Fisica

I sistemi semplici si somigliano tutti, ogni sistema complesso è complesso a modo suo. Così, parafrasando l'incipit di "Anna Karenina", Giorgio Parisi - premio Nobel per la Fisica nel 2021 proprio «per contributi rivoluzionari alla teoria dei sistemi complessi» - introduce la sua visione della complessità, che non è una nuova scienza, ma «un modo nuovo e diverso di guardare la natura». In questo libro, Parisi mostra il cammino che, a partire dalla nascita della fisica statistica nell'Ottocento, e dunque dall'introduzione della probabilità nelle leggi fisiche, ha condotto allo studio e alla descrizione matematica dei «comportamenti collettivi emergenti», quelli cioè che compaiono solo se il numero di agenti coinvolti (elettroni, molecole, neuroni, individui...) è elevato, e quindi non è possibile capirli guardando al comportamento dei singoli elementi. È l'ambito di fenomeni come la magnetizzazione dei vetri di spin, leghe metalliche composte per esempio da una piccola percentuale di ferro diluita in oro. Le scoperte di Parisi in un campo così lontano dall'esperienza comune non solo gli hanno fatto vincere il Nobel, ma hanno condotto allo sviluppo di tecniche fondamentali nel mondo di oggi, per l'ottimizzazione delle risorse, per la gestione delle reti, e soprattutto nell'intelligenza artificiale, dalle prime reti neurali ai Large Language Models e oltre, a cui sono dedicati gli ultimi capitoli del libro. Il racconto di Parisi è una dichiarazione di fiducia nella scienza pura, guidata dalla pura curiosità: è giusto, è bello affrontare problemi scientifici per il gusto di farlo, non per le presunte ricadute pratiche (che magari ci saranno lo stesso, per le vie più impreviste). Ma la sua fiducia non è cieca: le pagine finali esaminano i tanti rischi dell'intelligenza artificiale, a partire da quello, molto concreto, del monopolio, e indicano alcune possibili vie per una scienza e una tecnologia al servizio dell'umanità.

Il suono è stato oggetto di studio fin da tempi antichissimi, uno tra i primi elementi in natura a cui l’umanità ha rivolto la propria attenzione nel tentativo di carpirne i segreti. Da Pitagora a Galileo, da Athanasius Kircher a Isaac Newton, le menti più brillanti della storia si sono cimentate con i misteri del suono, talvolta avanzando ipotesi fantasiose, ma sempre spingendo avanti, poco per volta, la nostra conoscenza del mondo sonoro. Che cos’è dunque il suono? Da dove nasce il suo legame con la matematica, su cui si regge tutta la musica occidentale? Perché le note musicali sono sette e cosa c’è di arbitrario nella loro scelta? Come si spiega che tutti gli strumenti melodici ricorrano sempre e solo a due meccanismi fondamentali? E quanto ancora ignoriamo del funzionamento dell’udito, un sistema così sofisticato che nessun algoritmo riesce a replicarne le prestazioni? Com’è cambiato, infine, il nostro rapporto col suono grazie alle tecnologie sviluppate in poco più di un secolo, dall’elettricità ai computer, passando per i sintetizzatori, i CD e gli MP3? Questo libro, appassionato e rigoroso, ci racconta la travolgente storia del suono, in cui scienza e musica si intrecciano senza soluzione di continuità, toccando spesso anche ambiti inaspettati, ma tutti influenzati, in un modo o nell’altro, dalle scoperte sulla natura del suono: dall’astronomia alla medicina, dalla tecnologia alla fisiologia, fino all’arte della guerra e all’architettura.

