Matematica e scienze

Che cosa accadrebbe se l’umanità potesse alterare la sostanza stessa del codice genetico? Questa domanda è rimasta a lungo confinata al campo della fantascienza, ma tutto questo sta per cambiare, come ci rivela qui Kevin Davies. "Riscrivere l’umanità" ci porta per mano all’interno dell’affascinante mondo di una nuova tecnica di editing genetico chiamata CRISPR, una potente cassetta degli attrezzi che permette di correggere il DNA di qualsiasi organismo, la cui scoperta è valsa a Emmanuelle Charpentier e Jennifer A. Doudna il Nobel per la chimica 2020. Davies aiuta il lettore a conoscere quella che è forse la più radicale conquista scientifica della nostra epoca, incontrando gli scienziati in prima linea nelle ricerche e i pazienti la cui storia commovente riporta il racconto a un livello più umano. L’autore chiarisce infatti le conseguenze che questa nuova tecnica può avere, risparmiando a milioni di persone gli effetti devastanti delle malattie ereditarie o i problemi che crea la disabilità.

Così come in "Altre menti", Peter Godfrey-Smith – «palombaro immerso nella scienza della vita» (Carl Safina) – ci invita a seguirlo negli oceani: ed estende questa volta lo sguardo al sottoregno dei metazoi, gli organismi pluricellulari il cui percorso evolutivo, cominciato oltre mezzo miliardo di anni fa, ha incanalato per svolte morfologiche ed emotivo-cognitive l’intera storia della vita animale fino ai primati e a Homo sapiens. I protagonisti sono quindi, di nuovo, organismi delle profondità marine, a partire dalle stupefacenti «spugne di vetro », diafane torri cilindriche prive di sistema nervoso ma elettricamente non inerti, teatro di esemplari mutualismi e vitale fonte di luce per altri organismi. Risalito alla superficie (attraverso l’evocazione delle cubomeduse, con i loro archeo-corredi oculari, o dei «coralli molli», brulicanti aggregati tentacolari simili a «foreste di minuscole mani»), Godfrey-Smith schiude poi con il suo racconto scenari a noi sempre più prossimi, come le decisive transizioni cinetiche (il passaggio dal «nuotare» allo «strisciare» in certi vermi), biologiche (l’endotermia, sviluppata in modo autonomo dai mammiferi e dagli uccelli) e sociali (l’«intelligenza» degli insetti). Emerge così come il percorso filogenetico (l’intreccio, più che la progressione, di «pinne-arti-ali») sia caratterizzato da un rapporto di continuità/discontinuità nel succedersi delle varie forme di percezione del sé e del mondo elaborate in tante specie diverse – forme che finiscono con lo sfumare, fino quasi a dissolverlo, il gap tra materia e mente, e a rendere via via più esteso, stratificato ed elusivo il processo dell’«esperienza cosciente».

Il presente volume offre una trattazione completa dell'elettromagnetismo classico e dell'ottica, geometrica e fisica, con una struttura che ne permette l'adattamento a diversi corsi di studio. Gli argomenti dei vari capitoli sono introdotti partendo dalla descrizione di esperimenti e poi formalizzati in termini matematici via via più generali e rigorosi. La Terza edizione del testo è rivista e aggiornata in chiave moderna e leggera: molti contenuti aggiuntivi, sotto forma di Paragrafi, Esempi e Note, sono ora consultabili in formato digitale negli Ulteriori approfondimenti in ebook.

All'inizio c'è la curiosità. Una volta risolte le esigenze pratiche, l'uomo ha cominciato a cercare risposte "inutili": quanto è alto il cielo? Perché una pietra cade? È nata la scienza. Sarebbe bello poter dire che da allora la scienza e gli esseri umani vissero insieme felici e contenti. Ma non è andata così, e anche oggi sono proprio gli straordinari progressi della conoscenza e della tecnologia ad allontanare le persone dalla scienza, vista spesso come qualcosa di misterioso, lontano, ostile. Convinto che non serva essere un poeta per amare Shakespeare, in queste pagine Asimov offre ai lettori non specialisti uno strumento di "iniziazione" per apprezzare gli sviluppi della scienza contemporanea. Con stile brillante e straordinaria competenza, nei due celebri testi riuniti in questo volume – "Il libro di fisica" e "Il libro di biologia", cui si aggiunge l'inedito saggio "La matematica nella scienza" – costruisce una vera e propria "biografia" delle scienze che ci introduce, in forma semplice ma rigorosa, ai segreti dei buchi neri e degli acceleratori di particelle, delle miriadi di forme viventi e dell'intelligenza artificiale, dei numeri e della logica.

