«L'universo non cambia molto nell'arco di una vita umana, ciò che sappiamo dell'universo invece sì». Di questo adagio è un esempio eclatante la vicenda biografica di Pontzen, che, irresistibilmente attratto dall'astronomia sin dall'infanzia, è oggi uno degli specialisti più autorevoli nel campo delle «simulazioni» cosmologiche, elaborate con supercomputer sempre più sofisticati. Muovendo dalla inattesa e sorprendente continuità tra «proiezioni» meteorologiche e cosmologiche, Pontzen ci guida lungo le tappe cruciali della scienza previsionale: ci porta per esempio nell'«imponente edificio in arenaria rossa» dello Smithsonian Institution, «il Castello» neogotico di metà Ottocento dove il direttore, Joseph Henry, deliziava gli ospiti predicendo i temporali su Washington. E illumina, attraverso quelle stazioni di avvicinamento, ogni risvolto delle simulazioni cosmologiche in corso: l'avanguardia delle macchine (delle «scatole»), tra inedita potenza di calcolo, risoluzione sempre più alta e miglior conoscenza delle «condizioni iniziali»; la «ricetta eclettica» sottostante a ogni ricerca («parti uguali di fisica consolidata, trucchi computazionali e adattamento a ciò che è già noto»); e, soprattutto, il modo in cui vengono ridefinite «sostanze» elusive come la materia e l'energia «oscure», responsabili rispettivamente della rotazione delle galassie e dell'espansione dell'universo, al punto da risultare centrali nella «storia» qui delineata. Quella storia, cioè, «che unisce i puntini tra i primi istanti dell'universo, la ragnatela cosmica dalle dimensioni inimmaginabili, e le galassie, le stelle e i pianeti che la abitano».
«Non lo so se l'idea che i buchi neri finiscano la loro lunga vita trasformandosi in buchi bianchi sia giusta. È il fenomeno che ho studiato in questi ultimi anni. Coinvolge la natura quantistica del tempo e dello spazio, la coesistenza di prospettive diverse, e la ragione della differenza fra passato e futuro. Esplorare questa idea è un'avventura ancora in corso. Ve la racconto come in un bollettino dal fronte. Cosa sono esattamente i buchi neri, che pullulano nell'universo. Cosa sono i buchi bianchi, i loro elusivi fratelli minori. E le domande che mi inseguono da sempre: come facciamo a capire quello che non abbiamo mai visto? Perché vogliamo sempre andare a vedere un po' più in là...?» (l'autore)
"A partire dalla Grecia, la scienza è una sorta di dialogo fra il continuo e il discreto» scriveva Simone Weil. Un dialogo inevitabile perché il continuo e il discreto «sono un dato della mente umana, che pensa necessariamente l'uno e l'altro, ed è naturale che passi dall'uno all'altro». Più che categorie della Natura - a cui si potrebbero assimilare le immagini del mare e dei granelli di sabbia - continuo e discreto sono i poli di una fondamentale complementarità del pensiero di tutti i tempi e le loro applicazioni arrivano ovunque: dai numeri irrazionali ai pixel che compongono le immagini digitali, agli algoritmi proliferanti su cui si regge il nostro mondo. In questo libro Paolo Zellini non si limita a ripercorrere - con la precisione e la profondità di indagine che lo contraddistinguono - la storia della millenaria contesa tra due potenze complici e nemiche, ma va molto oltre: ci aiuta finalmente a delimitarne i territori, risvegliandoci dal «sonno dogmatico» che impediva di coglierne i rispettivi ruoli. Fin dall'antichità siamo abituati a pensare il continuo come un primum, un insieme ideale, autosufficiente, ovunque denso e compatto, da cui ogni cosa ha origine. Allo stesso tempo, per ragioni di utilità ed efficacia, accettiamo che quel primum si trovi anche in mezzo ai numeri, e quindi nel discreto. Eppure, afferma Zellini «ciò che conosciamo effettivamente è solo il discreto» e tutto il calcolo moderno si basa sull'informazione insita nelle serie di numeri che approssimano elementi di un continuo che non potremo conoscere mai. Perché dunque non capovolgere la prospettiva e pensare il continuo come «un'approssimazione del discreto»? Questa l'audace tesi di Zellini, che ruota intorno al circolo vizioso par excellence della matematica, lasciandone intravedere una possibile via d'uscita. Ma allora che cosa resta del continuo? È davvero qualcosa di cui dovremmo o potremmo disfarci? Sarebbe un grave errore pensarlo. Anche se inconoscibile, il continuo rimane un presupposto ineliminabile, un abisso senza fondo «più oscuro e impenetrabile dello stesso infinito». E «nelle tenebre di quell'abisso, di quella totalità amorfa e indefinibile che ci circonda da ogni parte, non smette mai di brillare immutato un tesoro".