Un Einstein sorprendente e plurale, colto nel vivo del suo lavoro di scienziato e del suo pensiero più profondo. Questo volume raccoglie alcuni tra gli scritti più significativi degli anni 1904-1917 – la stagione irripetibile in cui nascono la relatività, i quanti, la meccanica statistica – per poi proseguire fino agli anni cinquanta, e li organizza non come una semplice antologia, ma come un vero itinerario di lettura. Seguendo un criterio tematico, il libro compone un'immagine a tutto tondo di Einstein: il fisico rivoluzionario che ha sconvolto le basi della scienza novecentesca e il pensatore inquieto che ha interrogato senza sosta il senso della conoscenza, il ruolo delle teorie, il rapporto tra idee e realtà sperimentale. Il commento del curatore ricostruisce i nessi interni fra i testi, ne mette in luce le strutture portanti e li collega al più ampio paesaggio della cultura scientifica del Novecento, restituendo al lettore non solo «ciò che gli scienziati dicono di fare», ma soprattutto ciò che in concreto fanno. Ne risulta un volume unitario, rigoroso e insieme accessibile, che invita a entrare nel laboratorio mentale di Einstein e a seguirne passo dopo passo la straordinaria avventura intellettuale.

Il suono è vibrazione, ritmo, armonia: un fenomeno fisico che si trasforma in esperienza estetica. Questo libro propone un viaggio visivo e concettuale nella musica, esplorandone la struttura profonda attraverso due lenti: la scienza e l’arte. Dalle onde acustiche alle curve tracciate dagli armonografi, dal ritmo alla melodia, ogni concetto viene presentato con testi brevi e immagini evocative che rendono visibili le leggi fisiche e matematiche che governano l’universo sonoro. Un percorso affascinante che unisce rigore scientifico e potenza estetica, pensato per chi ama la musica e desidera scoprirne l’ordine nascosto. Destinatari: ideale per appassionati di musica, studenti e curiosi che desiderano approfondire il legame tra suono, arte e scienza. Perfetto anche per insegnanti, musicisti e designer. Caratteristiche uniche: Formato illustrato in bianco e nero, con immagini suggestive e schemi grafici. Contenuti che coniugano fisica, matematica e teoria musicale. Stile accessibile, adatto anche a chi non ha una formazione scientifica. Approccio multidisciplinare per esplorare la musica in chiave visiva e concettuale.

La teoria quantistica dei campi è il modo in cui la fisica moderna descrive la natura al suo livello più profondo. Partendo dalle basi della meccanica quantistica stessa, Sean Carroll analizza il processo di misura e l’entanglement prima di spiegare che il mondo è in realtà costituito da campi. Capirete perché la materia è solida, perché esiste l’antimateria o perché gli atomi hanno determinate dimensioni; imparerete alcune idee fondamentali come spin, simmetria, diagrammi di Feynman e meccanismo di Higgs; e vi sarà finalmente chiaro perché le predizioni della teoria quantistica dei campi sono confermate in modo impressionante. Spingendosi oltre Newton, Einstein e tutte le nozioni intuitive che hanno guidato l’Homo sapiens per millenni, questo libro è un viaggio verso una verità sul nostro universo che fino a poco tempo fa sembrava inimmaginabile. Quello di Sean Carroll è un approccio completamente nuovo, che arriva all’essenza matematica delle teorie fondamentali, spiegando ogni passo in modo semplice e originale.

I misteri più prodigiosi della fisica, un inno alla bellezza dell'universo Muoni, fermioni, quark, neutrini, qualunquoni, quasiparticelle...: tutto uno «zoo subatomico», com'è stato definito, di entità più piccole dell'atomo regge l'intera architettura del cosmo; e proprio il mondo delle particelle – francamente stupefacente – è al cuore della Fisica dell'invisibile, appassionante e originale introduzione alle dimensioni infinitesimali della materia. Con stile limpido e grande abilità divulgativa, Gabriele Battistotti – creatore di Random Physics, fra le più seguite piattaforme in rete di comunicazione scientifica – ci guida qui in un «viaggio allucinante», sorprendente e divertente, alla scoperta dell'infinitamente piccolo, ma anche dell'infinitamente grande: l'esplorazione del microcosmo gli consente di affrontare i temi più avanzati e avvincenti della moderna fisica, dalla materia oscura al concetto di tempo alla gravità quantistica e così via, fino a toccare i confini stessi della conoscenza. La fisica dell'invisibile ci rivela in ultimo la creatività che è alla base della fisica – non semplice registrazione, ma interpretazione, ricostruzione, invenzione rigorosa e ardita assieme di una realtà ben più prodigiosa e imprevedibile di quanto avremmo mai potuto immaginare.

