Rizzoli: BUR Le scoperte, le invenzioni

A tutti noi è stato insegnato che le scorciatoie sono qualcosa di sospetto, se non addirittura sbagliato o pericoloso: un trucchetto sleale, una soluzione per gli scansafatiche sempre pronti a "barare" o magari una deviazione adatta solo ai meno cauti. In ogni caso, niente di più lontano dalla matematica, con i suoi calcoli precisi - e un po' noiosi - da svolgere un passo alla volta. Ma è davvero così? Uno studioso e divulgatore del calibro di Marcus du Sautoy non è affatto d'accordo. Anzi, secondo lui la matematica è il regno del pensiero strategico, quello che ci porta al risultato richiesto nel tempo più breve e con il minor dispendio di energie possibile. Imboccando, insomma la stessa via seguita da Madre Natura. E non è un caso se gran parte di ciò che chiamiamo "progresso" sia nato proprio dalla capacità di semplificare un certo compito: dobbiamo tantissimo infatti a quei "pigri" che hanno trovato la soluzione meno faticosa per affrontare i grandi problemi, dalle tecniche per costruire le grandi città sorte cinquemila anni fa al calcolo infinitesimale applicato all'ingegneria rinascimentale, fino agli algoritmi informatici in grado di aiutarci a trovare la strada giusta. Con la sua indubbia competenza e il suo inconfondibile piglio ironico, du Sautoy ci insegna come funzionano le scorciatoie mentali e quali sono le strategie per risolvere con creatività i problemi che affrontiamo ogni giorno.

Perché una mela cade dall'albero anziché galleggiare nello spazio? Be', è merito - o colpa - della gravità, lo sappiamo tutti. A scuola ci hanno insegnato che è questa forza a tenerci agganciati alla superficie del nostro pianeta, mentre lui ruota su se stesso e intorno al Sole. Ma il nostro corpo conosceva la gravità ben prima che la incontrassimo sui libri di testo: appena venuti al mondo sapevamo già reagire ai suoi stimoli, e di lì a qualche anno abbiamo imparato a gestirla senza nemmeno pensarci, magari mentre... corriamo giù per le scale. Insomma, il nostro rapporto con la gravità dura letteralmente da una vita, ed è anche l'unica interazione fondamentale della fisica di cui siamo coscienti. Eppure, quanto la conosciamo davvero? E sappiamo davvero cosa sia lo spazio-tempo? Siamo pronti ad accettare che il tempo possa accelerare o rallentare a seconda del luogo in cui ci troviamo? Sappiamo cosa sono le onde gravitazionali, o come funziona un buco nero? In questo libro Luciano Rezzolla - l'astrofisico italiano che ha realizzato per primo, assieme ai colleghi del progetto Event Horizon Telescope, delle immagini fotografiche di un buco nero supermassiccio - ci accompagna con piglio divertito ed enorme passione alla scoperta dei più profondi misteri del cosmo, guidandoci passo dopo passo a scoprire la verità su un fenomeno che, prima ancora di attrarre i nostri corpi, attira da sempre la nostra curiosità.

"Siamo soli nell'universo?" è una domanda che lascia un senso di vertigine a chiunque. Amedeo Balbi se la pone fin da bambino, e oggi che è diventato un astrofisico, quando ammira il cielo stellato, non smette di porsela. Che cosa potrebbe dire a quel bambino per non deluderlo? Una risposta definitiva non c'è ancora, però la scienza ha fatto formidabili balzi in avanti e oggi abbiamo molti elementi nuovi per orientarci in quel luogo pieno di mistero e meraviglia che è l'universo. Questo libro è un volo emozionante, con qualche deviazione tra filosofia e storia della scienza, alla scoperta di queste ultime acquisizioni: fra le altre cose, Balbi ci dà un'idea realistica - e da far scoppiare la testa! - delle distanze siderali, ci spiega in quali particolari condizioni possa fiorire la vita (magari finora non l'abbiamo cercata nel posto giusto!) e ci elettrizza facendoci seguire le sonde nello spazio e rivelandoci l'esistenza di un numero incommensurabile di pianeti extrasolari. Dove sono tutti quanti? è una rara combinazione di rigore scientifico, chiarezza divulgativa e passione, una lettura che ci porta lontanissimo nel cosmo ma ci fa anche riflettere su noi stessi. Perché scoprire se siamo soli nell'universo è un tassello fondamentale per capire chi siamo.

