Matematica e scienze

Nel 1915 Einstein ha rivoluzionato il modo di pensare alla realtà dimostrando che la gravità non è una forza di attrazione tra oggetti massivi, ma l'effetto della curvatura geometrica dello spaziotempo. Per farlo, ha dovuto ricorrere agli studi di molti matematici, tra i quali Marcel Grossmann, che lo introdusse alla comprensione della struttura geometrica su cui si fonda la teoria della relatività. E questo è solo un esempio di come la matematica possa dirigere, e talvolta anche anticipare, le scoperte della fisica: dai buchi neri alle onde gravitazionali, al Big Bang. Ma perché le affermazioni matematiche, derivate esclusivamente dalla logica, forniscono le migliori descrizioni del nostro mondo fisico? Se lo chiedono in questo volume uno dei maggiori matematici viventi e un apprezzatissimo divulgatore scientifico. Raccontando come fisica e matematica si siano unite per darci la teoria della gravità e la vertiginosa gamma di idee e intuizioni che ne sono derivate, mostrano come la matematica non sia soltanto il linguaggio delle scienze, ma l'impronta digitale stessa della natura. E come la sua portata, ugualmente a quella della gravità, si estenda fino ai confini dell'universo.

Come nasce il pensiero? Perché ricordiamo, sogniamo, immaginiamo? Quanto conosciamo il cervello umano? Queste e molte altre le domande a cui Giulio Maira tenta di rispondere attraverso riflessioni, aneddoti e articoli raccolti nel tempo. Con la sua prosa chiara e accessibile, questo libro ripercorre la lunga evoluzione della mente, dalla comparsa dell'Homo sapiens fino alle moderne scoperte neuroscientifiche. Tramite il racconto di scienziati, esperimenti, intuizioni e meraviglie biologiche, l'autore ci conduce per mano in una meravigliosa «danza dei pensieri», alla scoperta delle basi del linguaggio e della coscienza. Dai neuroni specchio alla plasticità cerebrale, fino al ruolo della memoria e all'importanza del racconto e della cultura, queste pagine intrecciano scienza, filosofia, arte e letteratura, per spiegare non solo come funziona il cervello, ma anche cosa ci rende davvero umani. Un viaggio alla scoperta della struttura più affascinante e complessa dell'universo, una conversazione intima con il lettore che è anche un inno alla ricerca scientifica, alla curiosità e alla bellezza.

Un'introduzione operativa e accessibile al caos deterministico, un concetto matematico che ha rivoluzionato la scienza del Novecento e le sue applicazioni in fisica, biologia e scienze sociali. Attraverso esempi concreti e l'intuitiva metafora della sfoglia fatta in casa, il libro conduce il lettore alla scoperta delle sorprendenti dinamiche generate da semplici funzioni matematiche. Un'opera che unisce rigore scientifico e fascino narrativo. La prefazione è di Rosa Carini. Perfetto per docenti, studenti universitari, appassionati di scienza e matematica, così come curiosi e lettori non specialisti.

La scienza non è solo un insieme di dati, formule e nozioni, macchine e marchingegni. È soprattutto un modo di pensare. Per comprendere le idee e i valori che la caratterizzano, è dunque necessario raccontare non una storia della scienza e della tecnica, elencando le scoperte, le teorie e le invenzioni di ogni luogo e tempo, ma una storia del pensiero scientifico. Il libro delinea le principali tradizioni di ricerca e immagini della natura che, a partire dal Seicento, hanno formato il pensiero scientifico moderno. Viene quindi mostrato come questo pensiero sia stato distorto, con gravi ripercussioni sulla diffusione dello spirito critico, sull'educazione alla cittadinanza e sulla tenuta delle democrazie e, considerando una scala più ampia, sulla capacità di gestire il pianeta nel quale ci è capitato di vivere. Tale distorsione, inoltre, ha generato esiti paradossali. Ad esempio, quello per cui è possibile svolgere una professione scientifica senza essere realmente consapevoli dei principi alla base del pensiero scientifico moderno, come la pace, i diritti umani, civili e sociali, l'uguaglianza di genere.