La genetica è nata e si è sviluppata su un presupposto deterministico: la stabilità del gene e la sua trasmissibilità ereditaria. Eppure tutta la biologia contemporanea ci parla della variabilità come di una condizione permanente ed essenziale dell'essere vivente che non può essere ridotta a puro rumore o fluttuazione: il caso non è un accidente che perturba il processo deterministico. Nel vivente non c'è un ordine stabilito bensì un disordine organizzato che rende possibile la vita e la sua evoluzione. Ampliando il campo di applicazione dell'ontologia darwiniana, che assume la variazione aleatoria come forza motrice del processo evolutivo, Kupiec delinea una concezione anarchica del vivente che contesta l'idea di un ordine cogente inscritto nei geni. Gli organismi non sono società centralizzate di cellule che obbediscono al genoma o all'ambiente esterno, ma comunità cellulari autogestite che vivono per sé stesse e che per mantenere le proprie funzioni vitali sono spinte a cooperare, realizzando delle vere e proprie reti di mutuo appoggio. Ed è questa la nuova via che deve intraprendere la ricerca biologica per uscire dalle secche in cui l'ha spinta la genetica.

L'avventura meravigliosa delle grandi scoperte che è iniziata con una selce scheggiata due milioni di anni fa e proseguita da allora a un ritmo sempre più incalzante. Il libro di Giovanni Caprara ripercorre le tappe fondamentali dell'umanità attraverso le più influenti invenzioni, le vicende degli scienziati con le loro virtù ma anche le debolezze e, talvolta, i loro intrighi. Tanta scienza certamente ma non solo. Chi ha inventato il caffè o gli occhiali? Quando è stato ideato il primo orologio o quando si è levata in cielo la prima mongolfiera? Questo libro ci conduce con un serrato ritmo in un avvincente viaggio alla scoperta (o riscoperta) dei risultati ottenuti nel tempo dalla scienza e dalla tecnologia. È grazie a queste scoperte che si è costruito il mondo nel quale oggi viviamo, e la cui conoscenza ci aiuta decifrare meglio il futuro. Un testo divertente che torna in libreria in una nuova edizione aggiornata fino alla scoperta del vaccino a mRNA per constrastare il Covid-19.

Formulata da Albert Einstein con qualche contributo da parte di amici e colleghi tra il 1907 e il 1917, la relatività generale è la teoria che oggi meglio descrive lo spazio, il tempo e la gravità. Con la chiarezza espositiva che lo ha reso celebre in tutto il mondo, Rovelli ne illustra i fondamenti fisici, filosofici e matematici, ne presenta la struttura formale, e ne deriva nel modo più semplice le sue stupefacenti predizioni – buchi neri, onde gravitazionali, espansione dell’universo, dilatazione del tempo... , senza trascurare alcune idee di base su come potrebbe essere estesa ai fenomeni quantistici. Per il lettore con formazione scientifica questo libro rappresenterà dunque una agile introduzione agli aspetti fondamentali della teoria, ma nel contempo lo scienziato e lo studente avanzato vi troveranno una discussione approfondita e originale della sua struttura concettuale. Nel secolo scorso la relatività generale ha rivoluzionato la fisica, ma è con le applicazioni e le osservazioni degli ultimi anni, coronate da numerosi premi Nobel, che sono esplose e diventate evidenti la sua vitalità e fecondità: Rovelli descrive questi risultati recenti, guidando così il lettore ad apprezzare «la scintillante bellezza e la semplicità delle idee su cui essa si basa».