«Qualsiasi teoria cerchi di spiegare l'esistenza delle menti e della coscienza ignorando il sistema nervoso è destinata al fallimento ... D'altra parte, qualsiasi teoria si appoggi esclusivamente sul sistema nervoso ... è destinata a fallire anch'essa». Riprendendo e rielaborando le acquisizioni della sua ricerca sperimentale, Antonio Damasio condensa qui, in un'incalzante esposizione, ogni aspetto dell'«intelligenza biologica» che caratterizza gli organismi viventi. In particolare, analizzando i passaggi evolutivi attraverso i quali si sono via via differenziate le varie forme di quell'intelligenza, delinea in modo inedito la differenza tra «concetti insidiosi» come mente e coscienza, ridimensiona l'incidenza filogenetica del linguaggio - ancora egemone in tante teorie - nell'emergere del processo cosciente, e chiarisce come l'obiettivo di costruire «macchine capaci di sentire» debba seguire la strada di una robotica e di un'intelligenza artificiale capaci di sostituire strutture rigide con altre sempre più flessibili e regolabili. Ma soprattutto, nel rimarcare i «traguardi esclusivi» raggiunti dalla nostra specie, Damasio ci ricorda come i «fondamentali dispositivi» di cui ci siamo serviti non siano che trasformazioni e aggiornamenti di meccanismi già utilizzati da altre forme di vita, in una lunga storia di successi individuali e sociali.
«Voi sezionate gli animali e io li studio vivi. Voi ne fate un oggetto che ispira orrore e pietà, mentre io li faccio amare. Voi lavorate in laboratori di torture, io conduco le mie indagini sotto l’azzurro del cielo, al canto delle cicale. Voi sottoponete la cellula e il protoplasma ai reagenti, io studio l’istinto nelle sue espressioni più alte. Voi scrutate la morte, io osservo la vita. Ma vorrei dire di più: come i cinghiali hanno intorbidato la limpida acqua delle fonti, la storia naturale, questo meraviglioso studio delle prime età, a forza di perfezionamenti è diventata cosa odiosa e respingente. E se scrivo per gli scienziati e per i filosofi, che un giorno tenteranno di gettare luce sull’arduo problema dell’istinto, scrivo anche e soprattutto per i giovani, ai quali vorrei tanto far amare questa storia naturale, che voi invece riuscite solo a fare odiare».
Formulata da Albert Einstein con qualche contributo da parte di amici e colleghi tra il 1907 e il 1917, la relatività generale è la teoria che oggi meglio descrive lo spazio, il tempo e la gravità. Con la chiarezza espositiva che lo ha reso celebre in tutto il mondo, Rovelli ne illustra i fondamenti fisici, filosofici e matematici, ne presenta la struttura formale, e ne deriva nel modo più semplice le sue stupefacenti predizioni - buchi neri, onde gravitazionali, espansione dell'universo, dilatazione del tempo... , senza trascurare alcune idee di base su come potrebbe essere estesa ai fenomeni quantistici. Per il lettore con formazione scientifica questo libro rappresenterà dunque una agile introduzione agli aspetti fondamentali della teoria, ma nel contempo lo scienziato e lo studente avanzato vi troveranno una discussione approfondita e originale della sua struttura concettuale. Nel secolo scorso la relatività generale ha rivoluzionato la fisica, ma è con le applicazioni e le osservazioni degli ultimi anni, coronate da numerosi premi Nobel, che sono esplose e diventate evidenti la sua vitalità e fecondità: Rovelli descrive questi risultati recenti, guidando così il lettore ad apprezzare «la scintillante bellezza e la semplicità delle idee su cui essa si basa».