Spesso si considera la scienza il regno della certezza e della verità. Invece, il dubbio e l’errore sono fondamentali per il progresso del sapere in ogni settore. In questo libro troveremo storie affascinanti di chimica, biologia, medicina e soprattutto di fisica, dal punto di vista di chi sbaglia. Scoprire che anche i grandi della scienza hanno sbagliato sarà una iniezione di ottimismo. Non si tollera, non si riconosce, non si perdona, ma non si può evitare. È l’errore, prezioso compagno di quel meraviglioso errare che è la vita. Un viaggio sorprendente tra memorabili incidenti di percorso della scienza: sbagliare non solo è umano ma spesso è anche molto utile!

I sistemi viventi non hanno mai smesso di sorprenderci. Il tentativo di ridurre la loro struttura e le loro funzioni alle interazioni molecolari ha avuto come esito quello di far emergere regole di organizzazione insospettate, la cui logica conduce a un ripensamento e a un rinnovamento del pensiero razionale. Come distinguiamo tra diversi ordini di natura? Come riconosciamo un sistema vivente? In cosa consiste la sua capacità auto-organizzativa? Come si originano i suoi significati? Come ne misuriamo la complessità funzionale e strutturale? Tra il cristallo e il fumo esplora il problema dell’auto-organizzazione alla luce del rapporto tra necessità e contingenza. Estendendo l’analisi dal livello biologico a quello psichico e sociale, l’auto-organizzazione appare come una generazione continua di forme e di senso, in bilico tra due estremi: l’ordine morto del cristallo, il disordine impalpabile del fumo. Collocandosi all’incrocio tra scienza della natura, filosofia della scienza e scienze umane, il volume offre una riflessione teorica sul vivente che ne ridefinisce i confini epistemologici e ne illumina le implicazioni culturali e storiche.

La Luna non dice nulla di sé, ma dice molto di noi. Dall’inizio dei tempi, ha determinato la vita sulla Terra e ha condotto la mente umana in uno spettacolare viaggio del pensiero ai confini della meraviglia, del potere, della conoscenza e del mito. Lungi dall’essere un semplice ornamento appeso al cielo, la Luna custodisce la chiave per risolvere alcune delle questioni fondamentali della scienza. Influisce sulle migrazioni, la riproduzione, i movimenti delle foglie e forse anche sul flusso del sangue nelle nostre vene. Dirige la sinfonia della vita sulla Terra, dagli uomini che combattono tra loro – centrale il suo ruolo, ad esempio, durante la Seconda guerra mondiale – ai polipi del corallo che costruiscono la barriera corallina di Tarawa. Guida l’evoluzione fin dalle prime manifestazioni della vita, avvenute all’interno di bocche profonde dell’oceano o in piccole pozze d’acqua calda sulla battigia, dove il nutrimento dipende dalla marea. La Luna ci ha reso ciò che siamo, dalla nostra fisiologia alla nostra psicologia. Ci ha insegnato a leggere l’ora, sistema che usiamo per mettere in ordine il mondo, e ha ispirato i progetti umani in materia di religione, filosofia e scienza. In questo libro, vincitore del “Los Angeles Times” Book Prize e finalista al National Book Awards del 2024, la giornalista Rebecca Boyle riformula la storia delle scoperte scientifiche attraverso un’originalissima lente lunare, dalla Mesopotamia ai giorni nostri. Ripercorre le ricerche di astronomi come Tolomeo e gli studi di filosofi come Anassagora e Platone, fino a Kant. Rilegge la rivoluzione scientifica di Copernico, Galileo e Keplero e la narrativa lunare di scrittori come Jules Verne. Boyle esamina, insomma, la storia che lega la Terra alla Luna, dalle origini della civiltà umana agli sbarchi dell’Apollo che cambiarono per sempre l’approccio al nostro satellite. Oggi la Luna potrebbe diventare un avamposto minerario che fa gola alle grandi potenze mondiali, interessate a sfruttarne le risorse, ma a chi spetta decidere il modo in cui utilizzare una cosa preziosa, limitata, speciale, spettacolare, spirituale, condivisa da tutti? Mentre India, Cina e Stati Uniti si preparano a portare i loro astronauti sulla Luna, Rebecca Boyle ha portato la Luna sulla Terra…