La scienza del XX secolo ha modificato per sempre la nostra comprensione della realtà, anche se siamo ben lontani dal poter affermare che questa realtà abbia un senso (forse non accadrà mai). Eppure, è grazie alla meccanica quantistica che il pensiero può dirsi per la prima volta libero di percorrere strade veramente ignote. A coltivare quello shock permanente, fatto di «stupore e vertigine», è Carlo Rovelli che, dalle "Sette brevi lezioni di fisica", con leggerezza si muove fra gli abissi speculativi della relatività quantistica, senza paura di toccarne il fondo – anche perché quel fondo, secondo lui, non esiste. «Elettroni e mente, sassi e leggi, giudizi e galassie non sono di natura essenzialmente diversa gli uni dagli altri. Sono nozioni che si illuminano a vicenda». Di questo continuo gioco di specchi è fatto il mondo, e per comprenderlo in tutta la sua complessità, per vederne la coerenza e «sentire che è la nostra casa», scrive Rovelli, bisogna fare un salto ulteriore e accogliere l’incertezza che è al cuore della conoscenza, quella che porta all’«eguaglianza di tutte le cose». Come il personaggio di un racconto del Zhuangzi – uno dei grandi libri dell’antichità – che dopo aver sognato di essere una farfalla «svolazzante e soddisfatta della sua sorte» non sa più se è stato lui a sognare la farfalla o è la farfalla a sognare lui.

Nel 1915 Einstein ha rivoluzionato il modo di pensare alla realtà dimostrando che la gravità non è una forza di attrazione tra oggetti massivi, ma l'effetto della curvatura geometrica dello spaziotempo. Per farlo, ha dovuto ricorrere agli studi di molti matematici, tra i quali Marcel Grossmann, che lo introdusse alla comprensione della struttura geometrica su cui si fonda la teoria della relatività. E questo è solo un esempio di come la matematica possa dirigere, e talvolta anche anticipare, le scoperte della fisica: dai buchi neri alle onde gravitazionali, al Big Bang. Ma perché le affermazioni matematiche, derivate esclusivamente dalla logica, forniscono le migliori descrizioni del nostro mondo fisico? Se lo chiedono in questo volume uno dei maggiori matematici viventi e un apprezzatissimo divulgatore scientifico. Raccontando come fisica e matematica si siano unite per darci la teoria della gravità e la vertiginosa gamma di idee e intuizioni che ne sono derivate, mostrano come la matematica non sia soltanto il linguaggio delle scienze, ma l'impronta digitale stessa della natura. E come la sua portata, ugualmente a quella della gravità, si estenda fino ai confini dell'universo.

Come è nata la vita? Per un miracoloso caso, per intervento di una mano invisibile, oppure attraverso i naturali processi dettati dalle leggi della chimica? In principio fu il Big Bang, poi vennero le stelle, e solo molto tempo dopo, la vita. Francesco Cacciante ripercorre questa avventura, dalla formazione di molecole organiche nelle nubi interstellari fino alle prime e primitive cellule viventi, combinando chiarezza espositiva, rigore scientifico e una buona dose di ironia. Un viaggio attraverso un tempo perduto e misterioso, tra laghi craterici, sorgenti idrotermali, RNA primordiali e altre apparenti bizzarrie. Un mondo dove gli atomi dialogano, le molecole fanno prove e tentativi, l'informazione si organizza, e la vita – pian piano – comincia a muovere i primi passi. Nessun miracolo, nessuna mano invisibile: solo la forza delle leggi chimiche, dell'ambiente e del tempo. Un libro che non promette risposte definitive, ma offre strumenti per porre le domande giuste. Una lettura per chi trova più affascinante una spiegazione ben costruita di un mistero mal raccontato. Dal caos cosmico alla prima scintilla di vita: un viaggio tra stelle, RNA e altre molecole per capire come la materia ha imparato a vivere.