Il cervello umano è un organo in continuo sviluppo, che da poche cellule nervose arriva a cento miliardi di neuroni. Il suo sviluppo non è solo quantitativo ma anche qualitativo e funzionale, non si arresta al termine della crescita e prosegue fino alla vecchiaia. Questo sviluppo segue tappe ben riconoscibili, e ogni cervello cresce in base al programma genetico racchiuso nel DNA, ma anche a un'irripetibile esperienza ambientale. In questo libro, i due autori mettono in comune le loro competenze specifiche per mostrare, con gli strumenti congiunti delle neuroscienze e della psicologia, come maturano le diverse aree cerebrali e come vengono acquisite le abilità percettive, motorie, cognitive e affettive.

Tutti i grandi protagonisti della storia della scienza hanno gualcosa in comune: un'ingenua, entusiastica curiosità, l'abitudine di osservare, la consapevolezza di non possedere a priori la verità. È l'atteggiamento dei "cercatori di meraviglia" che da sempre anima chi tenta di capire il mondo interrogando direttamente la natura (con risultati migliori dopo Galileo, grazie all'uso sistematico del metodo sperimentale). Per mostrare guesto approccio in azione, Amedeo Balbi, astrofisico e divulgatore, ha individuato sei grandi domande che potrebbe porre anche un bambino (La Terra si muove o sta ferma? Perché le cose cadono verso il basso? Cos'è l'elettricità? Cos'è il calore? A che velocità viaggia la luce? Di cosa è fatta la materia?) e racconta come nei secoli gli scienziati si siano cimentati a rispondere. Arriva così a intessere storie affascinanti come quelle di Faraday, il libraio che inventò la dinamo, o di Becquerel, scopritore della radioattività, o di Cavendish che "pesò la Terra", solo per citarne alcune. E, in tutto questo, ci dimostra che la scienza non è una materia fredda e asettica, ma un percorso appassionante fatto da persone in carne e ossa, innamorate dell'universo e con l'ossessione di capirlo.

La storia dell'umanità è costellata da terribili epidemie, capaci di mietere vittime a centinaia di migliaia - se non a milioni - e in alcuni casi di cambiare il corso degli eventi. Basti pensare a morbillo e vaiolo esportati dagli europei nel Nuovo Mondo, all'influenza spagnola, all'AIDS e all'ebola... Non stupisce, quindi, che i virus siano comunemente ritenuti un nemico subdolo e insidioso, capace di incutere paura anche più di guerre, carestie e disastri ambientali. Eppure, tra gli elementi in grado di scatenare malattie, essi sono i più piccoli e "indifesi": incapaci di vivere e replicarsi senza un ospite. Possibile che il loro successo evolutivo sia legato solo alla distruzione degli organismi in cui si installano? A ben guardare, una visione del genere è limitata e fuorviante: la scienza sta ormai dimostrando che, nella storia della vita sul nostro pianeta, i virus devono aver svolto numerose e importanti funzioni. In fondo, parte cospicua del nostro DNA è fatta di retrovirus, e persino la formazione della placenta è qualcosa di cui siamo debitori a tali entità. Con la precisione del ricercatore, la passione del vero scienziato e l'abilità divulgativa, Guido Silvestri ci mostra un modo nuovo di guardare al rapporto virus-uomo, in cui alla contrapposizione netta si sostituisce un modello in equilibrio tra "aggressione" e "convivenza", tra "pericolo" e "vantaggio". Perché solo smettendola di riversare categorie morali su fenomeni biologici, iniziando a pensare con curiosità e a porsi domande senza pregiudizi, potremo permettere alla parte razionale della nostra mente di leggere il meraviglioso libro della natura spalancato davanti a noi.

