Nei calcoli matematici, essenziale impalcatura di ogni teoria fisica, non devono comparire infinità, cioè termini che tendono all'infinito. Lo spettro delle infinità si è a lungo aggirato nella fisica teorica del XX secolo perché l'interpretazione quantistica, integrata in quella relativistica, produceva per tutte le ipotesi teoriche una moltitudine di elementi in ogni calcolo che spesso tendeva a sfuggire di mano, portando a valori infiniti le somme dei contributi. Ma la fisica si basa su misurazioni, esprimibili con numeri finiti. Soltanto un procedimento sistematico di valutazione dei contributi stessi può salvare la struttura di una teoria. Durante il secolo scorso, i più importanti fisici teorici si sono impegnati a "rinormalizzare" le diverse interazioni (le forze che agiscono nel mondo materiale) superando le difficoltà che si presentavano con nuove proposte più convincenti, subito convalidate da verifiche sperimentali. Frank Close ci presenta in tutti i suoi aspetti - scientifici, politici ed economici - questa lunga avventura, che è culminata con la realizzazione della più grande e più costosa macchina del mondo, il grande collisore di adroni, l'LHC del CERN di Ginevra, in grado di simulare i primi istanti dell'universo successivi al Big Bang. E proprio gli esperimenti condotti con questo enorme apparato sotterraneo hanno consentito di verificare la proposta di un nuovo e coerente quadro del mondo materiale.
In Italia si sono verificati migliaia di terremoti di media e forte intensità. Quelli recenti dell'Aquila e della pianura Padana hanno provocato danni per miliardi di euro, e la perdita di molte vite umane. Pericolosità, vulnerabilità, esposizione, rischio sismico: nell'illustrare i significati di queste espressioni, il libro spiega come si origina un terremoto e come lo si misura, fornendo una panoramica sulle strutture che in Italia si occupano di monitorare questi fenomeni. Affronta poi il complesso tema della prevenzione dei possibili effetti dei terremoti: dal rispetto delle norme sismiche all'importanza della sensibilizzazione al rischio e di una corretta informazione.
L'incredibile avventura della vita viene spiegata in queste pagine da un grandissimo biologo, in termini semplici ma con tutte le implicazioni necessarie a comprendere un tema tanto vasto e complesso. Cosa c'è di più importante da capire in fondo? La vita è talmente bella che vale certo la pena sapere come "funziona" e come si è sviluppata, e Edoardo Boncinelli è senza dubbio la persona giusta alla quale chiedere. Sono passati quattro miliardi di anni dalla prima scintilla (un tempo indicibilmente lungo!), ma solo da poche decine di migliaia d'anni la specie umana ha iniziato a interrogarsi sul fenomeno della vita. E solo da poche decine di anni (un tempo indicibilmente breve!) abbiamo potuto dare delle risposte sensate. Ed è infine da pochi, pochissimi anni (un vero batter di ciglia) che l'uomo è in grado di intervenire coscientemente nel meccanismo stesso della vita. Viviamo in un'epoca unica e straordinariamente interessante: per la prima volta la vita ragiona e interviene su se stessa. Qualcosa di stupefacente, emozionante e bellissimo.
Gli occhi di Cédric Villani brillano dello scintillio quasi febbrile di chi ha trovato la sfida della vita: la dimostrazione che lo tormenta, la soluzione che gli sfugge. Insieme al suo complice Clément Mouhot la insegue per più di due anni, fino a quando, nel 2010, la medaglia Fields lo consacra nell'Olimpo dei matematici mondiali e il nuovo teorema viene accettato per la pubblicazione: cento pagine di un edificio meraviglioso costruito con le geometrie dei simboli. Questo libro è la storia di quell'avventura. Il racconto di una sfida, di viaggi e notti insonni, di ossessioni, rivalità, rivincite e ispirazioni. Villani ripercorre una caccia matematica che lo porta da Kyoto a New York, da Princeton a Hyderabad, in corsa contro il tempo e i ricercatori concorrenti. Parla dei suoi maestri Boltzmann, Poincaré e Landau, della musica che l'ha spronato, del conforto della famiglia. E di quel momento di lucida esaltazione in cui "tutto sembra concatenarsi come per incantesimo". Entriamo così nella mente di un genio capace di contagiare con il suo entusiasmo e di trasformare la matematica in un mondo abitato dalla passione, dall'avventura e dal mistero. Un universo parallelo di cui non abbiamo mai sospettato l'esistenza e che scopriamo, guidati da Cédric Villani, come affascinati esploratori. Anche se la realtà è più complessa e la ricerca non è mai finita: "Ciò che oggi scriviamo sulla lavagna" diceva il Galileo di Brecht, "domani lo cancelleremo".
