Matematica e scienze

«Quando si ragiona sui temi dell’origine della conoscenza è difficile liberarsi dell’argomento, in apparenza decisivo, a favore dell’empirismo, secondo cui sarebbe impossibile, anche nelle condizioni meglio controllate, essere certi che un organismo sia stato privato di ogni genere di esperienza. Verissimo. Ma il punto non è dimostrare che un qualche barlume di conoscenza è presente in assenza di qualsivoglia esperienza, bensì dimostrare che una certa specifica esperienza è necessaria perché quel barlume di conoscenza si riveli». Le ricerche di Giorgio Vallortigara, uno degli scienziati italiani più noti a livello internazionale per le sue indagini sui meccanismi neurali della cognizione animale, stanno ridisegnando il confine tra la biologia e il mondo astratto delle speculazioni metafisiche. Ne è un esempio questo saggio affascinante sull’imprinting e l’origine della conoscenza che vede protagonisti i pulcini, oggetto di studi sperimentali condotti per quasi trent’anni in parallelo con quelli sui neonati umani. Tali studi ci mostrano come, prima di qualsiasi esperienza specifica di apprendimento, un pulcino conosca le proprietà meccaniche degli oggetti e sappia che essi non solo occupano un determinato spazio con specifiche proprietà euclidee ma possono essere dotati di certe numerosità, che è in grado di stimare eseguendo in maniera non verbale e non simbolica le quattro operazioni dell’aritmetica. Così, fin dalla schiusa, il pulcino sa ravvisare gli indizi della presenza nel mondo di creature animate, quali un volto o la semovenza, presupposto per la costruzione di un cervello sociale. Alla luce di queste scoperte, la contrapposizione tra eredità e ambiente, natura e cultura appare irrimediabilmente datata. La mente, argomenta Vallortigara, non è una tabula rasa. L’apprendimento dall’esperienza è possibile solo se il sistema nervoso possiede in partenza una struttura atta a favorirlo. Le ricerche sui pulcini corroborano dunque la tesi delle conoscenze innate sintetizzata da Lorenz nell’espressione «l’a priori kantiano è un a posteriori filogenetico». Una sapienza di cui non siamo depositari esclusivi: condividiamo schemi di comportamento, predisposizioni, emozioni, organizzazioni neurali con creature da cui ci dividono trecento milioni di anni di evoluzione. Come i piccoli dell’uomo, anche i «pulcini di Kant» cercano la mamma. Divertono, commuovono e fanno pensare.

In biologia il sesso è nato come opportunità di adattamento a un ambiente che cambia in fretta. Oggi è diventato la nostra gabbia, perché viviamo in un mondo rigidamente binario. Senza vedere le differenze che contano. Perché esiste il sesso? Che differenza c’è fra sesso e genere? Maschi e femmine sono diversi? E in cosa? Li stiamo curando nel modo giusto? Viviamo in un mondo di maschi e di femmine. Difficile immaginare qualcosa di più naturale. Ma sappiamo davvero in cosa sono diversi? Cos’è il sesso in biologia? E il genere? Come funziona l’orientamento sessuale? Il mondo è davvero binario? La visione che lo separa sulla base dei due sessi è semplice e ovvia quanto l’idea che fosse il Sole a girare intorno a noi, prima della rivoluzione copernicana. Maschio e femmina sono distinti nella sostanza e nei ruoli. Eppure, questa visione non corrisponde alla realtà. Per un tempo troppo lungo abbiamo trovato differenze dove non ce ne sono e le abbiamo trasformate in dogmi. Abbiamo invece ignorato le differenze davvero importanti. La nostra cultura ha strumentalizzato le differenze legate a sesso e genere e le ha esasperate. Al contrario, la scienza le ha ignorate troppo a lungo. Il corpo femminile è stato poco studiato, poco considerato e, di conseguenza, curato male. Per secoli la medicina è stata una medicina dei maschi bianchi per i maschi bianchi. Continuare a ignorare questo gravissimo squilibrio significa ridurre la nostra capacità di curare. Perché, per esempio, siamo più abili a trattare le malattie cardiovascolari negli uomini e la depressione nelle donne? Una rivoluzione nella scienza, nelle nostre abitudini e nelle parole che usiamo è urgente. Può cominciare con la medicina di genere. Antonella Viola ci guida alla scoperta di una medicina giusta, finalmente attenta alle differenze fisiologiche legate al sesso ma anche alle conseguenze che le disparità di genere esercitano sulla salute. “Fare la rivoluzione,” scrive Viola, “significa avere occhi nuovi per guardare noi stessi e il resto del mondo. Occhi nuovi per riconoscere le differenze che contano. E per dare loro valore.”

