Scienza Express: Parliamone

Come facciamo a misurare quanto è vecchia la Terra? Come si formano i fossili e i minerali? Dove troviamo le risorse naturali? Quanto è dinamico il nostro pianeta? Come è cambiato il clima? Cosa vuol dire prevedere i terremoti? Sono alcune delle grandi domande che possiamo ignorare o delle quali possiamo cercare risposte grazie alla scienza che studia i fenomeni che caratterizzano il nostro pianeta: la geologia. La geologia è la più giovane scienza che si occupa della natura: in soli due secoli di vita ci ha dato gli strumenti per capire il nostro bellissimo pianeta, ma è rimasta timidamente al margine della nostra conoscenza, un po’ trascurata. Siamo però arrivati ad un momento della storia della nostra specie dove è diventato indispensabile prestare attenzione al pianeta, alle sue risorse e all’impatto che otto miliardi di esemplari di Homo sapiens hanno sull’ambiente. Conoscere la Terra e tutto quello che ci dona è fondamentale, tanto quanto lo è capire come, quando e perché è cambiata nel passato e, soprattutto come potrà cambiare nel futuro. Con queste conoscenze saremo in grado di decidere come comportarci senza gli errori che abbiamo commesso finora.

Questo saggio esplora la storia della luce, da Aristotele alla fisica moderna. Dopo i grandi progressi del XVIII e del XIX secolo, si arriva alla meccanica quantistica, con esempi concreti come l'effetto fotoelettrico, che ha permesso a Einstein di vincere il Nobel. Non mancano i tentativi di misurare la velocità della luce, a partire da Galileo fino a Michelson, che pongono le basi per la comprensione moderna. E ancora, la creazione di atomi di antimateria nei laboratori del CERN — un tempo fantascienza, oggi realtà sperimentale. Il saggio offre anche curiosità biografiche sui protagonisti di queste scoperte, ed è perfetto per chi non ha una formazione specialistica in fisica, ma è incuriosito dalla scienza che ha cambiato il nostro modo di vedere il mondo.

Ogni secondo, oltre 100 trilioni di neutrini attraversano il corpo umano, in un flusso invisibile e costante di particelle. Nonostante ciò, il neutrino è un fantasma cosmico che sfugge alla cattura da decenni. Alan Chodos e James Riordon ci portano in un viaggio avvincente e allo stesso tempo rigoroso alla scoperta di questa particella elusiva, che ha un ruolo chiave per decifrare i misteri dell'Universo.

Breve storia dell'infinitamente piccolo 3 è il terzo di tre volumi ed è dedicato agli sviluppi della fisica che coprono il periodo dal 1960 ai giorni nostri (2024). Nella prima parte del Novecento gli esperimenti principalmente basati su acceleratori e rivelatori avevano spianato la strada nello scoprire una gran quantità di nuove particelle. Contemporaneamente il lavoro dei fisici teorici mirava a chiarire il ruolo delle particelle che i fisici sperimentali realizzavano. Nacque allora l'idea che tutte queste particelle fossero in realtà composte da quark, e questi ultimi, assieme ai leptoni, costituissero i componenti elementari della materia. Al quadro complessivo si aggiungevano i bosoni intermedi che si pensava facessero da collante per tenere assieme quark e leptoni. In questo volume si descrivono gli esperimenti che hanno portato alla scoperta di quark e leptoni, alla scoperta dei bosoni intermedi, W± e Z0, e in pratica alla costruzione del Modello Standard. Il bosone di Higgs non può essere ignorato e rientra, quindi, fra gli esperimenti esposti in dettaglio. Rimane vero quanto già asserito per i precedenti volumi: la storia è leggibile e comprensibile a un pubblico anche non esperto. Le formule matematiche sono ridotte al lumicino. Si raccontano gli esperimenti e le idee che li hanno ispirati e poco è lasciato a ipotesi e congetture. Armati di una buona e sana curiosità per comprendere quanto l'umanità ha sviluppato nel Novecento, i lettori saranno in grado di seguirne la storia e appassionarsi.

L’evolversi delle conoscenze biologiche ha sempre ispirato un dibattito tra scienziati e filosofi sui rapporti uomo-natura ed ereditarietà-ambiente. Con i progressi dell’epigenetica e l’emergere della biologia dei sistemi, assistiamo oggi a una rivoluzione rispetto alla visione riduzionistica e genocentrica del mondo vivente che ha dominato la seconda metà del secolo scorso. Emerge la necessità di un approccio olistico per la comprensione della biologia degli esseri viventi, che superila tradizionale visione antropocentrica del mondo e rivaluti il ruolo dell’ambiente nell’evoluzione biologica e sociale. Traendo lezioni dalla storia della biologia e dal confronto ideologico e filosofico degli ultimi cento anni, il libro utilizza una conseguente metodologia sistemica per affrontare le criticità complesse e tra loro interconnesse del mondo di oggi. Ne deriva la necessità di una profonda rivoluzione culturale, che miri all’obiettivo del modello “One Health”: il futuro sulla Terra sarà possibile solo se l’essere umano riuscirà ad acquisire una diversa attenzione all’ambiente naturale e sociale e a realizzare un equilibrio solidaristico tra i suoi simili e nell’ecosistema globale.

