Matematica e scienze

Oggi fisici e matematici lavorano a una delle più ambiziose teorie mai proposte: la teoria delle stringhe. Grazie a essa, lo scontro secolare tra le leggi del grande (la relatività generale) e le leggi del piccolo (la meccanica dei quanti) viene superato a vantaggio di una superiore unità, basata sull'affermazione che tutti gli eventi dell'universo nascono da un'unica entità: microscopici cicli di energia nascosti nel cuore della materia. Per questa capacità di unificare tutte le forze della natura, la teoria delle stringhe è stata definita "la teoria di ogni cosa".

Con "La grande storia del tempo", Stephen Hawking, avvalendosi della collaborazione del fisico americano Leonard Mlodinow, ripresenta le proprie riflessioni sulle origini e il destino dell'universo già trattate nel libro "Dal big bang ai buchi neri" (1988). In questa edizione aggiornata e illustrata, oltre a far uso di un gran numero di esempi, diagrammi e illustrazioni esplicative, Hawking parla delle più recenti scoperte, dagli sviluppi della teoria delle superstringhe ai progressi nella ricerca di una teoria unificata della fisica. Inoltre discute in un capitolo interamente nuovo l'affascinante problema dei viaggi nel tempo e dei tunnel spazio-temporali.

Se vediamo uno stormo di uccelli "per un secondo o forse meno" - come nel famoso apologo di Borges nell'"Artefice" -, non siamo in grado di stabilire il numero esatto di volatili: possiamo però stimarne approssimativamente l'ampiezza, giudicare se lo stormo è più grande o più piccolo rispetto a un altro. Muovendo da questo elegante esempio letterario, Giorgio Valortigara e Nicla Panciera ci introducono alla scoperta che la successione dei numeri interi, la cosa più intuitivamente discreta, è rappresentata nel cervello da quantità continue, affette da caratteristico "rumore". Queste due modalità, discreta e continua, sono riconducibili a una "qualità sensoriale primaria" che risponde al numero come agli altri stimoli visivi o acustici. In altre parole, ci sono nel cervello neuroni selettivamente sensibili alla numerosità degli oggetti a prescindere dalla loro grandezza, forma o posizione, e responsabili di un "senso del numero" analogo a quello dello spazio e del tempo. Dispiegando varie prove sperimentali che vanno dall'analisi del comportamento fino a quella dell'attività dei singoli neuroni, gli autori da un lato mostrano l'esistenza di innate capacità matematiche in un ventaglio sorprendentemente ampio di specie, e dall'altro, sul versante specificamente umano, ricostruiscono il passaggio storico-culturale che ha portato Homo sapiens all'elaborazione dei numeri astratti in parallelo a quella delle lettere dell'alfabeto.

Una sorta di manuale di istruzioni che spiega il perché delle cose, poiché tutte le ricette seguono gli stessi principi chimic

A ventisei anni, con un diploma di segretaria in tasca, Jane Goodall parte per la Tanzania. In valigia, giusto la curiosità, il coraggio, la passione per gli animali e una certa dose d'incoscienza. È la prima volta che una persona pianta una tenda in una foresta e si mette a seguire gli scimpanzé in casa loro. L'obiettivo, ardito, appassionante e pericoloso, è capire come si comportano gli animali più simili a noi. I figli e i nipoti di quegli scimpanzé vivono ora nel Parco di Gombe, dove si trova uno dei centri più importanti per studiare le grandi scimmie antropomorfe nel loro ambiente naturale. Ma accanto alla scienza, nel cuore di Jane Goodall c'è la conservazione degli animali e del loro ambiente. Conservazione che passa attraverso l'educazione e il sostegno delle popolazioni locali. Oggi la primatologa più carismatica al mondo viaggia come una globe-trotter e ovunque si ferma trasmette il suo messaggio di amore per i primati e di difesa degli esseri più deboli e disarmati del pianeta, umani inclusi.