Chiunque si occupi di raccolta e analisi dei dati lo sa bene, o almeno dovrebbe: le informazioni che non conosciamo possono essere altrettanto importanti di quelle che abbiamo a disposizione. Ha senso affermare che un prodotto è efficace perché ha solo recensioni favorevoli? Ed è davvero possibile prevedere il buon esito di un trattamento medico sulla base di un campione che, per quanto ampio, non corrisponde alla totalità dei casi? Considerazioni analoghe si possono applicare alla nostra vita di tutti i giorni: perché invidiare una persona per i successi messi in mostra sui social network, quando i suoi fallimenti ci vengono opportunamente nascosti? In un'epoca dominata dai big data, conviene prestare maggiore attenzione al rovescio della medaglia, ovvero ai dati che sappiamo di non avere o - peggio ancora - che crediamo erroneamente di possedere. Simili alla materia oscura che elude le rilevazioni dei cosmologi, i dark data influenzano ogni campo di studio e di lavoro, dalla ricerca medica all'industria, dalle politiche pubbliche e sociali al settore finanziario, e sono molto più numerosi di quanto pensiamo. Sottostimarli è dunque un grave rischio, che può portare a costruire modelli fuorvianti e inesatti, con conseguenze talvolta catastrofiche. Al contrario, smascherare questi numeri «traditori» e imparare a gestire i problemi che essi provocano può portare vantaggi nella nostra sfera professionale e in quella personale. I dark data ci insegnano, infatti, a capovolgere il modo di considerare l'analisi dei dati, facendoci comprendere più a fondo l'universo dell'informazione e ad affrontare l'imprevedibile in maniera più consapevole e ponderata.

Mai come oggi l'atmosfera terrestre, gli oceani e i continenti sono stati tanto sorvegliati dal punto di vista meteorologico e ambientale, e ogni anno la comunità scientifica internazionale produce migliaia di ricerche che confermano la portata epocale dei danni inflitti dalle attività umane al sistema-Terra. Non conosciamo tutto di come funziona il clima terrestre, ma ormai da anni ne sappiamo abbastanza per comprendere la gravità della situazione, il rischio di collasso degli ecosistemi da cui dipendiamo e l'urgenza di intervenire con azioni efficaci. A cosa servirebbero, infatti, secoli di avanzamento della conoscenza, se poi restassimo impreparati di fronte alla più grande sfida della storia umana, pur avendola prevista con decenni di anticipo? Luca Mercalli, ricercatore e divulgatore scientifico che da anni racconta agli italiani la meteorologia e l'attualità climatica e ambientale, ci aiuta a orientarci con questo libro, pubblicato per la prima volta nel 2009, e ora completamente revisionato alla luce dei molteplici aggiornamenti dal mondo della ricerca e dei negoziati internazionali. Dalla storia di chi ha scoperto il riscaldamento globale, alla fusione dei ghiacciai alpini, fino a ciò che possiamo fare nella vita quotidiana per alleggerire il nostro contributo climalterante, una base di informazione per costruire la consapevolezza necessaria a quel "salto evolutivo" che (se riusciremo a fare) permetterà alle prossime generazioni di vivere ancora dignitosamente su questo pianeta.

Abitiamo un sottile guscio sferico, di pochi chilometri di spessore, intorno alla superficie della Terra. Anche se esploriamo gli abissi più profondi dell'oceano o scaliamo le vette dell'Himalaya, il nostro regno ha dimensioni ridicole. Per questo, se riflettiamo su quelle dell'universo, ci resta una sensazione di lieve sgomento. Non solo. Il nostro piccolo mondo è anche popolato di chimere, fantasmi e terribili inganni: pensiamo che quello che percepiamo sia reale, invece tutto cambia appena ci allontaniamo dall'angolo tranquillo in cui si svolge la nostra esistenza. Quando cerchiamo di capire i fenomeni che si osservano nel meraviglioso tappeto di galassie che ricopre la volta stellata, o quelli che caratterizzano la materia nei suoi componenti elementari, dobbiamo rinunciare alle certezze che governano la nostra vita e intraprendere un viaggio vertiginoso che lascia senza fiato. Guido Tonelli, fisico al Cern di Ginevra e uno dei padri della scoperta del bosone di Higgs, ci fa compiere questo viaggio irripetibile, al cospetto di fenomeni straordinari. Fino a raggiungere il non-luogo del non-tempo da cui tutto ha avuto origine e dove possiamo dar voce a quell'istinto che si annida dentro di noi quando continuiamo a chiederci da dove viene la meraviglia che ci circonda. Il mito e la scienza hanno in fondo la stessa funzione, dal momento che "ogni società si costituisce attorno a una cosmologia. E nessuna civiltà, grande o piccola che sia, può reggersi senza il grande racconto delle origini".

