Fisica

Il termine physica deriva dal greco e significa amore per la natura. Tutto ciò che ha a che fare con la natura, e con ciò che si inventa a partire da ciò che la natura ci offre, ha a che fare con la fisica. Per questo, studiare la fisica significa comprendere ciò che ci sta intorno, ciò che avviene fuori e dentro di noi. La fisica è strettamente collegata con la matematica in quanto tutte le leggi fisiche sono espresse da formule matematiche. Per questo motivo la matematica è il vero linguaggio universale che conosciamo, molto più di tutte le lingue, inglese compreso. Immaginate per esempio un convegno mondiale in cui vengono persone da tutte le parti del mondo: il linguaggio che tutti comprenderebbero, molto più dell'inglese, è quello delle formule matematiche, e quindi della fisica. Questo significa che se si parla di fisica in modo semplice tutti potrebbero capire di cosa si sta parlando, in qualunque parte del mondo e a qualunque età o condizione. Tutti per esempio sappiamo cosa è la forza peso, cosa sia la gravità, forse molti meno come funziona un cellulare anche se tantissimi di noi ne posseggono uno. Etimologicamente il termine fisica deriva dal greco Physis o Phisikos, che significa “riguardante la natura”, oppure dal termine ta' physica che significa “le cose naturali”. Andando ancora più a fondo la radice del termine è phyto, che significa “spuntare”, “germogliare”. Questa parola deriva da un'antica radice, pha, che ha dato luogo a due termini: phos, che significa “luce”, e phiano, che significa “manifestarsi”, da cui il termine “fenomeni”. La fisica quindi è ciò che mette alla luce ciò che altri non sanno dei fenomeni, è il venire alla luce di una realtà riguardante la natura. Questi appunti sono un umile tentativo di mettere alla luce qualcosa che forse molti non vedono, ma che esiste, e regola tutta la nostra esistenza.

Per la loro valenza euristica, i paradossi hanno un ruolo fondamentale nella scienza. Più che meri ostacoli da superare – questa la tesi di fondo di Sanchioni – i paradossi si presentano come strumenti che guidano verso nuove scoperte. Muovendo da un confronto con i paradossi più importanti della fisica moderna, l’autore evidenzia come questi abbiano aperto strade verso rivoluzioni concettuali profonde che hanno poi portato alla nascita di nuove teorie scientifiche. Se questo è, dunque, il ruolo dei paradossi, forse è da questa loro valenza euristica che bisogna partire per affrontare i paradossi contemporanei della gravità quantistica. Ecco, quindi, la strada che ci invita a percorrere l’autore, mostrandoci come i paradossi possano ancora oggi indicare le direzioni più promettenti per la ricerca di una teoria unificata di gravità quantistica. Insomma, Un’euristica del paradosso invita il lettore a considerare le contraddizioni non come fallimenti, ma come chiavi di lettura per una comprensione più profonda della realtà.

Le idee quantistiche, per quanto insolite possano sembrare, non sono invenzioni delle menti dei fisici. Sono l'ineluttabile risultato raggiunto dopo anni di tentativi di inquadrare i nuovi fatti nei vecchi schemi. In Mutamenti nelle basi della scienza sono raccolte nove conferenze, pensate proprio per descrivere al grande pubblico le novità della fisica; qui Werner Heisenberg dispiega con cristallina chiarezza espositiva la nascita e lo sviluppo della meccanica quantistica e spiega come la fisica moderna conduce a un centro in cui il mondo, ossia la materia e l'energia, trova la sua armonia.

Le ricerche condotte con i grandi acceleratori di particelle, come l'LHC di Ginevra, hanno lo scopo di verificare una concezione del mondo fisico fondata su una delle più importanti e straordinarie idee della scienza contemporanea: l'idea di simmetria. Le simmetrie, princìpi di invarianza delle leggi di natura, stabiliscono – per dirla in modo intuitivo – che «tutto rimane com'è anche se cambiamo qualcosa». È un'affermazione paradossale, che sorprendentemente ha implicazioni scientifiche di enorme portata. Lo si è scoperto nel corso del Novecento, con la teoria della relatività, la meccanica quantistica e la fisica subnucleare, grazie a figure geniali come Albert Einstein, Paul Dirac, Hermann Weyl e molti altri. Oggi sappiamo che le simmetrie organizzano l'intero universo: determinano le entità fondamentali che lo compongono, le loro proprietà e le loro interazioni. Inoltre – ed è molto importante – conferiscono «bellezza» alle teorie fisiche, rendendole semplici e coerenti. Questo è "L'ordine del mondo", un libro che illustra le simmetrie e la loro funzione nella fisica, ripercorrendo un'avventura intellettuale affascinante che, dai primi filosofi-scienziati dell'Antichità fino ai protagonisti della fisica contemporanea, ci ha avvicinato sempre di più alla comprensione della natura.

