Matematica e scienze

“Sì, siamo polvere, ma, per la precisione, polvere di stelle. Qualcosa di profondo ci unisce agli astri più luminosi.” Di cosa è fatta la sostanza che tiene insieme i nostri corpi? È diversa da quella che compone gli astri? Quando Democrito, tra il V e il IV secolo a.C., disse che siamo composti di atomi, furono in pochi a credergli. Bisognerà aspettare Galileo e Newton, e poi altri quattrocento anni, prima di ricostruire i componenti elementari della materia e scoprire che tutto quello che ci circonda ha caratteristiche davvero particolari, che accomunano le stelle più distanti ai fiori di campo, una supernova esplosa a noi. Le proprietà della materia che noi diamo per scontate sono in realtà il culmine, piuttosto irregolare, di un’evoluzione cominciata quasi quattordici miliardi di anni fa. Con la chiarezza che lo contraddistingue, Guido Tonelli spiega come fanno le particelle elementari a combinarsi in forme stravaganti per costruire stati quantistici correlati, zuppe primordiali di quark e gluoni o massicce stelle di neutroni, ed esplora i limiti della scienza, dove la solidità della materia si rivela nulla più che una comoda illusione. Un viaggio sorprendente nella fisica contemporanea per guardare all’universo, e forse anche a noi stessi, con occhi nuovi.

La Terra orbita intorno al Sole, il Sole orbita intorno al centro della Via Lattea e il centro della nostra galassia, come di tutte le altre, è un buco nero supermassiccio, il fenomeno più strano e incompreso dell'universo. In questo libro, Becky Smethurst, pluripremiata ricercatrice dell'Università di Oxford, ripercorre cinquecento anni di scoperte scientifiche in astronomia e astrofisica accompagnando lettrici e lettori dalle prime osservazioni della Via Lattea e del collasso delle stelle massicce alle prime iconiche fotografie di un buco nero, fino alle ultime ricerche pubblicate in materia. Con umorismo e saggezza, Dr Becky spiega perché i buchi neri non sono veramente "neri", dimostra che sono più simili a cuscini di un divano che a un aspirapolvere e illustra come, oltre l'orizzonte degli eventi, il futuro è una direzione nello spazio piuttosto che nel tempo. Breve storia dei buchi neri è un racconto "cosmico", che risponde alle domande più profonde sul nostro universo e ne descrive i segreti nascosti all'interno dei buchi neri.

I motivi per cui andiamo nello spazio sono almeno tre: l'innato desiderio di conoscenza della nostra specie, la ricerca di ris

Che cosa sono i raggi cosmici? Da dove provengono le onde gravitazionali? E quali effetti producono sulla Terra? Loreta Minutilli intreccia la storia delle scoperte astronomiche con la sua personale esperienza, dai banchi del liceo classico fino agli studi in Astrofisica. Esplorando le onde gravitazionali e la danza dei raggi cosmici, l'autrice ci guida all'interno di un Universo in costante mutamento. Attraverso gli esperimenti e le scoperte di premi Nobel e di scienziate dimenticate, Messaggeri cosmici ci svela i segreti dell'Astrofisica multimessaggera, invitandoci a riconsiderare il nostro rapporto con il cosmo, a riconoscere quanto la complessità e la meraviglia dell'Universo abbiano da raccontarci su che cosa significa essere umani.

Ci siamo passati tutti: apriamo un sacchetto di patatine o di snack, convinti che ne mangeremo solo un po’, e invece puntualmente lo svuotiamo. La stessa frenesia ci cattura di fronte ai social o ai videogiochi: pensiamo di concederci una breve pausa, e finiamo per passarci ore. Questi comportamenti compulsivi sono dettati dai cosiddetti «superstimoli», combinazioni sensoriali calibrate per soddisfare i nostri istinti naturali – quelli che ci portano a preferire cibi dolci, grassi o salati, oppure a cercare continue distrazioni – scatenando reazioni di piacere sempre più intense nel nostro cervello. In breve ci ritroviamo a esserne dipendenti, come sanno bene l’industria alimentare, le aziende high tech e le case farmaceutiche, che da anni assoldano i migliori specialisti per mettere a punto prodotti che ci rendono consumatori compulsivi. A scapito del nostro benessere, perché l’epidemia di obesità, la ludopatia, l’ossessione per il cellulare, ma anche le ultime, efficacissime droghe trovano origine nella scienza dei superstimoli. In questo libro, il ricercatore e divulgatore Nicklas Brendborg ci accompagna in un affascinante viaggio fra i meccanismi alla base delle nostre cattive abitudini: unendo studi scientifici e antropologici al talento divulgativo, ci racconta come si innesca il circolo vizioso, quali meccanismi agiscono su di noi, e soprattutto spiega come possiamo liberarci per riprendere il controllo delle nostre vite e della nostra salute.