Scritto con uno stile colloquiale e brillante, questo volume non è una storia tecnica della matematica. L’intento dell’autore è quello di ricondurre alla matematica – tra le manifestazioni più tipiche e tra gli strumenti più preziosi della civiltà umana – quei lettori che ne sono stati allontanati da un insegnamento scolastico arido e tedioso, codificato in formule fossilizzate e ormai prive di vita. Percorrendo l’intera storia della civiltà occidentale, Kline sceglie alcuni temi significativi per mettere in luce i legami tra matematica e forze sociali, politiche, artistiche, culturali, religiose, etiche, economiche. La matematica e i suoi problemi – dalla concezione di un ordine ideale dell’universo, propria della tradizione platonico-pitagorica, all’attuale visione di un universo “disordinato”, cui le scienze statistiche impongono un ordine di tipo laico – sono illuminati dal loro interno, nelle loro motivazioni, nel loro divenire, e si ritrasformano prodigiosamente in quell’organismo vivo di cui spesso gli studenti non riescono a ricostruire il funzionamento.

Una guida all'esplorazione del cielo e alle scoperte dei nuovi potentissimi telescopi, che hanno rivelato un universo molto differente da quello cui eravamo abituati. L'astronomia per millenni si è avvalsa per l'osservazione del cielo dell'occhio umano. Ma gli astri non si limitano a emettere luce visibile: producono e irraggiano anche altri tipi di luce, dalle onde radio ai raggi gamma. L'autore mostra qui un cosmo molto più energetico, violento, variabile, imprevedibile, con le stelle di neutroni, che racchiudono in una sfera di 10 km di raggio una massa superiore a quella del Sole oppure, attraverso i raggi infrarossi, la nascita di una stella e la formazione di un pianeta. Una guida all'esplorazione del cielo e alle scoperte grazie ai nuovi potentissimi telescopi, che hanno rivelato le regioni più lontane, all'inizio del tempo, dove vivono le pulsar e i buchi neri o regioni dove nascono centinaia di nuove stelle.

Da alcuni anni nel mondo delle neuroscienze è in corso una vera e propria rivoluzione. Le ricerche si stanno spingendo in una direzione che vede il cervello, e quindi nello specifico l'attività neuronale, attraverso il legame con l'attività di altri organi: l'intestino, che ormai si è meritato la qualifica di ‘secondo cervello', ma anche i polmoni e la respirazione, il cuore, la postura, e come tutto questo concorra alla formazione della nostra identità. In realtà, come ci spiega Nazareth Castellanos, si tratta di una direzione che ci era già stata indicata dalla medicina dei nostri antenati, a partire dall'antico Egitto fino a Ippocrate e Aristotele, da Galeno ai fondatori della medicina araba. Un ritorno a casa, dunque, ma stavolta sorretto dalle prove fornite con il rigore del metodo scientifico. Prove che offrono tra l'altro stupefacenti dimostrazioni della validità di pratiche come la meditazione e di un corretto stile di vita, in un approccio che comprende alimentazione, movimento, ascolto di sé stessi e dei messaggi che il corpo ci invia. Con la passione della ricercatrice e la verve della divulgatrice, Castellanos ci guida alla scoperta di questa rivoluzione, e della nostra irriducibile unicità.