Storie di vita esemplari, aneddoti, esperimenti e ricerche di naturalisti, botanici, genetisti, filosofi, esploratori che hanno rivoluzionato la nostra idea del mondo vegetale. L'universo verde in cinque secoli di stupefacenti scoperte: Charles Darwin e l'orchidea del Madagascar che può essere impollinata soltanto da un tipo di farfalla, la cruciale teoria dello scienziato inglese sulla fecondazione incrociata e l'evoluzione delle piante, Federico Delpino che ha studiato la collaborazione tra vegetali e formiche, l'indagine di Leonardo da Vinci sulla disposizione delle foglie per catturare la luce solare, la scoperta dell'Amorphophallus Titanium da parte di Odoardo Beccari a Sumatra, la tragica storia di Nikolaj Ivanovic Vavilov che, cercando di selezionare in laboratorio il super-chicco di grano capace di sfamare milioni di russi, preserverà la biodiversità delle piante ma muore di stenti un carcere sovietico. E, ancora, il genio di Marcello Malpighi, l'invenzione della genetica vegetale da parte dell'abate Mendel, l'incredibile vita di George Washington Carver, il primo nero americano laureato, e la tenacia con cui, a rischio della propria incolumità, Charles Harrison Blackley individua l'origine della febbre da fieno. Un libro pieno di curiosità e di amore per l'universo verde.

Molti di noi hanno vissuto e vivono ancora sulla propria pelle gli effetti nefasti della sindrome chiamata "paura della matematica"; anche i negazionisti convinti (per i quali la matematica è un'opinione) nascondono trascorsi piuttosto sofferti con equazioni, moltiplicazioni e radici quadrate. Giovanni Filocamo ha fatto la sua diagnosi: la paura è l'effetto e non la causa di esperienze scolastiche deludenti, durante le quali ci hanno presentato i numeri con molta autorità e poca immaginazione. La matematica, invece, non presuppone abilità innate né un particolare talento: basta solo smettere di darci degli incompetenti e soprattutto non avere paura di sbagliare, perché anche gli errori sono interessanti e le vie alla soluzione molteplici. Escludendo chi si trova agli estremi dello spettro (chi è affetto da inguaribile pigrizia, e chi invece dalla ben più seria discalculià), "Mai più paura della matematica" accompagna il lettore curioso in un viaggio attraverso la "Regina delle Scienze" per sentieri avvincenti, pieni di sfide ma senza tranelli. Portandoci a scoprire come la nostra vita quotidiana è colma di ragionamenti matematici che facciamo spesso in modo inconsapevole. Prefazione di Furio Honsell.

La meccanica quantistica è con ogni probabilità la teoria più sconvolgente e per molti versi sconcertante sulla natura del mondo subatomico. Dal principio di indeterminazione di Heisenberg alla funzione d'onda probabilistica di Schrödinger, i concetti di cui la teoria è costituita sono spesso contrari al senso comune; in aggiunta, più le nostre conoscenze aumentano grazie a progressi ed esperimenti, più il mondo infinitamente piccolo diventa complesso e affascinante. Joanne Baker presenta i temi e i concetti fondamentali di questa affascinante teoria, senza trascurare alcuni risvolti applicativi di particolare interesse, come la superconduttività e la crittografia quantistica. Arricchita da cronologie e immagini esplicative, la narrazione è sostenuta da numerosi e aneddoti sulla vita dei protagonisti della fisica dei quanti, dalla fine del XIX secolo a oggi. Tra gatti vivi e morti allo stesso tempo, una forma di teletrasporto che non è più appannaggio esclusivo della fantascienza, antimateria, stringhe e idee forse avveniristiche su una coscienza quantistica, il lettore non avrà certo il tempo di annoiarsi.

Siamo davvero programmati per la velocità? Viviamo in un mondo veloce, dove il tempo sembra via via contrarsi: continuamente connessi, chiamati a rispondere in tempi brevi a e-mail, tweet e sms, iper-sollecitati dalle immagini, in una frenesia visiva e cognitiva dai tratti patologici. Dimentichiamo così che il cervello è una macchina lenta e, nel tentativo di imitare le macchine veloci, andiamo incontro a frustrazioni e affanni. Queste pagine esplorano i meccanismi cerebrali che guidano le reazioni rapide dell'organismo umano, di origine sia genetica sia culturale, con un invito a scoprire i vantaggi di una civiltà dedita alla riflessività e al pensiero lento.