Tutti gli organismi viventi sono attraversati dall’elettricità: per quanto possa sembrarci strano, muscoli, ossa, pelle e nervi possiedono una carica in grado di trasmettere messaggi e impulsi ad altri organi e di riceverli dall’ambiente circostante. Noi siamo elettrici ci porta a scoprire questo innovativo campo di ricerca, mostrandoci in che modo potrebbe rivoluzionare la medicina e il nostro intero futuro. La bioelettricità è più antica del sistema nervoso e sostiene ogni nostra azione, dalla più semplice alla più complessa. La storia del suo studio è però travagliata: già nel Settecento Luigi Galvani aveva dimostrato la presenza di potenziale elettrico all’interno dei tessuti animali, ma le confutazioni di Alessandro Volta e dei suoi successori relegarono quelle ricerche al di fuori del dibattito scientifico, alla mercé di ciarlatani e prestigiatori; solo nel XX secolo alcuni scienziati visionari hanno restituito serietà a questi studi. Sally Adee ci racconta l’appassionante percorso che ha condotto alla definizione dell’«elettroma», tra esperimenti sul cervello dei calamari e studi sul funzionamento degli ioni, arrivando fino alle più recenti scoperte nel settore delle neuroscienze. Comprendere e controllare il codice bioelettrico sarà infatti cruciale per settori medici quali il ripristino della memoria e il rallentamento dell’invecchiamento, la rigenerazione di organi e arti, e perfino la cura del cancro. Quest’opera è un viaggio emozionante nella misteriosa energia che abita il nostro corpo e nelle sue incredibili potenzialità: perché la scossa che illuminerà un avvenire migliore per tutti potrebbe partire proprio dal profondo delle nostre cellule.

La Terra è il nostro mondo. L’unico. Lo spazio, al contrario, è un mondo ostile. Per poterlo esplorare siamo costretti a costruire veicoli molto diversi rispetto a quelli che usiamo sulla Terra e per poterci andare di persona dobbiamo ricreare nel veicolo un ambiente artificiale che protegga il nostro equilibrio fisiologico e la nostra stessa vita. Ma la sfida dell’esplorazione spaziale è proprio questa: superare i limiti, conoscitivi e tecnologici, per arrivare sempre più lontano. Paolo Ferri, per anni a capo del dipartimento di operazioni spaziali dell’Agenzia spaziale europea, rivela non solo cosa si fa nello spazio, ma come lo si fa. Attraverso le missioni di ieri e di oggi racconta cosa si intende per volo spaziale – i satelliti artificiali, le capsule, le piattaforme, i sistemi di sopravvivenza degli astronauti, i sistemi di lancio – ma anche i retroscena, le difficoltà, i vicoli ciechi e i successi imprevisti. Il risultato è un’avventura irripetibile ai confini del cosmo, e una riflessione su potenzialità e limiti della conoscenza scientifica.

Cos’è la materia? Una domanda che ha affascinato e tormentato alcune delle menti più brillanti del XX secolo: Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, Erwin Schrödinger, Werner Heisenberg, Max Born, Wolfgang Pauli e Paul Dirac si sono infatti interrogati, confrontati e spesso scontrati, tra equazioni ed esperimenti, nel tentativo di decifrare l’essenza della realtà fisica. Da questa impresa è nata la meccanica quantistica, una teoria che rivela un universo microscopico governato dalla probabilità. Esito inaccettabile per Einstein, che rifiutò dunque le sue implicazioni filosofiche. A un secolo dalla sua prima formulazione completa, Giuseppe Mussardo ripercorre la storia di questa rivoluzione scientifica attraverso i suoi protagonisti e i suoi luoghi: dai silenziosi college di Cambridge alle scogliere di Helgoland, tra biografie degne di un romanzo d’avventura e lettere infuocate. Un racconto coinvolgente che rende omaggio a una stagione irripetibile della scienza.

Alan M. Turing, il geniale logico, matematico e filosofo inglese, pubblica “Macchine calcolatrici e intelligenza” nel 1950. È il testo che ha aperto la discussione moderna sulla possibilità dell’intelligenza artificiale, oggi più che mai attuale per via delle prestazioni sorprendenti dei sistemi di IA generativa come ChatGPT. Turing si domanda se le macchine, di lì a non molto, sarebbero state capaci di pensiero, e risponde affermativamente, analizzando e respingendo varie obiezioni. Le analisi di Turing, al confine tra filosofia e informatica, hanno posto problemi di cui stiamo ancora cercando una soluzione. Diego Marconi, che cura il volume, in un saggio conclusivo ci aiuta a comprendere questo testo fondamentale e a inserirlo nell’attuale dibattito sull’intelligenza artificiale.

