Matematica e scienze

Il quanto di sfida ripercorre le fasi che portano alla scoperta del quanto d'azione, un evento rivoluzionario che cambia il volto della scienza del xx secolo. Il focus di questa storia è il fitto intreccio degli eventi cha vanno dal 1859 al 14 dicembre 1900, giorno nel quale Max Planck presenta al mondo la nuova costante universale h, primo tassello di una futura fisica moderna. Fu proprio il fisico tedesco a risolvere la questione sollevata quarant'anni prima dal suo mentore Gustav Kirchhoff il quale, partendo dai suoi studi su come la luce è emessa e assorbita dalla materia, trasformò il problema ottocentesco di scegliere la fonte di luce ideale più conveniente per illuminare le strade nella sfida intellettuale di determinare il potere emissivo di un corpo nero. La soluzione dell'enigma che porta alla Teoria dei quanti del primo Novecento ha i tratti di un romanzo thriller e, se è vero che non c'è traccia della vittima, non mancano le sfide e gli "atti di disperazione" dei protagonisti.

Nel 2011, il risultato di un esperimento di fisica creò lo scompiglio tra la comunità degli scienziati. L'analisi dei dati del progetto OPERA mostrava il segnale di un qualcosa di apparentemente impossibile. Sembrava che i neutrini sparati dal CERN fino al rivelatore posto in una caverna sotterranea dei laboratori del Gran Sasso viaggiassero a una velocità maggiore di quella della luce, contravvenendo alla relatività di Einstein, che impone a tutti gli oggetti materiali un inappellabile limite di velocità. Il risultato, presentato dai ricercatori coordinati da Antonio Ereditato come un'anomalia in cerca di soluzione, ebbe una risonanza enorme, soprattutto mediatica. Alcuni mesi dopo i fisici di OPERA scoprirono che la causa dell'effetto osservato era di natura strumentale. Un problema tecnico, un «cavetto staccato» come si disse, uno degli incidenti che fanno parte integrante del lavoro dello scienziato. Il neutrino, la più misteriosa e affascinante tra le particelle elementari, impartì una lezione a tutti: agli scienziati, agli operatori dell'informazione e anche al grande pubblico. Una storia per certi versi emblematica, da raccontare e da ripercorrere, raccontata da un protagonista. Una storia iniziata tanto tempo fa, un secondo dopo il Big Bang...

Nel 1997 due gruppi di ricerca - uno diretto da Anton Zeilinger a Vienna, l'altro da Francesco De Martini a Roma - riuscirono a teletrasportare un singolo fotone, cioè a trasferire lo stato fisico da una particella a un'altra particella lontana dalla prima. Un'impresa che fino ad allora sembrava un'idea strampalata, concepibile solo in un film di fantascienza. Per ora nessuno sa se il teletrasporto si potrà realizzare anche per atomi e molecole, o addirittura per oggetti macroscopici; ma questo primo passo dischiude orizzonti inimmaginabili fino a pochi decenni fa. In questo libro, l'autore fa il punto sulla fisica quantistica, indicando i rivoluzionari effetti che contraddicono radicalmente la nostra esperienza sensoriale.

Le piante sono meravigliose. Sono intelligenti, allietano la nostra vita, ma sono anche molto altro: producono l'ossigeno che respiriamo, i princìpi attivi utili per curarci, le sostanze nutritive alla base della nostra alimentazione. Le usiamo per costruire case e navi, produrre farmaci e cosmetici, insaporire i piatti, creare indumenti. Talvolta però dimentichiamo che esistono anche piante terribili. Alcune producono veleni, altre si accontentano di provocare allergie e poi ci sono piante che fanno il doppio gioco: possono essere tossiche e persino letali, ma anche avere effetti terapeutici importanti. Ovviamente non esistono piante buone o cattive, ma vegetali intelligenti che, non potendo fuggire in caso di aggressione, hanno inventato alcuni "semplici" trucchetti per adattarsi a particolari condizioni ambientali, traendo vantaggio dall'acquisizione di nuovi caratteri. E, nonostante la loro cattiva reputazione, non hanno ancora smesso di sorprenderci.

