Fisica

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.

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.

Perché l’erba è verde e il cielo è blu? Perché la sedia non si affloscia sotto di noi e la Terra non collassa in una particella minuscola? E che aspetto avrà il computer del futuro? A queste domande può rispondere solo la meccanica quantistica: la teoria che ci permette di esplorare l’infinitamente grande e l’infinitamente piccolo, fondamento di tutta la tecnologia moderna e, al tempo stesso, sfida radicale alla nostra intuizione. Un appassionato di formule, Frank Verstraete, e un’amante delle parole, Céline Broeckaert, raccontano l’insolita storia della fisica quantistica, dagli albori nei primi anni del Novecento alla sua consacrazione come rivoluzione epistemologica. Con uno stile vivace e accessibile, mettono al centro le idee e le scoperte più che i calcoli, trasformando ogni capitolo in una variazione musicale sul tema. Un viaggio che unisce rigore, creatività e leggerezza, in cui concetti come “indeterminazione” ed “entanglement” smettono di essere astrazioni e diventano strumenti per comprendere la realtà e scoprire la bellezza nascosta dell’universo

Sono passati 100 anni dall’avvio della rivoluzione quantistica. Per celebrare questa ricorrenza, l’Assemblea generale delle Nazioni Unite ha dichiarato il 2025 Anno Internazionale della Scienza e della Tecnologia Quantistica. Onde di materia racconta l’origine di questa svolta epocale della fisica, avvenuta tra il 1924 e il 1925, quando uno sconosciuto principe francese intuì la natura ondulatoria della materia, gettando così le basi della meccanica quantistica. Molto più di un saggio divulgativo, questo libro propone una riflessione sulla conoscenza e sulla nostra percezione della realtà, attraverso la figura di Louis de Broglie, di cui vengono esplorati il genio e l’impatto sulla fisica moderna. Storia e scienza si fondono in una narrazione limpida e suggestiva, rivelando come le grandi rivoluzioni del pensiero nascano dal coraggio di sfidare le certezze.

In questo volume sono raccolte quattro conferenze che Albert Einstein tenne nel maggio del 1921 all'Università di Princeton. In esse il premio Nobel per la Fisica presenta i concetti fondamentali e gli strumenti matematici che stanno alla base della teoria della relatività. Concentrandosi sugli aspetti essenziali, Einstein mette in luce il cuore della teoria nel suo sviluppo concettuale, offrendo così un'introduzione chiara e autorevole per chi desidera comprenderla direttamente dalle sue parole.

Una scoperta che ha riscritto le regole della fisica, spingendoci oltre i confini del noto: nel 1900, la formula dell'emissione di corpo nero di Max Planck getta le basi della meccanica quantistica, aprendo squarci su un universo inaspettato. Un passaggio fondamentale per studiare quantitativamente innumerevoli sistemi fisici: i pianeti, le stelle e l'universo primordiale, in ambito astronomico; l'atmosfera terrestre e il bilancio termico del pianeta Terra, in ambito ambientale; è inoltre necessaria per applicazioni tecnologiche che vanno dall'illuminazione ai satelliti, al condizionamento degli edifici, ai sistemi di visione notturna. In questo libro la storia della formula che ancora «illumina» la nostra comprensione del cosmo.

A cinquant’anni esatti dalla prima pubblicazione americana, Aboca presenta la nuova edizione italiana del Tao della fisica, opera capitale e celeberrima di Fritjof Capra, uno degli intellettuali più influenti e originali del nostro tempo. L’intuizione che sta al fondo di questo grande libro, così significativo e rilevante per almeno due generazioni di lettori nel mondo, è che ogni vivente sia portatore di energia, in accordo con il flusso vitale ininterrotto che attraversa il mondo e lo modella. L’idea che ogni forma vivente partecipi alla “danza” della vita e che non esaurisca la sua funzione di singolo se non nel vortice dell’esistente che lo circonda è il frutto sorprendente e attualissimo del lavoro di avvicinamento che Capra ha compiuto tra la fisica dei sistemi complessi e il misticismo orientale, alla ricerca di un migliore equilibrio tra culture e identità diverse. Dopo mezzo secolo, per l’occasione ritradotto in italiano e corredato da nuovi capitoli d’Autore, questo libro così rivoluzionario e suggestivo continua a ispirare il pensiero internazionale più libero e ardito, ed è ormai stabilmente al centro della riflessione ecologista che vede il mondo come una complessa, vastissima rete di rapporti e relazioni.