Bollati Boringhieri: Saggi. Scienze

Il libro intende introdurre il lettore in possesso delle nozioni che può fornire la scuola media ai temi basilari della matematica, nei loro sviluppi insieme più elevati e fondamentali. A tal fine la maggior parte dei capitoli comincia con una serie di problemi elementari, formulati in modo divertente, dietro ai quali si celano idee matematiche più avanzate. Queste vengono rese esplicite e vengono esplorati nuovi sviluppi, approfondendo e ampliando la comprensione che il lettore può avere della matematica.

L'approccio corrente al problema del rapporto tra attività umana e ambiente tende a considerare l'ambiente come una risorsa da utilizzare nel modo più efficiente nell'attuazione dei programmi di produzione e consumo. La questione ambientale si pone quando diventa evidente l'esistenza di un limite ai programmi di espansione della base produttiva e dei livelli di consumo. Il superamento di questo limite è stato tentato attraverso la formulazione del concetto di sviluppo sostenibile. L'ambiente non è un luogo amorfo, ma un sistema complesso che si mantiene tramite il funzionamento delle sue componenti in condizioni di omeostasi tale da consentire la vita al suo interno.

L'epoca che va dalla metà del Cinquecento alla metà del Seicento è quella in cui si assiste ai preludi, alla nascita e agli sviluppi dell'opera galileiana. In quel periodo ricco d'innovazioni la matematica ha un ruolo primario nel determinare la nuova mentalità che è alla base della «rivoluzione scientifica», da Galilei a Newton. Si studiano i classici, che vengono tradotti e commentati, e nel complesso si pongono le basi per gli sviluppi futuri. Descartes algebrizza la geometria dando di fatto agli oggetti geometrici una entità algebrica. I metodi d'indagine come pure la logica e i fondamenti vengono esaminati esplicitamente sulla scia della tradizione medievale. Si prende in considerazione l'analisi delle dimostrazioni matematiche, in particolare geometriche. La tradizione archimedea porta a nuovi e suggestivi metodi per la determinazione delle misure di aree e volumi. Le tecniche di prospettiva sempre più matematizzate condurranno agli albori della geometria proiettiva. I protagonisti sono i grandi matematici dell'epoca, come Maurolico, Clavio, Bombelli, Viète, Luca Valerio, lo stesso Galilei, e poi Cavalieri, Torricelli, Descartes, Desargues e Pascal. I risultati presentati nel volume costituiscono una parte rilevante dei fondamenti storici della geometria.

La “geometria frattale”, nata negli anni settanta dall'intuizione di Benoit B. Mandelbrot, è tuttora più una provocazione al modo di pensare prevalente nelle scienze esatte della natura – quello fondato sui paradigmi collaudati dell'astrazione matematica – che una teoria organica, rigorosamente fondata. Ciò non toglie che essa consenta di arricchire con nuove prospettive e impostazioni teorie scientifiche ben note, che spaziano dalla fisica alla biologia, dall'astronomia all'economia, sotto il comune denominatore dello studio dei “sistemi dinamici complessi”. È questo il settore nel quale si sono specializzati i due autori: dalle loro ricerche, e da una serie di mostre organizzate per offrirne il frutto a un più largo pubblico, è nato questo libro. Laddove la contemplazione della pura bellezza geometrica era un tempo riservata a pochi eletti e presupponeva comunque un duro tirocinio, il lettore comune ha qui la possibilità, grazie ai più recenti progressi della computer graphics, di partecipare di un'esperienza matematica nuova, estetica non meno che scientifica. (E di parteciparvi anzi attivamente, se dispone di un personal computer: negli Experimenta, in fondo al volume, le istruzioni per il “fai da te”.) Dal vaso di Pandora di una semplice formula ricorsiva immessa nella macchina, fuoriesce una profusione di forme, tipicamente “autosimili”, di straordinaria eleganza, una fauna policromo, ora realistico, ora di sogno, ora da incubo. Sotto il soffio dell'iterazione, lo specchio immobile della geometria si increspa e diventa un mare in movimento, un luogo incantato che è vano sperare di attraversare con la bussola e il sestante della retta euclidea e delle equazioni differenziali newtoniane, strumenti deterministici. La simulazione al calcolatore – e questa è un'autentica svolta concettuale – tempera l'apriorismo astratto, e inevitabilmente dogmatico, della regina delle scienze restituendo ad essa una dimensione “naturale”, perfettamente consona alla sensibilità dei tempi nuovi.

Il libro si presenta come un'introduzione all'embriologia molecolare e offre interessanti ipotesi che coinvolgono, oltre allo studio dello sviluppo e dell'evoluzione, anche le neuroscienze, vale a dire le maggiori sfide con cui si stanno oggi confrontando i biologi. Edelman unisce sviluppo, comportamento ed evoluzione in una rete di relazioni causali: e riprende così un problema vecchio come il darwinismo, ma non ancora risolto e apre la strada a una concezione unitaria della coscienza.