Siamo soli nell'universo? Il nostro è davvero l'unico pianeta abitato? Queste domande, che sembrano avere a che fare più con la filosofia che con la scienza, proprio da quest'ultima potrebbero a breve ottenere una risposta. Il gruppo di lavoro di Dimitar Sasselov da anni lavora al confine tra astrofisica e biologia per individuare pianeti in grado di ospitare forme di vita. E i primi sorprendenti risultati promettono scintille: il satellite Kepler, in viaggio dal 2009, avrebbe individuato centinaia di cosiddette super-Terre, pianeti con massa molte volte superiore a quella della Terra ma con condizioni geologiche e atmosferiche comparabili a quelle del nostro pianeta, se non addirittura migliori. Siamo a un passo da una nuova e dirompente rivoluzione copernicana, che potrebbe mettere una volta per tutte in soffitta la presunzione dell'uomo di essere unico.
Il cervello, secondo le più avanzate ricerche scientifiche, non è una macchina indipendente dal suo utilizzatore. Al contrario, i circuiti che operano e comunicano al suo interno possono subire notevoli cambiamenti se le attività per le quali viene impiegato sono d’un tipo, o d’un altro. La nostra materia grigia è a tutti gli effetti un organo in continua evoluzione, le aree di cui si compone possono variare sia in termini di efficienza che di funzionalità. Sviluppiamo senza sosta nuove capacità, e senza sosta ne perdiamo. I nostri passatempi, il nostro lavoro, le nostre abitudini culturali, letterarie, cinematografiche, televisive, tutto, insomma, concorre a migliorare o peggiorare le nostre prestazioni. Il neurobiologo Gerald Huther ci guida in un viaggio nei meccanismi segreti dell’organo degli organi, e ci spiega perché – in che modo e in quale misura – i nostri comportamenti possono influenzare in maniera tutt’altro che irrilevante le nostre capacità intellettive. Una sorta di manuale, una guida all’uso in bilico tra scienza e ironia con tanto di “scorciatoie” per aumentare le facoltà più preziose, e, se necessario, indebolire quelle più disastrose.
Gerald Hüther
Neurologo, neuroscienziato e divulgatore scientifico tedesco, autore di numerose pubblicazioni. Alla fine degli anni Settanta, ritenuto in possesso di documenti riservati della DDR è stato costretto a espatriare. Con un passaporto contraffatto ha viaggiato in molti paesi dell’Europa orientale per approdare infine alla Repubblica Federale Tedesca. È attualmente a capo del Fundamental Neurobiological Research di Göttingen. Le sue ricerche sono concentrate sugli effetti provocati sul cervello da fattori come la paura, lo stress, le dipendenze e abitudini psicologiche e l’alimentazione.
Cosa c’è oltre la stella più lontana? Come si è creato l’Universo? Cosa è accaduto prima dell’inizio del tempo? Fino ad ora abbiamo discusso solo di universi che apparentemente «si comportavano bene» e che corrispondevano ai dati sperimentali. Ora potremmo finalmente essere vicini a dare delle risposte a queste domande. Abbiamo scoperto che l’Universo adotta meccanismi più sofisticati di quanto avevamo inizialmente pensato. Questo libro ci introduce alla più interessante prospettiva della moderna Fisica teorica: la teoria delle superstringhe. Questa svolta rivoluzionaria potrebbe essere a pieno titolo il completamento del sogno di Albert Einstein di trovare una «teoria di ogni cosa», che vuole le leggi della Fisica unificate in un’unica equazione in grado di spiegare tutte le forze conosciute nell’Universo. Gli autori – una scrittrice specializzata in divulgazione scientifica e uno dei maggiori studiosi delle superstringhe – riescono a esporre anche i passaggi più complessi in uno stile narrativo limpido e avvincente. E anche se, rispetto al padre fondatore della relatività, tutti ci sentiamo come nani seduti sulle spalle di un gigante, forse possiamo cominciare a guardare più lontano. Con Einstein, dunque, e oltre Einstein.
Michio Kaku
Fisico teorico impegnato da anni nello studio della teoria delle stringhe, di cui è stato il primo a dare una formulazione in termini di teoria di campo. Tra i suoi libri in traduzione italiana ricordiamo Iperspazio. Un viaggio scientifico attraverso gli universi paralleli, le distorsioni del tempo e la decima dimensione (Macro Edizioni, 2002), Fisica dell’impossibile (Codice, 2008) e Fisica del futuro (Codice, 2012).
Come ci ha insegnato Oliver Sacks, il cervello umano è una macchina sofisticatissima che presiede alle funzioni più semplici, come respirare, e alle più complesse, come comporre la Nona di Beethoven. Questo libro dà una risposta scientifica e divertita alle curiosità e alle domande più frequenti. È sensato paragonare il cervello umano a un computer? Quando non siamo coscienti il nostro cervello pensa? E a cosa? C'è un regime alimentare per garantire il massimo di funzionamento del cervello? Che cos'è l'Alzheimer e cosa provoca a livello cerebrale? Tutti gli animali posseggono un cervello? Il cervello delle donne è diverso da quello degli uomini? Cosa avevano di particolare il cervello di Einstein e quello di Paganini?