Hanno colonizzato la terraferma oltre 400 milioni di anni fa innescando una delle più profonde transizioni geobiologiche del pianeta, la "terrestrializzazione", che ha consentito lo sviluppo degli ambienti dove molto più tardi - circa 200 mila anni fa - l' Homo sapiens si è saldamente insediato. Le piante sono i decani della Terra eppure siamo soliti pensare a questo come al nostro pianeta e ne consumiamo avidamente risorse e spazi. Per fortuna, al contrario di noi, il mondo vegetale lavora da sempre per escogitare soluzioni efficaci al problema della conservazione: ha ideato il mutuo soccorso tra specie, con le numerose simbiosi alla base di interi ecosistemi. È il geniale "inventore" del più straordinario sistema per produrre energia pulita esistente sulla Terra, la fotosintesi che trasforma in ossigeno l'anidride carbonica, ma ha anche il "copyright" delle fonti energetiche non rinnovabili (petrolio, carbone, gas). Ha tessuto una straordinaria rete di interconnessioni globali dalla cui varietà e armonia trae forza la salute del pianeta. Tutto questo, insieme, compone il capolavoro di complessità che chiamiamo "vita", un miracolo unico e fragile, oggi minacciato dall'opera dell'Uomo. Ma se si allea con la Natura, la Scienza può ancora invertire la rotta dell'umanità. In un futuro non troppo lontano la Robotica e l'Intelligenza Artificiale offriranno soluzioni concrete per proteggere il clima e la biodiversità. Robot interamente biodegradabili monitoreranno l'inquinamento aiutandoci a contrastarlo mentre altri, ispirati all'intelligenza diffusa delle piante, ci consentiranno di studiare sempre più a fondo il grande libro della Natura, per carpirne leggi e segreti. In pagine ricche di storie naturali, invenzioni meravigliose e ricerche entusiasmanti, Barbara Mazzolai ci parla del futuro che ci aspetta e di come, oggi, lo stiamo già costruendo nei laboratori di tutto il mondo.

Sono pochi i subacquei capaci di rimanere insensibili di fronte alla bellezza degli eterobranchi, di cui i nudibranchi rappresentano il gruppo più noto e ricco di specie. Queste lumache dai colori sgargianti e dalle forme bizzarre, infatti, riescono ad affascinare anche chi si immerge alla ricerca di emozioni diverse; gli appassionati di biologia ed i fotografi subacquei, poi, sono spesso stregati dalla loro complessità e bellezza. In questo contesto, stupisce e rammarica il fatto che ben pochi subacquei sappiano che il mare del Conero è geloso custode di un gran numero di specie di eterobranchi, alcune delle quali estremamente rare nel resto del Mediterraneo. Questa guida, giunta ora alla seconda edizione riveduta, ampliata e corretta, introduce il lettore agli aspetti più importanti dell’anatomia e dell’ecologia di questi animali, presenta l’area marina della Riviera del Conero e la descrizione dettagliata delle settantadue specie di eterobranchi ad oggi osservate in zona.

La scienza moderna non nasce con Galileo e Newton, ma le sue origini vanno retrodatate di almeno duemila anni. La Rivoluzione scientifica del XVII secolo infatti riscopre una precedente Rivoluzione, quella ellenistica, promossa da figure come Euclide, Archimede, Eratostene, Aristarco di Samo e tanti altri. Fu grazie a loro che nacque il metodo scientifico, e studiarne l'origine è indispensabile per la comprensione della "civiltà classica" e per la valutazione di alcune questioni di capitale importanza per la storiografia: dal ruolo di Roma alla decadenza tecnologica medioevale, alla "Rinascita" in età moderna. Questo libro è un saggio sulla scienza, sui suoi fondamenti, sul suo posto nella storia dell'umanità. Ma anche una ricostruzione del passato che individua la funzione di guida svolta per secoli, e non ancora esaurita, dalla civiltà classica nel trasmettere gli aspetti essenziali del pensiero scientifico. Un volume che si presenta, dopo venticinque anni dalla prima pubblicazione, in un'edizione completamente rivista, poiché oggi le nostre conoscenze sul pensiero ellenistico e sui suoi rapporti con la scienza moderna sono cambiate, grazie a ricerche e scoperte recenti, che hanno reso visibili legami prima ignoti o solo sospettati fra antiche conoscenze e sviluppi della riflessione moderna e trasformato in molti casi quelle che erano attraenti congetture in tesi pienamente documentate.

Le piante coltivate, nonostante i progressi scientifici, stanno paradossalmente diventando sempre più fragili e sono nel complesso più a rischio che in passato: lo testimoniano le gravi epidemie che si susseguono a catena nelle campagne. A causa di pratiche agronomiche largamente in uso stiamo minando la biodiversità e la naturale resilienza delle nostre coltivazioni. Per fronteggiare le malattie più pericolose, come quelle epidemiche, occorrono allora strategie di protezione innovative e coraggiose. Questo studio, più che al contrasto del patogeno, rivolge l'attenzione alla pianta che lo ospita e alle reali possibilità di rafforzarla attraverso processi di induzione di resistenza. Anche le piante, come gli animali, imparano dalle loro 'esperienze' e sono in grado di immunizzarsi: dopo l'infezione, possono diventare resistenti alla malattia o ad altri fattori di stress. Il volume propone di individuare e utilizzare piante immunizzate naturalmente, che abbiano superato anche il vaglio della selezione darwiniana del più adatto e dimostrato così tolleranze/resistenze indotte stabili e trasmissibili.