Duemila anni fa un uomo guardò alla cultura del futuro, e ne anticipò una buona parte in un'opera visionaria e avveniristica: l'uomo era il poeta Lucrezio, l'opera il poema "De rerum natura". Tutte le grandi teorie scientifiche di oggi (l'atomismo fisico-chimico, il materialismo psicologico, l'evoluzionismo biologico) sono esposte e difese nei suoi canti. Tutte le grandi superstizioni umanistiche di ieri (la filosofia non epicurea, la letteratura non realistica, la religione non deista) sono criticate e attaccate nelle sue invettive. Il "De rerum natura" costituisce dunque, allo stesso tempo, un'opera di divulgazione scientifica e una testimonianza laica: esattamente le due chiavi di lettura del mondo alle quali ha legato il suo nome anche il "matematico impertinente" Piergiorgio Odifreddi. Ma allora chi meglio di lui potrebbe condurre il lettore nei meandri del poema antico, e mostrare che la scienza moderna è in larga misura una serie di postille a Lucrezio? "Come stanno le cose" affianca a una nuova traduzione in prosa del capolavoro di Lucrezio un commento illustrato di Odifreddi che ne mostra le connessioni ideali o fattuali con l'intera cultura, umanistica e scientifica. Si scopre così che le parole di un letterato classico e i pensieri degli scienziati contemporanei convergono nell'offrire una grandiosa visione del mondo.

Fondamenti di chimica generale presenta i concetti della chimica in un ordine logico pensato per favorirne la comprensione: si inizia con atomi e molecole (compresa la discussione della meccanica quantistica e degli orbitali molecolari) per fornire le basi che permettono di comprendere proprietà e modelli dei gas, dei liquidi e dei solidi; in secondo luogo l'esplorazione della termodinamica e dell'equilibrio permette di impadronirsi dei concetti di entropia e di energia libera. La cinetica illustra poi la natura dinamica della chimica e il ruolo decisivo dell'intuizione e della costruzione di modelli al fine di identificare i meccanismi di reazione. Il testo propone all'interno dei capitoli tre livelli di sostegno per la risoluzione di problemi: gli esercizi modello Come si fa? mostrano brevemente l'applicazione di una formula matematica o di un concetto; gli esempi svolti comprendono sezioni dedicate alle strategie di risoluzione e mostrano come organizzare le informazioni e risolvere problemi combinando i concetti appresi; si chiede allo studente di prevedere la soluzione anche da un punto di vista qualitativo, prima di risolvere il problema; in ogni capitolo vi sono coppie di autoesami che mettono gli studenti in condizione di valutare il proprio livello di apprendimento; il primo è accompagnato subito dalla risposta, quella del secondo si trova invece nel sito web del libro. I problemi di fine capitolo propongono quesiti a diversi livelli di difficoltà.

Cheryl ha la costante sensazione di cadere a causa di un deficit del suo apparato vestibolare; Barbara ha un cervello asimmetrico ed è considerata "ritardata"; Michael è un chirurgo oculare che a quarantaquattro anni subisce un ictus invalidante. Queste sono solo alcune delle storie alle frontiere della neuroscienza narrate in questo saggio: per loro e per molte altre tipologie di pazienti ora c'è una concreta possibilità di recupero e di completa guarigione. La scoperta che ha aperto la strada a questa fondata speranza è quella della neuroplasticità, ossia la proprietà del cervello di essere malleabile sempre, non solo nell'infanzia. Che il cervello fosse una macchina immutabile e che ogni sua parte non potesse essere sostituita o riparata era un assunto indiscutibile nel secolo scorso: una volta inceppato, il congegno perfetto sarebbe rimasto irrimediabilmente danneggiato. La tesi che ha scatenato la rivoluzione della neuroscienza, invece, ci dice che il cervello è in grado di cambiare se stesso e può funzionalmente riorganizzare ogni sua parte per sopperire alle carenze che si vengono a creare in seguito ai traumi o al lento processo di invecchiamento. Non solo. L'intera esperienza umana può essere spiegata esplorando le potenzialità del cervello malleabile: la creatività e l'amore, la dipendenza e l'ossessione. Si tratta di processi neurologici molto complessi, che sono indagati, anzi, vivacemente raccontati con semplicità e chiarezza espositiva.