Paul Dirac (1902-1984), detto “il taciturno”, era una figura dalle mille contraddizioni, che dovevano fare di lui l’uomo più strano del secolo: impacciato nella conversazione e mirabile nell’esposizione scientifica, timido con le donne e insieme capace di lasciarsi attrarre dal fascino femminile, rigoroso con colleghi e studenti e intanto appassionato di Topolino, freddo “come un ghiacciolo”, ma anche pronto a battersi fino all’ultimo in difesa dei propri amici. Questo era “il fisico più bizzarro del mondo”, colui che ha ricostruito l’intero edificio della meccanica quantistica, ha “inventato” l’antimateria prima di qualsiasi conferma sperimentale, ha ripensato insieme la fisica del molto grande e del molto piccolo aprendo nuovi orizzonti nella comprensione dell’Universo. E tutto ciò, come lui stesso amava ripetere, “lasciandomi prendere per mano dalla matematica”.
“Una lettura davvero affascinante.” Peter Higgs
“Un libro splendido.” John Gribbin
L'autore
Graham Farmelo è Senior Research Fellow al Science Museum di Londra e docente alla Northeastern University di Boston. Fisico e scrittore, è consulente di livello internazionale in comunicazione della scienza. Per la biografia di Paul Dirac ha ricevuto nel 2009 il Costa Book Award e nel 2012 il Los Angeles Times Book Prize.
"Chiunque non ne resti sconvolto incontrandola per la prima volta evidentemente non l'ha capita" diceva della meccanica quantistica Niels Bohr, uno dei suoi padri fondatori - mentre Einstein ne era piuttosto infastidito: "Dio non gioca a dadi col mondo". Certo è che, visti da vicino, i fenomeni quantistici pongono sconcertanti sfide alla logica e al senso comune, modellati sul mondo macroscopico. A seconda delle situazioni, la materia è onda o particella e il confine tra l'osservatore e il fenomeno osservato diventa pericolosamente labile. Coppie di particelle originatesi insieme, ma separate da distanze di chilometri, si comportano come se fossero una unità inscindibile, quasi comunicassero per via telepatica: una trasmissione superluminale, o addirittura istantanea? Ma questa possibilità è negata dalla teoria della relatività, l'altra colonna portante della nostra visione del mondo. Un simile argomento, così remoto dall'esperienza comune, per essere seriamente studiato richiede conoscenze matematiche avanzate e un lungo tirocinio scientifico. Chi ha voluto divulgare i concetti quantistici presso il grande pubblico ha invece il più delle volte finito per banalizzarli ed estenderli ben al di là delle intenzioni dei loro creatori, alimentando ogni sorta di mode e di credenze.
La conquista sociale della Terra è un’innovativa storia dell’evoluzione, resa in una prosa raffinata e stimolante. L’autore delinea lo sviluppo di Homo sapiens dallo stadio iniziale alle più importanti conquiste creative. Nel rielaborare la storia dell’evoluzione umana, attinge alla sua straordinaria conoscenza della biologia e del comportamento sociale per illustrare l’origine della nostra condizione attraverso una limpida e incalzante narrazione. Wilson mostra come, dagli insetti sociali all’uomo, l’evoluzione non sia stata sospinta solo dall’egoismo genetico e dalla competizione individuale, ma anche dallo sviluppo di comportamenti sociali e cooperativi sempre più elaborati all’interno dei gruppi. È stata una forza evolutiva a guidare la “conquista sociale della Terra” da parte dell’uomo. Ora però abbiamo accelerato a tal punto, attraverso una crescita non regolamentata e incondizionata, da minacciare il pianeta così come lo conosciamo. La conquista sociale della Terra presenta una provocatoria teoria delle nostre origini che delinea l’evoluzione del vivente “da un inizio tanto semplice” all’attuale e pericolosa “civiltà delle Guerre Stellari”. Il risultato è la più importante storia dell’evoluzione sociale, animale e umana di questi ultimi anni.
Alex Bellos incontra una tribù amazzonica che concepisce solo tre numeri (1, 2 e molti). Vola in Giappone da uno scimpanzè che sa contare. In Germania interroga il più veloce calcolatore mentale del mondo, in India un saggio indù. Risolve il mistero dello zero e dimostra che la diversa percezione del tempo di adulti e bambini è dovuta all'intuizione logaritmica. In uno stile comprensibile e rigoroso, supportato da diagrammi e figure, "Il meraviglioso mondo dei numeri" spazia tra storia, filosofia e matematica, tra paradossi logici e statistici. E dimostra come il mondo della matematica sia molto più variopinto e divertente di quel che immaginavamo.