In quel preciso momento, un centesimo di miliardesimo di secondo dopo il Big Bang, si è deciso il nostro destino. In un universo in cui materia e antimateria si equivalevano, e che quindi avrebbe potuto, in ogni istante, tornare a essere pura energia, può essere bastata una leggerissima preferenza del bosone di Higgs per la materia anziché per l'antimateria ed ecco che si è prodotto il mondo che abbiamo sotto gli occhi. "Ecco qua il minuscolo difetto, la sottile imperfezione da cui è nato tutto. Un'anomalia che dà origine a un universo che può evolvere per miliardi di anni." Se tutto nasce da lì, dobbiamo capire in ogni dettaglio quel momento cruciale, ricostruirlo fotogramma per fotogramma, al rallentatore e da diverse angolature. Per questo al Cern di Ginevra è stato realizzato Lhc, l'acceleratore di particelle più potente del mondo, il posto più simile al primo istante di vita dell'universo che l'uomo sia stato in grado di costruire. Per questo da anni i migliori fisici del mondo lavorano giorno e notte, ai quattro angoli del pianeta. È così che è stata catturata la "particella di Dio". Ed è per questo che si studia ancora, per capire di più su come tutto questo è nato e su come andrà a finire la nostra storia: se nel freddo e nel buio o in una catastrofe cosmica, che ci darebbe il privilegio di un'uscita di scena assai più spettacolare.

Come elaborare un modello teorico generale in grado di descrivere l'universo in modo unitario e coerente? È questa la domanda cruciale che accompagna la ricerca scientifica ormai da un secolo, da quando nel primo Novecento la teoria della relatività generale e la meccanica quantistica rivoluzionarono il nostro modo di concepire i meccanismi della natura: entrambe assolutamente efficaci e capaci di spiegare fenomeni fisici fondamentali, le due teorie rispondono in modo diverso a questioni decisive ma ancora irrisolte, suscitando controversie anche tra i maggiori fisici al mondo. Ieri Bohr ed Einstein, oggi Hawking e Penrose, che in questo libro partono da posizioni differenti per confrontarsi sui punti fondanti della natura dell'universo: dal big bang allo spazio-tempo, fino ai buchi neri, il loro incontro è un'occasione unica per assistere al dibattito scientifico contemporaneo al suo massimo livello, osservare passo dopo passo il farsi - e disfarsi - delle teorie più visionarie, e andare al cuore delle questioni matematiche e concettuali più sfidanti per la comprensione della realtà. Un incontro straordinario tra due protagonisti assoluti della fisica mondiale, un dialogo sorprendente che illustra in modo esemplare il fascino e la meraviglia delle leggi che regolano la natura e l'universo.

Nel 1714 il Parlamento inglese offrì una ricompensa di ventimila sterline in oro (l'equivalente di 10 milioni di euro) a chi avesse scoperto come determinare la longitudine di una nave nell'oceano. Astronomi famosi come Galileo, Cassini, Huygens, Newton e Halley avevano cercato invano in passato una soluzione rivolgendosi alla Luna e alle stelle. La posta in palio stimolò altri ad avanzare proposte. Fu un orologiaio autodidatta, l'inglese John Harrison, a trovare la soluzione: bastava che ogni nave fosse equipaggiata con un cronometro in grado di segnare sempre l'ora "esatta", quella di Londra, ad esempio, e un semplice confronto con l'ora locale avrebbe subito fornito la longitudine della nave. Questo libro è la storia avventurosa dei quarant'anni di sforzi che furono necessari a Harrison non solo per costruire e perfezionare quel cronometro, ma per persuadere la comunità scientifica dell'efficacia del suo metodo.