La nostra idea di universo è rimasta quasi immutata per millenni: da un lato il mondo terrestre, che possiamo toccare con mano e che è soggetto a continue mutazioni, e dall’altro il mondo celeste, lontano e perfetto; un mondo fatto di sfere trasparenti che sostengono le stelle e i pianeti. Una visione che è stata messa in crisi quattro secoli fa, quando Galileo con le sue osservazioni al telescopio comprese che il Sole e i pianeti erano corpi simili al nostro pianeta. Era nata l’astronomia moderna, e da quel momento abbiamo spinto sempre più in là i confini dell’universo conosciuto. Paolo Ferri ripercorre le tappe principali di questo viaggio. Dalle visioni dell’antichità alla rivoluzione copernicana e alla nascita del concetto di sistema solare, per poi seguire i progressi dell’astronomia, con la scoperta di nuovi pianeti lontani, e arrivare infine all’era spaziale, che ci ha aperto le porte dell’esplorazione interplanetaria e permesso di osservare l’universo sempre più in profondità.

Il 6 e il 9 agosto 1945 l'inferno atomico si scatenò sulle città giapponesi di Hiroshima e Nagasaki. Quelle terribili esplosioni, che uccisero in un solo accecante momento decine di migliaia di persone, rappresentano per alcuni il «peccato originale» della scienza contemporanea. Il dibattito che si accese subito dopo in tutto il mondo toccò questioni fondamentali, dall'atteggiamento dei fisici durante la guerra, alla responsabilità morale degli scienziati, ai rapporti tra scienza e potere. L'Italia si trovò in prima linea, dal momento che erano stati gli esperimenti di Enrico Fermi e dei «ragazzi di via Panisperna» a produrre inconsapevolmente la prima fissione dell'uranio ed era stato lo stesso Fermi, emigrato negli Stati Uniti dopo il Nobel, a costruire il primo reattore nucleare e a dirigere i lavori scientifici per la realizzazione della bomba. Nel 1975, a trent'anni dall'atomica, uscì il libro "La scomparsa di Majorana" di Leonardo Sciascia, e il dibattito divampò nuovamente sui giornali italiani. Prendendo spunto dalla vicenda del giovane fisico svanito misteriosamente nel nulla nel marzo 1938, Sciascia avanzava l'idea che Ettore Majorana avesse deciso di scomparire avendo presagito la bomba e non volendo macchiarsi di quel delitto. Fermi e gli altri fisici, così solerti nel portare a termine il progetto nucleare, non avevano mostrato, agli occhi dello scrittore siciliano, la stessa integrità. Al libro reagì sulla stampa Edoardo Amaldi, allievo di Fermi e amico di Majorana, dando il via a una polemica infuocata. Per Amaldi, Majorana non avrebbe avuto modo di intuire l'atomica, e l'intera vicenda del Progetto Manhattan era assai più complessa, anche dal punto di vista etico, di quanto lasciavano intendere le pagine della Scomparsa, per quanto pregevoli fossero dal punto di vista letterario. Rileggendo "La scomparsa di Majorana" e analizzando i temi del confronto a distanza tra lo scrittore e il fisico – a cinquant'anni dalla pubblicazione del libro e ottanta dalla tragedia di Hiroshima e Nagasaki –, Vincenzo Barone ci offre in questo saggio, preciso e profondo, l'«anatomia» di un'opera straordinaria e di uno dei dibattiti intellettuali più significativi del Novecento.