Il 6 e il 9 agosto 1945 l'inferno atomico si scatenò sulle città giapponesi di Hiroshima e Nagasaki. Quelle terribili esplosioni, che uccisero in un solo accecante momento decine di migliaia di persone, rappresentano per alcuni il «peccato originale» della scienza contemporanea. Il dibattito che si accese subito dopo in tutto il mondo toccò questioni fondamentali, dall'atteggiamento dei fisici durante la guerra, alla responsabilità morale degli scienziati, ai rapporti tra scienza e potere. L'Italia si trovò in prima linea, dal momento che erano stati gli esperimenti di Enrico Fermi e dei «ragazzi di via Panisperna» a produrre inconsapevolmente la prima fissione dell'uranio ed era stato lo stesso Fermi, emigrato negli Stati Uniti dopo il Nobel, a costruire il primo reattore nucleare e a dirigere i lavori scientifici per la realizzazione della bomba. Nel 1975, a trent'anni dall'atomica, uscì il libro "La scomparsa di Majorana" di Leonardo Sciascia, e il dibattito divampò nuovamente sui giornali italiani. Prendendo spunto dalla vicenda del giovane fisico svanito misteriosamente nel nulla nel marzo 1938, Sciascia avanzava l'idea che Ettore Majorana avesse deciso di scomparire avendo presagito la bomba e non volendo macchiarsi di quel delitto. Fermi e gli altri fisici, così solerti nel portare a termine il progetto nucleare, non avevano mostrato, agli occhi dello scrittore siciliano, la stessa integrità. Al libro reagì sulla stampa Edoardo Amaldi, allievo di Fermi e amico di Majorana, dando il via a una polemica infuocata. Per Amaldi, Majorana non avrebbe avuto modo di intuire l'atomica, e l'intera vicenda del Progetto Manhattan era assai più complessa, anche dal punto di vista etico, di quanto lasciavano intendere le pagine della Scomparsa, per quanto pregevoli fossero dal punto di vista letterario. Rileggendo "La scomparsa di Majorana" e analizzando i temi del confronto a distanza tra lo scrittore e il fisico – a cinquant'anni dalla pubblicazione del libro e ottanta dalla tragedia di Hiroshima e Nagasaki –, Vincenzo Barone ci offre in questo saggio, preciso e profondo, l'«anatomia» di un'opera straordinaria e di uno dei dibattiti intellettuali più significativi del Novecento.

L’energia è un elemento onnipresente e fondamentale per ogni società umana: la sua abbondanza o scarsità, il suo costo e la sua origine definiscono il tipo di sviluppo o di declino di un gruppo, di una comunità o di una nazione nel corso della storia. Capire cos’è l’energia, come si trasforma e come si conserva è utile per orientarsi nel mondo attuale e futuro, per comprendere aspetti che vanno dall’economia all’astrofisica, dall’industria alla bolletta della luce, dalla scelta dell’automobile alla progettazione di un’abitazione sostenibile, dalla fisiologia alla nutrizione; per scegliere e decidere cosa è meglio fare a livello individuale e collettivo; per valutare strategie e decisioni politiche. Quella dell’energia è una storia che lega in modo stretto scienza e società, e che Roberto Battiston racconta affrontando i molti nodi del dibattito contemporaneo – il cambiamento climatico, la geopolitica delle risorse, la povertà energetica, le implicazioni etiche delle nostre scelte – per smontare preconcetti e illuminare connessioni spesso invisibili.

Esiste un modo per raccontare la fisica che non sia solo scientifico, ma anche narrativo, visivo, emotivo? Taccuino di fisica illustrata nasce da questa domanda, un libro sorprendente che unisce rigore e immaginazione, divulgazione e illustrazione, teoria ed esperienza personale. Massimo Temporelli – fisico e voce appassionata della cultura scientifica italiana – spiega, scompone, indaga le dieci leggi fondamentali della fisica e le trasforma in episodi profondamente umani, in parabole filosofiche, riflessioni sul tempo, sulla materia, sul cambiamento. Il risultato è un’opera che restituisce alla fisica il suo ruolo originario: non solo disciplina tecnica, ma forma di pensiero che ci insegna a stare nel mondo, e a saperlo leggere. Un taccuino per studenti, sognatori, insegnanti e per chiunque voglia comprendere a fondo la meraviglia delle leggi dell’Universo. Non serve essere scienziati per lasciarsi toccare dalla potenza di una legge fisica. Basta fermarsi, osservare: ascoltare il battito dell’Universo e imparare a leggerlo attraverso il suo alfabeto.