Definire con esattezza che cosa siano i mostri è difficile, e questo nonostante ci abbiamo camminato a fianco da sempre, fin dai primi passi stentati mossi dall'uomo all'alba della sua èra. Erano lì, tra le ombre di una foresta o di una grotta. Poi li abbiamo immaginati nel buio di un corridoio, dentro gli armadi o in agguato sotto i letti. Non ci piace troppo stanarli; a Natalie Lawrence invece sì. Ma non è un'impresa da poco, quando nella stessa categoria di «mostro» finiscono ibridi teriantropi e umanoidi, squali, balene, donne serpente, leviatani degli abissi e alieni parassiti. Ma quale potrebbe mai essere, in questa grottesca accozzaglia, il minimo comune denominatore? Forse la materia prima di cui sono fatti, che mescola una paura tutta umana e un'altrettanto umana necessità di imporre un ordine? Forse le creature che nell'arco di quindicimila anni abbiamo immaginato, inventato e raccontato senza sosta sono nient'altro che ciò che si mette di traverso tra noi e la nostra ossessione di mantenere il controllo su un mondo che troverebbe ridicolmente facile schiacciarci, stritolarci, divorarci o trascinarci giù, lontano, nell'ignoto? Il percorso da seguire in questa incredibile raccolta di mostri prevede diverse deviazioni, verso l'antropologia e il mito, verso la scienza, le arti figurative, la psicoanalisi, la letteratura, il cinema. Ma, come nel Labirinto di Cnosso, ogni passo non fa che portarci più vicini al suo centro, e lì, proprio lì, eccolo che ci attende: non il Minotauro, ma il significato di essere umani. Perché i mostri, scrive Natalie Lawrence, «sono la parte di noi stessi che respingiamo e che minaccia di tornarci addosso con violenza. Sono grandi e brutti come le parti del nostro essere con cui sono stati creati. I mostri sono molte cose, ma non sono immaginari: le loro forme sono fantastiche, ma la loro essenza è del tutto reale». Creature meravigliose esplora tutto questo, e il modo in cui queste dinamiche hanno forgiato il nostro rapporto con il mondo e la nostra società.

Il volume contiene il testo del libro incompiuto di Thomas Kuhn La pluralità dei mondi. Una teoria evoluzionistica dello sviluppo scientifico, che Kuhn stesso ha descritto come un ritorno alle tesi centrali di La struttura delle rivoluzioni scientifiche e ai problemi che quest’opera fondamentale ha sollevato ma non risolto. La pluralità dei mondi è preceduto da due testi a esso relativi, presentati in pubblico ma mai dati alle stampe: “La conoscenza scientifica come prodotto storico” e “La presenza della scienza del passato”. Gli obiettivi che Kuhn si pone, in questi ultimi scritti, non sono da poco. Egli intende sviluppare una teoria del significato empiricamente fondata, che gli permetterebbe di dare senso sia alla possibilità stessa della comprensione storica sia all’inevitabile incommensurabilità fra la scienza del passato e quella attuale. A suo modo di vedere, l’incommensurabilità è pienamente compatibile con un concetto forte del mondo reale indagato dalla scienza, con la razionalità del cambiamento scientifico e con l’idea che lo sviluppo scientifico sia progressivo.

Diecimila anni fa, nella preistoria, si sono messe in moto trasformazioni che ancora ci riguardano, che ancora influenzano il nostro modo di lavorare, di vestirci, di mangiare, di confrontarci con gli altri membri della nostra comunità. È una rivoluzione che ha cambiato anche l’ambiente intorno a noi e le nostre relazioni con piante e animali, tanto che il DNA – sia il nostro, sia quello di molti animali e piante – ne è uscito diverso. Si chiama rivoluzione neolitica: il momento in cui, più che in qualunque altro, biologia e cultura si sono intrecciate, influenzandosi a vicenda e producendo la nostra storia. È stato allora che un’umanità in precedenza sempre affamata ha cominciato a produrre il cibo di cui aveva bisogno, e quindi a crescere e a diffondersi sul pianeta. Nel giro di qualche millennio la rivoluzione è arrivata ovunque, sulle gambe dei rivoluzionari che dalla Mezzaluna fertile, dalla Cina, dall’America centrale e dalle Ande hanno esportato in tutto il mondo i propri geni, le piante coltivate e gli animali allevati. Abbiamo iniziato ad abbattere foreste, per farne campi e pascoli, modificando il paesaggio; abbiamo smesso di essere nomadi, costruendo villaggi e poi città dove ha preso forma la nostra società, anche in certi suoi aspetti che sembrerebbe difficile collegare alla preistoria. Ma è così: se oggi in Europa molti digeriscono il latte, se abbiamo la pelle chiara e parliamo lingue che si somigliano, è grazie alle migrazioni neolitiche. E non è tutto: abbiamo cominciato a modificare geneticamente piante e animali proprio allora e non abbiamo mai smesso. Ripensarci – oggi che la consapevolezza è cresciuta – ci permette di ragionare più lucidamente su costi e benefici della moderna ingegneria genetica. Allo stesso modo, ricordare come per millenni l’umanità si sia ripetutamente spostata e rimescolata può aiutarci a osservare con meno ansia le trasformazioni che la nostra società sta attraversando, e a spegnere qualche allarme ingiustificato.