Matematica e scienze

Il presente volume sviluppa argomenti che rientrano tradizionalmente in un corso base di Algebra Lineare e Geometria, seguendo una trattazione specificamente rivolta agli studenti del corso di laurea in Fisica. Il testo ha come obiettivo una presentazione chiara e logica dei concetti fondamentali delle discipline affrontate, tesa inoltre a rendere più solida la comprensione di esse attraverso l’ampio utilizzo di esempi applicativi e di esercizi svolti. Il tutto è arricchito dalla presenza di brevi note storiche, le quali permettono di contestualizzare ancor meglio gli argomenti esposti e gli sviluppi generali delle discipline matematiche.

Le piante si muovono, ricordano, imparano, hanno una struttura sociale e sono equipaggiate per percepire il suono: la percezione dei suoni avverrebbe attraverso milioni di cellule che fungono da “micro orecchie”, sopra e sottoterra. L’idea che i vegetali reagiscono agli stimoli comunicando le loro sensazioni ha sempre interessato gli studiosi. Le piante mostrano, inoltre, cambiamenti significativi in risposta allo stress. Possono mutare forma e colore, emettere composti organici volatili che sono in grado di influenzare le piante vicine. È un dato di fatto che producono segnali visivi, chimici e tattili ai quali altri organismi possono rispondere. Non è quindi una pratica singolare ed eccentrica quella di parlare con le piante e di mettersi in comunicazione con loro attraverso canali inusuali tutti da scoprire.

Con questo libro l'autore percorre un viaggio spaziale senza precedenti. Da un episodio biografico della sua adolescenza in campagna dai nonni paterni, in un ambiente di ridotte dimensioni ma con delle caratteristiche interessanti, alle origini delle cellule del nostro pianeta - si badi bene, non della vita, ma ai primordi della Terra! L'Autore mantiene così un filo conduttore con la sua teoria (espressa nell'altro libro Siamo una stella spenta) sul nostro pianeta e l'affinità con le stelle, vive o morte che queste ultime siano, e alla fine scrive che il viaggio delle cellule continua. Per adesso noi ci fermiamo qui con una frase del libro: "Sì, siamo solo cellule".

In natura gli scarti sono davvero pochi; quasi ogni atomo è una risorsa per determinati organismi, così che tutta la materia disponibile rimane tale in un ciclo perpetuo. Al contrario, i sistemi di produzione di energia e di beni economici, nell'ambito delle società umane, sono lineari: si va dall'estrazione delle materie prime alle fasi di raffinazione, lavorazione e assemblaggio (spesso in località molto distanti fra loro), fino alla distribuzione dei beni e alla loro rapida trasformazione in rifiuti da conferire in discarica. In "Verso un mondo nuovo" Chris Forman e Claire Asher ci mostrano ciò che possiamo apprendere dall'efficiente circolarità degli ecosistemi, offrendoci una visione aperta, realistica e positiva di un futuro nel quale potremo combinare biologia e produzione industriale per risolvere i nostri problemi di spreco e inquinamento.

Le catene di Markov rappresentano un argomento di studio classico, di carattere matematico e probabilistico, che ha trovato un grande numero di applicazioni in varie discipline, dall’informatica alla matematica, dalla fisica alla biologia e alle scienze naturali, dalla sociologia all'economia e in molti altri contesti. Esempi tipici di modelli markoviani riguardano l'analisi e l’interpretazione di sequenze di DNA, il riconoscimento di segnali vocali, il disegno di procedure di esplorazione e analisi della rete web. In un ambito informatico e soprattutto algoritmico le catene di Markov hanno dato origine ai cosiddetti metodi Markov Chain Monte Carlo (MCMC), che consentono di definire algoritmi probabilistici di approssimazione per problemi difficili dal punto di vista computazionale. Questo testo presenta le catene di Markov e alcune loro applicazioni algoritmiche in uno stile matematico con un taglio principalmente didattico, rivolto in particolare agli studenti dei corsi di laurea magistrale a carattere scientifico delle università italiane.

Gli esseri umani sono da sempre affascinati dall’idea di abbandonare la Terra e viaggiare nel cosmo: nel 1966, mentre il programma Apollo era in pieno svolgimento, negli USA andava in onda per la prima volta la serie tv Star Trek in cui la nave stellare Enterprise viaggiava alla ricerca di «strani, nuovi mondi». Lo stesso sogno è alimentato oggi dai nuovi imprenditori spaziali, proposto anche come possibile risposta ai cambiamenti climatici e ad altre minacce per la sopravvivenza dell’umanità. Ma – si domanda Amedeo Balbi, astrofisico e apprezzato divulgatore scientifico – è realistico pensare di fondare colonie umane su altri pianeti o satelliti? Quali sono le difficoltà tecniche da affrontare? Come ci si può adattare ai nuovi ambienti? E, soprattutto, ne vale la pena? In un affascinante e inedito percorso fra immaginazione e scienza, il libro – vincitore del Premio letterario Galileo per la divulgazione scientifica – analizza ogni aspetto delle sfide che andrebbero affrontate: dai tempi di viaggio alla disponibilità di risorse, dalle richieste energetiche ai rischi per la salute. E contemporaneamente invita il lettore a una riflessione profonda sul senso della scienza, sui limiti del progresso e sul rapporto fra l’universo e l’umanità.