Dagli smartphone alle automobili, dai computer alle smart tv, dagli elettrodomestici ai dispositivi medici, viviamo in un mondo in cui i semiconduttori e i chip sono sempre più indispensabili, ma di rado ci rendiamo conto di quanta creatività e tecnologia si nascondano dietro questi "compagni di vita" presenti in quasi tutto quello che usiamo. E se spesso diamo per scontato che si tratti di innovazioni realizzate in una fabbrica asiatica o in un laboratorio degli Stati Uniti, pochi sanno che nel nostro continente esiste da decenni una vera e propria "Silicon Europe", un'area di eccellenza industriale e tecnologica distribuita tra Italia e Francia e che ha il suo cuore in un'azienda leader mondiale dei chip: STMicroelectronics. Attraverso la storia di ST e della microelettronica europea, il giornalista e scrittore Marco Bardazzi ci guida in un viaggio sorprendente che documenta le idee, le invenzioni, le storie e le persone dietro le tecnologie e gli oggetti che in questi decenni hanno trasformato la vita di tutti noi. E ci svela i retroscena di un settore tecnologico all'avanguardia e centrale per le nuove generazioni e i lavori del futuro, in cui il nostro Paese e l'Europa giocano un ruolo da protagonista.

Cosa significa essere una pianta? Non è una domanda che ci capita spesso di formulare, immersi nel grigio delle nostre città. La scienza ha studiato a lungo i meravigliosi modi in cui le piante comunicano, si comportano e modellano il nostro ambiente, spesso relegandole però a un ruolo secondario della nostra frenetica vita animale. Paco Calvo ci offre una nuova prospettiva sulla loro biologia e sulle scienze cognitive. Non solo «polmoni verdi» e complementi d'arredo, le piante possono pianificare il futuro, imparare, riconoscere i loro parenti, valutare i rischi e prendere decisioni. Possono persino addormentarsi. "Planta Sapiens" è una folgorante esplorazione della vita vegetale e un invito a pensare al mondo naturale in modo nuovo e anticonformista. Stiamo smantellando le tradizionali gerarchie della natura, diventando sempre più consapevoli della vita interiore delle altre specie e di quante similitudini esistono tra noi e loro. Non possiamo più considerarci l'unica specie intelligente privilegiata sulla Terra. E se vogliamo salvare il bioma globale, non dobbiamo farlo. Se impariamo a osservare e studiare le piante in maniera diversa, rimarremo davvero stupiti da ciò che potremo scoprire.

Se non fosse per le fonti, quella dei numeri potrebbe sembrare una storia leggendaria. Nel corso dei secoli, la forza dei simboli matematici ha mutato la nostra comprensione del mondo e la percezione dello spazio e del tempo, intrecciando mente e realtà, fisica e filosofia. In queste pagine Joseph Mazur restituisce a questi strumenti d'uso quotidiano tutta la loro potenza innovativa, investigandone non solo la funzione di calcolo ma anche il ruolo di «ancora visiva a cui si aggrappa la mente nel processo di astrazione del generale dal particolare». Il suo è un racconto attraverso i luoghi e le epoche del linguaggio visivo della matematica, dalle prime apparizioni dei numeri sulle tavolette cuneiformi in Mesopotamia all'invenzione dello zero nell'antica India, fino all'arrivo in Europa nel Basso Medioevo, da dove i simboli sarebbero poi ripartiti per compiere nuovamente il giro del mondo. Una storia abitata da pensatori e filosofi, mercanti e maghi, ovvero dalla folla sterminata di personaggi che hanno contribuito alla scoperta e al perfezionamento di somma e divisione, sottrazione e moltiplicazione, radice quadrata e pi greco. Un'avventura collettiva che ci ha spinto verso nuovi orizzonti e nuove visioni, permettendoci di svelare le associazioni e i labirinti inconsci di cui è composta la nostra realtà.

Da dove nasce il nostro universo? L'universo può crearsi da sé? Perché esiste qualcosa invece del nulla? Un universo nato dal nulla esclude Dio? La nascita dell'universo è diventata negli ultimi decenni uno dei temi centrali non solo della cosmologia ma anche della filosofia e della teologia. Fisici e filosofi, seguendo determinate linee di ricerca, hanno proposto la nascita dell'universo a partire da un particolare tipo di vuoto: il "vuoto quantistico". Ma non è abbastanza. In questo volume si dimostra come un universo possa scaturire dal puro nulla, creandosi spontaneamente da sé. Alla famosa domanda "perché c'è qualcosa anziché il nulla?", quindi, si può rispondere che "dal nulla sorge sempre inevitabilmente qualcosa".

