Sadi Carnot dedica la sua breve vita a studiare il funzionamento delle nuove macchine a vapore che rivoluzionano la società e l'economia dell'Europa napoleonica. Il calore si rivela una forma di energia, che si può maneggiare e trasformare per produrre lavoro meccanico. In un piccolo libro, che contribuisce a fondare la moderna termodinamica, Carnot intuisce che la conversione dell'energia termica in lavoro richiede la presenza di due corpi, uno più caldo e uno più freddo, e che il calore si può trasferire esclusivamente dal primo al secondo. È proprio questa differenza di temperatura a determinare l'efficienza di una macchina. Inoltre, scopre che un motore termico non riesce a trasformare tutto il calore coinvolto nel ciclo in lavoro: durante il processo una certa quantità di energia viene dispersa in modo irreversibile. È la prima intuizione di un fenomeno fondamentale, cui la scienza darà in seguito il nome di entropia, destinato a rivestire un ruolo primario nella fisica del nostro universo e, secondo alcune teorie, a determinarne la fine.

Carnot - La nascita della termodinamica

Agli albori del Novecento, in un laboratorio freddo e male attrezzato, studiando le straordinarie proprietà di minerali capaci di emettere luce, calore e raggi in maniera spontanea, i coniugi Marie e Pierre Curie fondano una nuova scienza: la radioattività. Le loro ricerche li portano a scoprire nuovi elementi (il polonio e il radio) e aprono la strada per una nuova concezione dell'atomo, che può trasformarsi ed emettere particelle. Marie Curie è la prima donna cui sia stato conferito un premio Nobel, una delle pochissime personalità ad averne ricevuti più d'uno e per di più in due differenti discipline (fisica e chimica). Nei decenni successivi, gli studi in materia si sono moltiplicati vertiginosamente (anche grazie alla figlia dei Curie, Irène, e al marito Frédéric Joliot, premi Nobel nel 1934 per la scoperta della radioattività artificiale) aprendo la strada a fondamentali scoperte, dall'energia nucleare alle particelle subatomiche.

Curie - La scoperta della radioattività

All'epoca della Rivoluzione francese, Antoine-Laurent de Lavoisier ne mette in atto un'altra, meno clamorosa, ma altrettanto fondamentale: quella della chimica. Armato di bilancia e rigore scientifico, affronta una mole incredibile di esperimenti che gli permettono di spazzare via le antiche credenze e le superstizioni di derivazione alchemica. Demolisce la teoria del flogisto, all'epoca universalmente accettata per spiegare i processi di combustione e ossidazione. Dimostra che l'acqua non è un elemento indivisibile, ma è formata da ossigeno e idrogeno. Stabilisce la divisione fra le "sostanze semplici" (gli elementi chimici di oggi) e i composti, che classifica e denomina, delineando le basi della chimica che conosciamo. Prima di essere ghigliottinato all'età di cinquantun anni, riesce a formulare il principio di conservazione della materia: uno dei pilastri fondanti della scienza moderna.

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