Secondo molti studiosi la coscienza sarebbe legata alla quantità e alla complessità degli elementi del sistema nervoso. Sulla scorta di nuovi dati emersi dagli studi sulle capacità cognitive degli organismi dotati di cervelli miniaturizzati, come ad esempio le api o le mosche, Giorgio Vallortigara sviluppa in questo libro affascinante una prospettiva minimalista antitetica a quella convinzione. Distaccandosi dai modelli oggi più comuni nell'ambito delle neuroscienze e della filosofia della mente, egli avanza la tesi originale che le forme basilari dell'attività cognitiva non abbiano bisogno di grandi cervelli, e che il surplus neurologico che si osserva in alcuni animali, tra cui gli esseri umani, sia al servizio dei magazzini di memoria e non dei processi del pensiero o della coscienza. Il substrato più plausibile per l'insorgere di quest'ultima va piuttosto ricercato in una caratteristica essenziale delle cellule, la capacità di sentire. Una capacità che si sarebbe manifestata per la prima volta quando, con l'acquisizione del movimento volontario, gli organismi elementari hanno avvertito la necessità di distinguere tra la stimolazione prodotta dalla propria attività e quella procurata dal mondo esterno, l'altro da sé. L'esistenza di un minimo comune denominatore tra noi e le forme di vita più umili ci allontana una volta di più dal concetto cartesiano dell'animale-macchina - e solleva interrogativi etici ai quali non potremo a lungo sottrarci.
C'è chi si indispettisce, come l'alchimista che all'inizio del Settecento, infierendo sulle sue cavie, crea per caso il primo colore sintetico, lo chiama «blu di Prussia» e si lascia subito alle spalle quell'incidente di percorso, rimettendosi alla ricerca dell'elisir. C'è chi si esalta, come un brillante chimico al servizio del Kaiser, Fritz Haber, quando a Ypres constata che i nemici non hanno difese contro il composto di cui ha riempito le bombole; o quando intuisce che dal cianuro di idrogeno estratto dal blu di Prussia si può ottenere un pesticida portentoso, lo Zyklon. E c'è invece chi si rende conto, come il giovane Heisenberg durante la sua tormentosa convalescenza a Helgoland, che probabilmente il traguardo è proprio questo: smettere di capire il mondo come lo si è capito fino a quel momento e avventurarsi verso una forma di comprensione assolutamente nuova. Per quanto terrore possa, a tratti, ispirare. È la via che ha preferito Benjamín Labatut in questo singolarissimo e appassionante libro, ricostruendo alcune scene che hanno deciso la nascita della scienza moderna. Ma, soprattutto, offrendoci un intrico di racconti, e lasciando scegliere a noi quale filo tirare, e se seguirlo fino alle estreme conseguenze.
Tutto comincia la sera del 17 maggio 1971, quando un diciannovenne indiano, Venkatraman (Venki) Ramakrishnan, sbarca all'aeroporto di Champaign-Urbana (Illinois) con l'ambizione di diventare fisico teorico. E tutto si compie una quarantina d'anni dopo, nel dicembre 2009, allorché Ramakrishnan - divenuto nel frattempo un'autorità della biologia molecolare - tiene a Stoccolma il discorso per il Nobel conferitogli per le sue ricerche sul ribosoma, la minuscola «macchina» cellulare che trasforma l'informazione genetica in migliaia e migliaia di proteine, ovvero in quelle catene di amminoacidi «che ci permettono di muovere i muscoli, vedere la luce, avere sensazioni tattili, sentire caldo e ci aiutano anche a combattere le malattie». Tra gli estremi di quelle date, il suo denso memoir si snoda lungo un duplice, avvincente tragitto umano e scientifico. Seguiremo infatti un racconto da insider su luci e ombre di tante istituzioni: i college americani, la comunità scientifica, lo stesso premio Nobel - il cui «dietro le quinte» è un intrico di giochi politici e assegnazioni non sempre obiettive. E, insieme, comprenderemo la centralità del ribosoma, struttura situata «al crocevia della vita», in tutti i suoi aspetti: filogenetico, biologico-molecolare e biomedico-farmacologico (l'efficacia degli antibiotici, per esempio, è legata alla possibilità di disarticolare i ribosomi batterici) - un'autentica rivoluzione nel campo della biologia, per certi tratti simile a quella vissuta dalla fisica all'inizio del secolo scorso. Prefazione di Jennifer Doudna.