La parola geometria evoca triangoli e circonferenze, aree, perimetri e soprattutto il Teorema di Pitagora. La geometria è per molti un mondo astratto e scolpito nella pietra più di due millenni fa dai matematici greci, come Euclide o Archimede. Prima che arrivassero sulla scena i greci però era utilizzata da millenni da varie civiltà diverse tra loro. E dopo i greci si è evoluta enormemente. I grandi problemi classici, la quadratura del cerchio e il quinto postulato di Euclide hanno letteralmente ossessionato i matematici per due millenni, prima di avere risposta. E nella ricerca delle risposte a queste domande classiche, la geometria è cambiata e nuove aree della matematica sono nate. Si è passati da "La Geometria", unica e vera, di cui siamo certi grazie alla logica, a un panorama molto più variegato, palpitante di geometrie diverse. Nell'Ottocento crollano le certezze della matematica e vengono riscritti i suoi fondamenti. Klein dà una nuova descrizione di cosa sia una geometria e Hilbert stravolge completamente il concetto di verità matematica. Si tratta di rivoluzioni matematiche che a inizio Novecento rivoluzioneranno la fisica, aprendo alla relatività di Einstein e alla meccanica quantistica. La storia della geometria, della sua crisi d'identità, del suo essere una, nessuna e centomila, è strettamente intrecciata con la storia della matematica, della fisica, della scienza e in definitiva con la storia della cultura di cui tutti siamo parti. Questo saggio ci apre uno scorcio, capace anche di accompagnarci in profondità, sull'architettura di un pensiero che descrive sempre meglio l'Universo intorno a noi.

Com'è fatta la materia? Quali sono i suoi costituenti più piccoli? Per rispondere a queste domande il volume affronta tre grandi temi: gli acceleratori, i rivelatori e gli esperimenti. Descrive in modo semplice il funzionamento degli acceleratori che sono, in buona sostanza, i generatori di particelle ad alta energia. Partendo dalla generazione delle particelle ne segue il cammino – come si accelerano? come si deviano? – fino a giungere agli urti, per studiare i quali gli attori principali sono appunto i rivelatori. Quali sono i principi su cui si basano? Come si costruiscono? Infine gli esperimenti mettono insieme acceleratori e rivelatori per carpire la natura dell'infinitamente piccolo nella sua bellezza. Comprendere i segreti di questo mondo invisibile non è possibile senza uno sguardo approfondito all'elettronica e senza mettere a fuoco come si analizzano i dati.

Le fasi della ricerca sugli interferoni vengono ricostruite sull’arco dei 65 anni trascorsi dalla loro scoperta: un viaggio caratterizzato da intuizioni, evidenze sperimentali, contrasti, pressioni economico-sociali ed evoluzione delle conoscenze che hanno portato alla comprensione del ruolo di questi fattori naturali in molte malattie umane. È costante il riferimento alle tematiche più rilevanti per la salute pubblica, dalle ricerche per la prevenzione di pandemie alle recenti sfide per una “medicina personalizzata”. La lunga esperienza dell’autore nel mondo della ricerca offre l’occasione per intrecciare la storia con riflessioni sui rapporti tra scienza e società, nella consapevolezza che oggi più che mai il ricercatore debba confrontarsi con criticità quali il degrado ambientale, la perdita di biodiversità e le crisi di natura socio-economica e geopolitica, mirando al raggiungimento di una salute globale, obiettivo essenziale per garantire il presente e il futuro dell’uomo sul nostro pianeta.

"Oltre il limite" accompagna il lettore in un viaggio tra passato e futuro, alla riscoperta di una scienza millenaria che sta evolvendo in qualcosa di totalmente nuovo. Si propone di esplorare le più grandi sfide dell’astronomia contemporanea che le intrinseche capacità umane da sole non sono più in grado di affrontare. Grazie ai telescopi e agli strumenti di nuova generazione, un’esplosione di dati sta investendo l’astrofisica, così come ogni altro campo del sapere. Un’opportunità ma anche una difficile prova per gli scienziati. Un modo nuovo di guardare e studiare il cielo. Utilizzando la moderna tecnologia e l’intelligenza artificiale, ormai parte integrante della nostra vita quotidiana, l’uomo può valicare i propri limiti. Sfruttare al meglio questa valanga di informazioni ci consentirà un domani di trovare risposte ai grandi enigmi del Cosmo: cosa sono la materia e l’energia oscura, qual è il destino dell’Universo, esistono nuove Terre, siamo soli o ci sono altre forme di vita là fuori?

La curiosità dell'umanità è stata un potente motore dello sviluppo della conoscenza. Fra le più importanti e durature questioni che si sono sviluppate nei tempi sono quelle che riguardano l'infinitamente piccolo e l'infinitamente grande. Parlate con un bambino e vi chiederà: ma se continuo a tagliare, per esempio, un biscotto, cioè lo taglio in due, poi prendo uno dei due pezzi e lo taglio di nuovo e così via, cosa troverò alla fine (a parte farsi male alle dita)? Dopo che ho tagliato in due per miliardi di volte? Oppure vi chiederà cosa c'è oltre le stelle? Ma dove finisce il tutto? Dove finisce l'Universo? Queste semplici domande hanno arrovellato la mente umana da sempre. In questo libro si ripercorrono in modo semplice le conquiste del pensiero umano nel rispondere alla prima delle due domande, e cioè: cosa si trova andando sempre di più dentro la materia, o, detto in modo un po' più preciso, "qual è la struttura della materia?". Dalla visione dell'atomo che ne avevano gli antichi greci arriviamo ai modelli per le particelle subatomiche che oggi formulano i fisici, il tutto con una grande attenzione alla dimensione sperimentale della disciplina.