La nuova edizione rappresenta il frutto di una rivisitazione e una revisione completa della precedente edizione italiana. Grazie agli interventi del gruppo di chimici italiani coinvolti, il testo si presenta ancora più rispondente alle esigenze didattiche dei nostri studenti. L’organizzazione generale del testo è stata mantenuta rispetto alla versione precedente, così come gli obiettivi rivolti agli studenti: capire come e perché i composti organici reagiscono; riconoscere che le reazioni sono le stesse nei sistemi biologici; affrontare la sfida di sviluppare sintesi semplici; apprezzare il ruolo cruciale della chimica organica nella biologia, nella medicina e nella vita di tutti i giorni. Questa edizione si presenta in una nuova veste grafica, con formato ridotto rispetto a quello della precedente edizione, e nuove integrazioni.

Quanti bambini, a un certo punto, hanno sognato di diventare veterinari per "salvare gli animali"? Quasi tutti hanno poi preso altre strade, crescendo, ma non tutti: per esempio Giulia Corsini, che per lavoro, studio e passione ha frequentato gli ambienti molto diversi in cui veterinari e ricercatori operano, e ci accompagna così in un viaggio tra cliniche e giardini zoologici, riserve naturali e parchi cittadini, circhi e allevamenti. Ogni ambiente pone problemi pratici, etici e filosofici diversi: se lo scoiattolo grigio americano mette a repentaglio la sopravvivenza dello scoiattolo rosso europeo, che cosa bisogna fare? Si può salvaguardare il benessere animale anche in un allevamento da macellazione? Il boom degli animali da compagnia è solo un business che genera gatti stressati e cani depressi? E che cosa succederebbe davvero se chiudessimo tutti gli zoo e i circhi? Più in generale: siamo sicuri che le nostre idee comuni sugli animali, domestici o selvatici, corrispondano alla realtà? Nel corso del viaggio, non mancano naturalmente i veri e propri incontri con gli animali: un enorme elefante con le zanne ricoperte da placche metalliche; suini neri romagnoli salvati dall'estinzione (anche) da un pugno di allevatori; cani e gatti in quantità, ma anche ratti insospettabilmente affettuosi; pesci zebrati, bombi e api che sanno contare; l'ombra antica del lupo, che torna a dominare le montagne; cervi giapponesi che hanno invaso l'Inghilterra e gamberi di fiume che invece stanno scomparendo; pettirossi che scambiano un lampione per il sole; due femmine di orango che guardano le foto dal display di un cellulare... Alla fine di questo libro, rigoroso come un saggio e personale come un memoir, scopriremo che quell'idea infantile del veterinario non era poi così sbagliata: si tratta soltanto di capire che il rapporto tra uomini e animali è molto più complesso di quanto pensavamo, ricco di sfumature e contraddizioni. Ma se ci manteniamo liberi da schematismi e pregiudizi, se sappiamo metterci in discussione ogni volta, con le azioni e le idee possiamo ancora provare a Salvare gli animali.

Questa nuova edizione del volume Biochimica Essenziale è stata concepita con l’obiettivo di organizzare il testo in modo ancora più rispondente ai piani di studio per i Corsi di Laurea Triennali. È stato così realizzato un volume cartaceo non solo aggiornato e rivisto in diverse sue parti, ma più snello e concentrato sui concetti essenziali. Il volume cartaceo è supportato e arricchito da estese risorse online che includono un dettagliato Glossario, in cui sono spiegati i termini fondamentali presenti nel testo, e tre Appendici: l’Appendice 1, Concetti chiave, costituisce un utile strumento di studio per un ripasso sintetico e schematico; l’Appendice 2, I Quiz, propone 400 quiz ripartiti tra quesiti a risposta multipla, a risposta secca e matching, ciascuno associato ad un punteggio per consentire l’autovaluzione qualitativa in vista dell’esame; l’Appendice 3, Richiami di Chimica Generale e Chimica Organica, presenta in modo sintetico gli argomenti fondamentali delle due discipline basilari per lo studio della biochimica.