Categoria temibile e sfuggente, concetto che "corrompe e altera tutti gli altri" (Borges), l'infinito ha una storia millenaria, che coinvolge matematica, misticismo, letteratura e filosofia. In questo volume Zellini ne analizza l'evoluzione, dalla Grecia antica a oggi, dall'apeiron di Anassimandro alle attuali suggestioni dell'"infinito aperto".
Molti si accorgono dell'esistenza delle formiche solo quando ne trovano una nella zuccheriera e se ne ritraggono inorriditi, ma per Ho?lldobler e Wilson, che al loro studio hanno dedicato la vita intera, questi minuscoli insetti sono una continua fonte di meraviglia e di scoperte. In modo speciale le attine tagliafoglie, dalle stupefacenti caratteristiche: grazie al fatto che vivono in popolazioni di milioni di individui organizzati in un elaborato sistema di caste e che possiedono uno degli apparati di comunicazione più complessi fra quelli noti nel mondo animale, le tagliafoglie sono infatti una delle espressioni più compiute del superorganismo sulla Terra. Guidati dalla mano esperta e sicura dei due mirmecologi, scopriremo come le tagliafoglie abbiano inventato una forma di agricoltura 5060 milioni di anni prima dell'uomo, coltivando nei loro nidi un fungo con cui hanno instaurato uno dei più riusciti rapporti simbiotici in natura. Le osserveremo nei meandri delle loro metropoli sotterranee, vaste quanto un campo da calcio e con migliaia di camere collegate da un dedalo di cunicoli, o nelle spedizioni di foraggiamento, quando all'imbrunire interminabili colonie di operaie, seguendo tracce olfattive, corrono a ranghi serrati lungo piste tenute libere dalla vegetazione verso il bersaglio prescelto, spesso distante centinaia di metri. E ci sembrerà di percepire il sottofondo di stridulazioni prodotto da migliaia di mandibole che, affilate come rasoi e manovrate con precisione geometrica, ritagliano le foglie di un grande albero riuscendo in poche ore a ridurre a un nudo scheletro la sua chioma rigogliosa.
A Helgoland, spoglia isola nel Mare del Nord, luogo adatto alle idee estreme, nel giugno 1925 il ventitreenne Werner Heisenberg ha avviato quella che, secondo non pochi, è stata la più radicale rivoluzione scientifica di ogni tempo: la fisica quantistica. A distanza di quasi un secolo da quei giorni, la teoria dei quanti si è rivelata sempre più gremita di idee sconcertanti e inquietanti (fantasmatiche onde di probabilità, oggetti lontani che sembrano magicamente connessi fra loro, ecc.), ma al tempo stesso capace di innumerevoli conferme sperimentali, che hanno portato a ogni sorta di applicazioni tecnologiche. Si può dire che oggi la nostra comprensione del mondo si regga su tale teoria, tuttora profondamente misteriosa. In questo libro non solo si ricostruisce l'avventurosa e controversa crescita della teoria dei quanti, rendendo evidenti, anche per chi la ignora, i suoi passaggi cruciali, ma la si inserisce in una nuova visione, dove a un mondo fatto di sostanze si sostituisce un mondo fatto di relazioni, che si rispondono fra loro in un inesauribile gioco di specchi. Visione che induce a esplorare, in una prospettiva stupefacente, questioni fondamentali ancora irrisolte, dalla costituzione della natura a quella di noi stessi, che della natura siamo parte.