Gli avanzamenti nel campo della biologia e della medicina di questi ultimi anni si propongono come laboratorio culturale per la lettura dei processi di riorganizzazione in chiave democratica del rapporto tra scienza e società. In particolare, se la vita è la dimensione che l'essere umano percepisce come più inerente a sé, riteniamo legittimo il giudizio personale rispetto a essa. Ne consegue la difficoltà ad accettare che sia qualcun altro a decidere rispetto a dimensioni tanto umane e personali come la procreazione, la fine della vita, la cura. Si tratta di un cambiamento pervasivo che incide sulla vita di ognuno e sul funzionamento della sanità, ridefinendo uno dei terreni principali su cui si strutturano i processi di socializzazione. Quello che muta in profondità è l'insieme dei riferimenti pratici e simbolici che accompagna l'intero arco della vita degli individui, dalla generazione alla morte. E questo soprattutto alla luce delle implicazioni e degli stravolgimenti determinati dalla pandemia causata dal virus Sars-CoV-2 che, come si rileva in questa nuova edizione, ci ha messo di fronte alla necessità di dare vita a forme condivise e regolate di responsabilità individuale e collettiva. In particolare, il libro si sofferma sui nodi propri della riflessione etica e bioetica, come la responsabilità, la giustizia e i diritti, per collocare questi temi anche al di fuori di una dimensione esclusivamente legata all'autonomia delle scelte individuali e porli all'interno di una più ampia, e imprescindibile, dimensione collettiva e politica; una visione nella quale il rapporto tra scienza e società sia fondato sulla centralità della democrazia e sulla responsabilità.

Per molte persone il bosco è un luogo di sogno, il simbolo del silenzio e della natura incontaminata. Peter Wohlleben, celebre guardia forestale, grazie alla sua esperienza ci introduce alla vita nascosta degli alberi, svelandoci un segreto sorprendente: gli alberi, come gli altri esseri viventi, sono dotati di me-moria, parlano tra loro, provano emozioni e possono perfino essere soggetti a scottature solari e rughe. Per esempio le querce comunicano per mezzo di sostanze chimiche odorose: se un albero subisce un'infestazione da insetti, emana segnali olfattivi su un'area abbastanza vasta e tutti gli esemplari che ricevono il messaggio si preparano a respingere l'attacco, depositando nel giro di pochi minuti speciali sostanze amare che mettono in fuga gli insetti. Nel bosco, quindi, accadono le cose più stupefacenti. Gli alberi, non solo comunicano fra loro, ma circondano la prole di amorevoli cure, si preoccupano dei vecchi vicini malati, provano sensazioni ed emozioni e hanno i loro ricordi. Peter Wohlleben traccia un sentiero nella foresta intricata e dischiude ai nostri occhi un universo sorprendente e misterioso: nelle sue affascinanti storie sulle insospettate capacità degli alberi, l'autore dà spazio alle più recenti scoperte scientifiche oltre che alle sue esperienze dirette. Un libro straordinariamente istruttivo sugli alberi e le foreste, che ci insegna a provare un rinnovato stupore per i prodigi della natura.

In questo volume vengono presentati i principali argomenti trattati nei primi corsi universitari di Analisi Matematica, partendo dall'esperienza degli autori nei Corsi di Laurea di Chimica, Fisica, Ingegneria, Matematica e Scienza dei Materiali. Dopo un capitolo dedicato ai pre-requisiti, si trattano in modo dettagliato gli insiemi numerici, la teoria delle successioni e delle serie, la teoria delle funzioni di una variabile e la teoria del calcolo integrale. Negli ultimi due capitoli vengono presentati elementi di Algebra lineare ed elementi della teoria delle Equazioni differenziali, per rendere il libro più completo e fruibile anche da studenti che devono affrontare un corso di Matematica più "ampio".

Si fa presto a dire "pianeta", un termine che sembra non richiedere mai precisazioni, tanto appare ovvio; banale, quasi. Eppure richiama alla mente un'immagine il cui significato (fra diaspore spaziali, fughe e traslochi dal sapore fantascientifico capaci di modificare il senso e il valore di un concetto tanto semplice e comune quanto vago) è cambiato più e più volte nel corso della storia, dalle origini ai giorni nostri. In "Domicili cosmici" l'astrofisico, divulgatore, fumettista e musicista Angelo Adamo raccoglie e organizza una grande quantità di idee mutuate non solo dalla geologia, dall'astronomia e dalla sua storia, ma anche dalla letteratura, dalla poesia e dal cinema, per ripercorrere le tappe di questa continua trasformazione. E lo fa arricchendo il testo con le sue tavole originali e suggestive, veri e propri calembour disegnati, che si intrecciano con i giochi di parole e le espressioni matematiche disseminate nel testo. Il risultato è quasi un'antologia, un compendio illustrato di filosofia astronomica che racconta un'evoluzione culturale fatta di idee, ipotesi, suggestioni, storie, esperimenti, simulazioni. E speranze.