Cosa c’entra l’entropia con l’insalata? Perché l’acqua di mare è salata? Perché un’ora è divisa in sessanta minuti? Riusciremo a rendere le nostre case energeticamente indipendenti? Le risposte a queste e molte altre domande in un percorso multidisciplinare a tutto tondo, che spazia fra matematica, meteorologia, acustica, pittura, cinema, astronomia e scienza in cucina, solo per citarne alcune. 50 capitoli ironici e insoliti affrontano le questioni più disparate in un dialogo fitto tra materie in apparenza lontanissime. Il risultato è una sorta di “inno” scientifico al sapere umano ma anche, allo stesso tempo, un compendio di spunti, volutamente informali, che ci portano ad approfondire fatti straordinari della nostra ordinaria quotidianità. Unico requisito: un pizzico di curiosità.

Analizziamo le relazioni esistenti tra gli ambiti culturali e i contenuti della matematica e della storia, in un percorso, attraverso i saggi di alcuni autori, sui rapporti intercorsi nelle diverse epoche storiche tra i grandi nomi del sapere matematico e il contesto storico nei quali questi si trovarono a operare, mettendo in luce quanto la matematica abbia influito nella cultura e nella società. Enigmi, scienze naturali, politica e grandi conflitti bellici si intrecciano con il pensiero e le vicende dei matematici, oggetto o della ricerca in didattica e delle lezioni tenute nell'ambito del Progetto Liceo Matematico coordinato dal Dipartimento di Matematica dell'Università di Salerno.

Attingendo alle conoscenze etologiche e a una lunga personale esperienza con i cani, Coren spiega al lettore in modo semplice e chiaro quali sono le “parole” e la “grammatica” che essi utilizzano nella comunicazione con i propri consimili e con gli esseri umani, fornendo tutti gli strumenti utili per migliorare la comprensione di ciò che il cane sente e pensa e di quali sono le sue intenzioni. Il testo è integrato con disegni e schemi esplicativi e Coren analizza in dettaglio le diverse tipologie e combinazioni di segnali che i cani utilizzano a seconda di ciò che intendono comunicare. Questi sono ricchi di sfumature che è necessario saper riconoscere per capirne, senza fraintendimenti, le reali intenzioni. "Capire il linguaggio dei cani" offre agli amanti dei cani le competenze di cui hanno bisogno per migliorare le loro relazioni con i loro animali domestici.

Giordano Bruno, Galileo, Huygens: è dalle loro storie che comincia il viaggio cosmico di Frank Westerman. Ogni volta che uno scienziato ha puntato il suo telescopio verso il cielo, l'universo si è allargato e gli esseri umani si sono scoperti più piccoli. Se non siamo al centro dell'universo, chi siamo? Una domanda che porta l'autore ai quattro angoli del globo, sulle tracce di chi il cosmo lo ha studiato o visitato di persona: in India, patria di un programma spaziale avveniristico, in Kazakistan, da cui partirono gli Sputnik, per poi tornare nei Paesi Bassi, dove per la prima volta è stato fotografato un buco nero. Con il conforto della scienza, l'umanità che oggi si affaccia sullo spazio parla di cooperazione e pace: così la stazione spaziale internazionale ha ospitato astronauti da tutto il mondo, e con le sonde Voyager è stato mandato nel cosmo un disco con la musica di Mozart, nella speranza che un alieno sia in grado di ascoltare, un giorno, di cosa siamo capaci. Eppure, quando l'uomo mosse i primi passi fuori dall'orbita terrestre, in piena Guerra fredda, il nostro piccolo pianeta era sull'orlo dell'armageddon nucleare, e nei Paesi Bassi uno dei radiotelescopi più potenti del mondo sorge sulle macerie di un campo di prigionia nazista. Dobbiamo aspettarci che presto ogni nazione rivendichi per sé un pezzetto di cielo? Con un fiuto infallibile che dalle storie più piccole lo porta a interrogarsi sui grandi temi del presente, Frank Westerman esplora i sogni e le contraddizioni della cosmonautica, cercando di capire se è vero che tra le stelle vorremmo trovare un mondo migliore, ma soprattutto se saremo in grado di costruirlo.