"Rudimenti di meccanica" mira far conoscere, a chi ancora non le possiede, nozioni generalissime di meccanica razionale e meccanica applicata alle macchine. Si compone di due parti: la prima richiama la descrizione delle principali grandezze fisiche in gioco come velocità, accelerazione, massa, forze, coppie, lavoro, potenza, nonché i principi generali della meccanica classica; la seconda declina i citati concetti teorici nel campo di funzionamento delle macchine reali, trattando fra l'altro di cuscinetti, manovellismi, camme, ruote dentate, dispositivi ad organi flessibili; non manca infine un cenno ai problemi di stabilità dinamica degli alberi ruotanti. Grazie all'approccio semplice e concreto e alle immagini a corredo, "Rudimenti di meccanica" è un agile volume concepito per fornire a tutti le conoscenze di base della meccanica e dei principali componenti meccanici, sufficienti per i non addetti ai lavori animati da motivazioni esclusivamente culturali, comunque utili anche per gli allievi tecnici e ingegneri che iniziano "da zero" l'appassionante studio della materia.

Sul come e perché i numeri primi, nel contesto dei numeri naturali, abbiano apparizioni che sfuggono a qualsiasi previsione, i matematici non hanno ancora trovato una spiegazione logica comune. La domanda alla quale cercano una risposta, in sintesi, è la seguente: esiste una legge matematica che regola la distribuzione dei numeri primi? D'altro canto, di recente, ricercatori scientifici hanno riscontrato che la struttura atomica dei "quasicristalli" ripete gli schemi dei percorsi irregolari dei numeri primi, il che fa supporre una analoga genesi. In vero una legge primordiale naturale che regola la distribuzione dei numeri primi, ignota ai cattedratici, esiste e la loro formazione potrebbe adattarsi alla genesi della struttura atomica dei quasi cristalli. Il contenuto di questo libro, simulando in forma elementare, comprensibile anche ai non addetti ai lavori, i movimenti robotici gerarchici dei divisori Mm dei numeri naturali all'interno delle aree numeriche dei quadrati perfetti, propone una coerente soluzione al quesito matematico e, di riflesso, anche alla struttura atomica dei quasi cristalli.

Perché ingrassiamo? Facile: perché mangiamo più di quanto consumiamo. Ma la vera domanda è: serve un libro per dimostrare questa semplice verità, sancita dalle leggi della fisica? Evidentemente sì. Dario Bressanini lo ha scoperto quando, quasi per scherzo, ha scritto sui social di essere dimagrito seguendo una «dieta termodinamica» e si è ritrovato sommerso da domande e molta incredulità. Incredulità che, invece, non viene riservata a chi propone formule prodigiose - poco scientifiche e per nulla efficaci - per perdere peso. Da lì ha capito che era ora di rimettersi a scrivere. In questo saggio, perciò, prende in esame le diete del momento, dal digiuno intermittente alla chetogenica, mettendone in luce gli apparenti pregi e i reali difetti. Lo fa dopo averle provate personalmente tutte, con fatti e cifre alla mano, ma anche con argomenti basati sulla logica anziché sulle mode e l'emotività. Il racconto parte da lontano, dai clamorosi fallimenti delle pillole dimagranti del passato, per arrivare fino al cuore del dibattito moderno sulla demonizzazione dei carboidrati, il ruolo controverso dell'insulina, l'oscuro mondo delle anfetamine e le nuove speranze per il trattamento dell'obesità. Un viaggio che ci porta a esplorare perché alcune diete funzionano (almeno all'inizio) e altre sono destinate a fallire, e perché quasi sempre si finisce per riprendere il peso perso. Con la sua verve ironica unita al rigore scientifico, Bressanini smaschera le teorie senza fondamento e riconosce gli approcci che, invece, hanno una solida base scientifica e possono funzionare, aiutandoci a capire come dobbiamo cambiare il modo di alimentarci dopo che siamo dimagriti, come dovremmo mangiare per vivere più a lungo e in salute e perché, quando si parla di peso e dimagrimento, non esistono formule - né pillole - magiche. Non uno dei tanti manuali che promettono miracoli, quindi, ma una bussola indispensabile per navigare il mondo delle diete con più consapevolezza e meno sensi di colpa.