All'alba del secolo scorso, esattamente allo scoccare del 1900, Lord Kelvin proclamò che ormai non c'era più niente di nuovo da scoprire nel campo della fisica. «Non rimangono altro che misurazioni sempre più precise» affermò. Di lì a pochi anni - come sappiamo - Albert Einstein avrebbe ribaltato le conoscenze e l'immagine del mondo fino allora date per certe con la teoria della relatività e aprì una sorprendente nuova fruttuosa stagione nella comprensione delle leggi che regolano l'universo. Ancora nel 1980 Stephen Hawking ipotizzò che la fine della fisica teorica fosse vicina, e che in cambio sarebbe presto comparsa una teoria del tutto che avrebbe finalmente trionfato nella definitiva comprensione della natura. E si sbagliava, ovviamente. Ma cos'è una teoria del tutto? Frank Close è chiaro: «Una teoria che si basa sugli studi in ogni campo rilevante del sapere attuale - fisica, astronomia, matematica - per cercare di spiegare tutto ciò che sappiamo a oggi dell'universo». È così che in questo breve e compatto libro inizia il viaggio attraverso le più note teorie del tutto: dall'universo - meccanismo perfetto - di Isaac Newton, al Sistema del mondo di Pierre-Simon de Laplace, dall'unificazione delle leggi dell'elettricità e del magnetismo, ad opera di James Clerk Maxwell - che fece baluginare la quasi-fine dell'indagine sul mondo -, fino alla spiegazione meccanica alla base della termodinamica che sembrò, davvero, permetterci di spiegare ogni cosa - il calore, la luce, la materia. E ancora le più recenti strade battute dai fisici: dalle superstringhe (rese popolari da Brian Greene) alla quantum loop gravity (resa popolare da Carlo Rovelli), e il Multiverso (di Max Tegmark), la materia oscura e molte altre strane cose. Ogni volta che ci sembra di averlo compreso, il tutto si sposta, scarta di lato, spalanca alla vista intere regioni inesplorate di cui non si sospettava neppure l'esistenza. Il tutto è lì, sembra di toccarlo, ma sfugge sempre un po' più oltre, mentre noi, nell'inseguirlo, avanziamo di un altro passo.

Molti scienziati ritengono che il Polo Nord sarà privo di ghiacci verso la metà del secolo. Ma sono previsioni basate per lo più su modelli matematici; i dati raccolti sul campo dicono che potrebbe avvenire molto prima. Molte persone, poi, pensano che il destino delle inospitali distese ghiacciate dell'Artico sia una cosa della quale non vale la pena preoccuparsi alle nostre tiepide latitudini. Purtroppo si sbagliano di grosso: il destino dell'Artico è la miccia che potrebbe innescare una spirale che finirebbe col coinvolgere il mondo intero. Nel 1970 Peter Wadhams era a bordo della nave oceanografica canadese Hudson , la prima in assoluto a circumnavigare il Continente americano. Al momento di affrontare il mitico «Passaggio a Nordovest» - il braccio di mare che si trova a nord del Canada - alla prua della nave si presentò il paesaggio polare più ostile, col mare coperto da uno spesso strato di ghiaccio pluristratificato. Oggi, in estate, il Passaggio a Nordovest è una rotta commerciale comune, priva di ghiacci. Il Polo si sta inesorabilmente sciogliendo. È un fatto col quale dobbiamo confrontarci. Lo scioglimento dei ghiacci è andato aumentando drammaticamente negli ultimi trent'anni. E i ghiacci del Polo sono la cartina al tornasole dello stato di salute del clima del pianeta e tanto più diminuiscono, tanto meno calore viene riflesso verso lo spazio dal loro candore, peggiorando ulteriormente la situazione in un circolo vizioso. L'accelerazione del fenomeno è impressionante, ma le autorità politiche non sembrano aver ancora realizzato l'enorme pericolo che ciò comporta. "Addio ai ghiacci" contiene tutti i dati incontrovertibili dell'evidenza scientifica, minuziosamente raccolti, spiegati e argomentati in maniera estremamente comprensibile per chiunque: non dà scampo. È un appello accorato e competente che non deve cadere nel vuoto. Prefazione di Walter Munk.

Questo libro parla di te, proprio di te in prima persona. Di te e di tutti i cento e più miliardi di esseri umani che sono nati dall'inizio dei tempi. Il DNA – il nostro codice genetico, quella lunghissima stringa di A, T, G e C variamente alternate che portiamo nel nucleo di ogni nostra cellula – viene qui letto da Adam Rutherford come un libro di storia. Oggi si può fare. A saperlo leggere, infatti, il DNA racconta molte cose: nascite, morti, malattie, guerre, carestie, migrazioni e tanto, tanto sesso. Per anni abbiamo letto il DNA solo come un manuale di istruzioni, il codice sorgente della vita. Lo abbiamo studiato, lo abbiamo modificato, abbiamo sperimentato con le sue sequenze e continuiamo a farlo. Ma dal 2001, da quando cioè è stato per la prima volta pubblicato il risultato del Progetto Genoma Umano, ci siamo trovati tra le mani uno strumento fenomenale, che ci ha permesso di fare una cosa inaspettata e nuova: studiare la nostra storia. Poco tempo dopo, grazie agli avanzamenti tecnici della genetica degli ultimi anni, siamo persino stati in grado di studiare il DNA antico, quello rimasto intrappolato in quantità infinitesime nei resti di esseri umani morti da secoli o millenni, e in qualche caso persino decine di migliaia di anni. E abbiamo potuto confrontarlo col nostro e vedere da quello che era rimasto impresso nelle sequenze genetiche tutto ciò che è accaduto all'umanità nel frattempo. Dimenticate l'algoritmo della vita, il DNA che «determina» la nostra natura o l'evoluzione lineare e inesorabile dalla scimmia verso l'uomo (per non dire della supposta divisione della nostra specie in «razze»). Dimenticate tutto, perché ora sappiamo che il DNA è una cosa molto più complessa, affascinante e molto, ma molto più fluida e mutevole di quanto si sospettasse. Adam Rutherford ci racconta in maniera brillante una bella storia – la nostra storia – correggendo errori ancora troppo diffusi, e per la strada ci narra di Riccardo III d'Inghilterra e delle sue ossa, dell'origine dei capelli rossi, della «love story» coi neandertaliani e delle immense migrazioni compiute dai nostri avi, miglio dopo miglio, dall'Africa a ovunque nel mondo, fino a casa nostra.