Senza mai perdere la sua ironia, per tutta la vita Edoardo Boncinelli ha indagato il genere umano. Ne ha esplorato le più piccole strutture molecolari, ha chiarito i più complessi meccanismi della mente e, insieme a filosofi e scienziati, si è interrogato sui fondamenti dell’esistenza. Con questo “Piccolo dizionario della nostra coscienza” ha voluto proseguire le sue perlustrazioni dell’umano attraverso le particelle del linguaggio, le parole, che ci permettono di aprirci agli altri, allargare i nostri mondi, inventarne di nuovi, costruire le nostre identità. In queste pagine, espressioni come «mente», «bellezza», «universo», «natura» dialogano tra di loro dando origine a «un giardino uniformemente vario che rispecchia tutte le cose e i fatti del mondo».

Dalla scienziata italiana considerata uno dei massimi esperti di microbiota a livello internazionale, il libro che spiega come la ricerca d'avanguardia sul microbiota stia rivoluzionando la prevenzione e la cura delle alterazioni dell'umore, disturbi alimentari, malattie degenerative, disturbi neurologici.  Alla luce delle più recenti scoperte sulla relazione tra apparato intestinale e cervello, alcune delle quali fatte proprio da Maria Rescigno, sappiamo sempre più a fondo le interconnessioni di un organo sull'altro e viceversa. In questo libro la scienziata di fama mondiale autrice di pubblicazioni su riviste prestigiose come "Science e Nature" ci spiega in modo chiaro come l'asse intestino-cervello sia regolato dal microbiota: guidandoci tra le ultime scoperte e i possibili sviluppi avveniristici, l'autrice ci insegna a «modulare» il microbiota – grazie a probiotici e postbiotici specifici, metaboliti batterici, cibi fermentati, trapianto di microbiota – per preservare e ricostruire una barriera intestinale sana, così da prevenire e curare le patologie collegate ai suoi squilibri.

Il volume si rivolge agli studenti dell'insegnamento di Matematica e Statistica dei corsi di laurea in scienze della vita (per esempio, Biologia, Biotecnologie, Chimica, Farmacia, Geologia, Scienze agrarie, Scienze ambientali e naturali), avvalendosi di un approccio appositamente pensato per loro. Infatti, il manuale presenta gli strumenti principali che si usano per interpretare i dati raccolti e costruire i modelli matematici dei fenomeni naturali che si vogliono studiare. Il testo fornisce numerose applicazioni delle tecniche affrontate nella teoria, mantenendo il rigore matematico senza entrare in eccessivi dettagli tecnici. In particolare, i numerosi esempi svolti tratti dai diversi ambiti delle scienze della vita contribuiscono a rendere la materia più appassionante e vicina al percorso di studi degli studenti. Il ricco apparato pedagogico spinge a una lettura attiva, mettendo lo studente nelle condizioni di interagire con quanto appreso e di verificare durante lo studio la comprensione dei concetti incontrati. Gli argomenti trattati comprendono quelli di un corso di matematica di base (funzioni e strumenti per il loro studio, incluso il calcolo differenziale e integrale) e di un corso di probabilità e statistica, senza tralasciare l'algebra lineare. Oltre all'Eserciziario cartaceo a fine libro, 300 esercizi aggiuntivi in formato digitale sono contenuti nella piattaforma Connect e costituiscono per gli studenti un ulteriore utilissimo strumento di apprendimento e autovalutazione.