È tradizione considerare la fisica la regina delle scienze, ma cos'è che la rende così speciale? Il suo oggetto di studio, ossia le leggi fondamentali della Natura? Il suo stretto legame con la matematica? Oppure il suo metodo basato su rigorose verifiche sperimentali? Per rispondere a questa domanda, dovremo, come Dante, avventurarci in Paradiso. Chi vorrà addentrarsi in queste pagine si troverà a intraprendere un singolare viaggio nell'affascinante universo della fisica, accostandosi nel modo più semplice possibile (ma non semplicistico) ad argomenti via via più avanzati, dalla conservazione dell'energia ai frattali, dal bosone di Higgs alla Relatività einsteiniana. L'autore, che si definisce fisico "non praticante", ha preso a ispirazione per questo percorso un altro e ben più illustre viaggio, ossia l'ascesa verso il Paradiso descritta da Dante nella terza cantica della Commedia, in cui il poeta fa esperienza di gradi sempre crescenti del sublime. In luogo della beatificata Beatrice, simbolo della teologia, qui ad accompagnarci è l'idea della simmetria, una guida costante per gli scienziati che, come una volta solo filosofi e teologi, dedicano la loro opera alla ricerca della verità, senza dimenticare che a distinguere la fisica dalle più antiche forme di riflessione sulla natura e sull'Universo è la verifica sperimentale. Alla scienza, che coltiva il dubbio e l'abbandono delle teorie confutate dai fatti, non sono concesse le certezze del dogma, né la conoscenza perfetta che nel poema dantesco risiede nella contemplazione di Dio.

La fisica è un campo tradizionalmente riservato agli specialisti, e questa situazione deriva principalmente dal modo in cui i fisici tendono a condividere le loro conoscenze con il resto del mondo. Da un lato, la divulgazione spesso non arriva al cuore degli argomenti; dall’altro, studiare fisica vorrebbe dire intraprendere un percorso lungo e spesso frustrante. Questo libro è la dimostrazione che esiste un modo per cogliere l’essenza della disciplina senza dover affrontare anni e anni di studio. Le intuizioni della fisica sul funzionamento dell’universo si presentano spesso sotto forma di equazioni che sembrano incomprensibili. Eppure per Sean Carroll sono proprio queste equazioni che, come poesie, ci consentono di solcare i cieli alla scoperta di paesaggi multidimensionali, deformazioni spaziotemporali e forze sconosciute. Il calcolo infinitesimale, per esempio, è una meraviglia che merita la nostra attenzione non meno di un’opera d’arte. Sulla scia delle leggendarie lezioni di Richard Feynman, questo libro ci introduce a un modo nuovo di vedere, che risuonerà per molti anni a venire.

Un libro sulla scienza moderna che, attraversando le teorie formulate da Newton, Einstein e Planck, è utile per comprendere meglio l’universo, ma anche i concetti di spazio e di tempo. Scritto in modo rigoroso ma comprensibile anche a chi si sta avvicinando per la prima volta a questi temi, “Il mondo della scienza” è un viaggio attraverso tre argomenti cardine: la gravitazione, la relatività e la meccanica quantistica. Dedicato a tutti gli appassionati di scienza, il volume è corredato da immagini e grafici, perfetti per comprendere meglio quanto descritto.

Il Premio Nobel per la fisica 2017 è stato assegnato ai ricercatori di LIGO Kip Stephen Thorne, Rainer Weiss e Barry Clark Barish. La scoperta delle onde gravitazionali è un fatto sensazionale per la scienza. Per la prima volta dalla formulazione della teoria della relatività generale di Einstein, si sono misurati con precisione questi flebili segnali della forza di gravità provenienti dall’Universo più remoto. Quando buchi neri, stelle di neutroni e chissà quali altri corpi celesti si scontrano o esplodono, l’intero cosmo trema! L’osservazione delle prime oscillazioni spazio-temporali della storia rappresenta un ulteriore trionfo per le ipotesi di Einstein e un enorme successo della tecnologia umana. Da Einstein al Big Bang e oltre: le onde gravitazionali hanno inaugurato l’era dell’astrofisica multi-messaggero. Questo libro è una panoramica sui risultati ottenuti in questo incredibile settore della scienza.

Il testo rappresenta un completamento del libro “Lezioni di termofisica” degli stessi autori. Il libro è diviso in due parti: nella prima sono riportati, per i vari argomenti suddivisi in capitoli, un breve richiamo della teoria relativa all'argomento trattato e una serie di esercizi svolti, di difficoltà crescente; nella seconda sono raccolti problemi tratti dalle tracce d'esame proposte dagli autori nell'arco degli ultimi anni, con le relative soluzioni. L'auspicio degli autori è che questo testo possa costituire uno strumento efficace per la preparazione delle prove d'esame per i corsi di Fisica Tecnica e Termofisica per ingegneri.

Il libro ha l'obiettivo di far conoscere una lunga serie di ricerche sulle tecnologie spaziali. In particolare si parla di campo gravitazionale artificiale, per la simulazione di un campo gravitazionale nello spazio o in qualsiasi corpo celeste (Luna, Pianeti, stazioni spaziali o altro). La realizzazione di questo brevetto ha lo scopo di fare avere alle persone che colonizzeranno lo spazio una gravità uguale a quella terrestre, in questo modo non ci saranno adattamenti del corpo umano quando questo si troverà nello spazio in assenza di gravità, che diventa pericoloso quando la permanenza è per un periodo molto lungo. Lo studio che porta alla realizzazione di questo progetto prende il nome di spostamento di massa ben visibile nel testo.