e Budapest e la situazione politica lo costrinse a scappare dal suo nuovo posto.

Era ormai una figura di una certa importanza e quindi trovò meno difficoltà a trasferirsi al Politecnico di Vienna.

Nonostante fosse sempre stato insegnante di matematica, la sua abilità matematica non era eccezionale; il suo libro di matematica elementare del 1843 fu considerato pieno di dimostrazioni sfortunate. Mentre il matematico Bolzano lo considerava geniale: mi ha eccitato con le sue idee, devo pensarle notte e giorno, il Prof. Kulik affermava: non ho capito la sua originalità e il suo modo di pensare intuitivo.

Nel 1842 Doppler presentò al Congresso della Società Reale Boema l’idea che lo rese famoso, in un lavoro dal titolo Über das farbige Licht der Doppelsterne und eininger anderer Gestirne des Himmels (Sulla luce colorata delle stelle doppie e di qualche altro astro celeste). In questo lavoro si analizza, in una teoria ondulatoria della luce e del suono con onde longitudinali, il caso di una sorgente che si allontani dall’osservatore e si ipotizza un cambiamento nella frequenza della luce o del suono emessi. Il lavoro contiene alcuni errori, infatti Fresnel aveva già pubblicato la sua teoria della luce come onda trasversale, e inoltre, nel caso esaminato delle stelle doppie, il cambiamento di frequenza è troppo piccolo per essere allora apprezzabile; tuttavia la validità dell’Effetto Doppler non è messa in discussione. Lo stesso Doppler fece la previsione che il metodo, in un futuro non troppo lontano, potesse essere utilizzato per misurare la velocità delle stelle.

Sebbene le differenze nella luce emessa dalle stelle non potessero essere apprezzate a quel tempo, l’effetto fu rilevato per il suono, con l’aiuto di musicisti su di un treno in movimento ed altri musicisti a terra che stimavano il cambiamento nella nota percepita, e poi misurato dal fisico olandese C.H. Buys Ballot nel 1845.

Nel 1846 Doppler pubblicò una nuova versione, dove si tiene conto sia del moto della sorgente che dell’osservatore e nel 1848 A. Fizeau verificò sperimentalmente il fenomeno con accurate misure, dandone anche una trattazione teorica nei casi più semplici. Non tutti erano tuttavia convinti, il suo più vigoroso avversario fu Joseph Petzval, matematico e studioso di ottica, ma la loro disputa era basata su di un malinteso, infatti entrambi avevano ragione ma parlavano di due cose diverse!

Per la luce la verifica sperimentale dell’effetto era difficile a causa della elevata velocità, e venne effettuata solo nel 1900 dall’astronomo russo A. Belopol’skij. Anche il problema di rilevare lo spostamento delle righe spettrali dovuto alla velocità delle stelle fu risolto sperimentalmente, tra gli altri da G. B. Amici, e diventò un metodo di indagine tra i più potenti in astrofisica. Per mezzo dello spostamento verso il rosso delle righe spettrali delle galassie lontane (redshift) si è potuta verificare la legge di Hubble e quindi le teorie sull’espansione dell’universo.

L’effetto Doppler ha avuto anche altre applicazioni, nella teoria cinetica dei gas, nei raggi catodici, nelle tecniche di basse temperature ed anche nelle tecniche diagnostiche che utilizzano ultrasuoni (Eco-Doppler).

Nessun altro contributo di Doppler fu così importante, anche se egli pubblicò altri lavori sull’elettricità e il magnetismo, sulla declinazione magnetica, sull’ottica e di astronomia. Inventò anche molti strumenti, soprattutto ottici, migliorandone anche alcuni già esistenti. Molte sue idee erano geniali, originali e rivoluzionarie, ma spesso alcuni errori ne limitavano la realizzazione pratica, per cui sono state soltanto il germe per future scoperte di altri.

All’inizio ebbe difficoltà ad ottenere riconoscimenti e per molti anni non riuscì ad entrare nella Società Reale Boema, nonostante le raccomandazioni di Bolzano. Nel 1840 fu ammesso come associato con 7 voti contro 5 e soltanto nel 1843, dopo la pubblicazione del suo importante lavoro, fu accettato come membro effettivo, con 9 voti contro 1. Finalmente, nel 1847 fu eletto vice segretario e divenne un esponente riconosciuto della Società Reale.

Nel 1848 fu anche eletto all’Accademia Imperiale delle Scienze di Vienna ed ebbe un dottorato onorario dall’Università di Praga.

Il 17 gennaio del 1850 fu nominato Direttore del nuovo Istituto di Fisica dell’Università di Vienna, punto più alto della sua carriera, ma per poco tempo, perché la sua salute peggiorava e nel 1852, per problemi respiratori, si trasferì a Venezia con la speranza che il clima più caldo gli giovasse.
Non ebbe i risultati sperati e nel marzo fu raggiunto dalla moglie, che era rimasta a Vienna con i cinque figli, appena prima di morire. Oggi una lapide, sulla Riva degli Schiavoni, ricorda la sua figura.