Bollati Boringhieri: Saggi. Scienze

Molti scienziati ritengono che il Polo Nord sarà privo di ghiacci verso la metà del secolo. Ma sono previsioni basate per lo più su modelli matematici; i dati raccolti sul campo dicono che potrebbe avvenire molto prima. Molte persone, poi, pensano che il destino delle inospitali distese ghiacciate dell'Artico sia una cosa della quale non vale la pena preoccuparsi alle nostre tiepide latitudini. Purtroppo si sbagliano di grosso: il destino dell'Artico è la miccia che potrebbe innescare una spirale che finirebbe col coinvolgere il mondo intero. Nel 1970 Peter Wadhams era a bordo della nave oceanografica canadese Hudson , la prima in assoluto a circumnavigare il Continente americano. Al momento di affrontare il mitico «Passaggio a Nordovest» - il braccio di mare che si trova a nord del Canada - alla prua della nave si presentò il paesaggio polare più ostile, col mare coperto da uno spesso strato di ghiaccio pluristratificato. Oggi, in estate, il Passaggio a Nordovest è una rotta commerciale comune, priva di ghiacci. Il Polo si sta inesorabilmente sciogliendo. È un fatto col quale dobbiamo confrontarci. Lo scioglimento dei ghiacci è andato aumentando drammaticamente negli ultimi trent'anni. E i ghiacci del Polo sono la cartina al tornasole dello stato di salute del clima del pianeta e tanto più diminuiscono, tanto meno calore viene riflesso verso lo spazio dal loro candore, peggiorando ulteriormente la situazione in un circolo vizioso. L'accelerazione del fenomeno è impressionante, ma le autorità politiche non sembrano aver ancora realizzato l'enorme pericolo che ciò comporta. "Addio ai ghiacci" contiene tutti i dati incontrovertibili dell'evidenza scientifica, minuziosamente raccolti, spiegati e argomentati in maniera estremamente comprensibile per chiunque: non dà scampo. È un appello accorato e competente che non deve cadere nel vuoto. Prefazione di Walter Munk.

Questo libro parla di te, proprio di te in prima persona. Di te e di tutti i cento e più miliardi di esseri umani che sono nati dall'inizio dei tempi. Il DNA – il nostro codice genetico, quella lunghissima stringa di A, T, G e C variamente alternate che portiamo nel nucleo di ogni nostra cellula – viene qui letto da Adam Rutherford come un libro di storia. Oggi si può fare. A saperlo leggere, infatti, il DNA racconta molte cose: nascite, morti, malattie, guerre, carestie, migrazioni e tanto, tanto sesso. Per anni abbiamo letto il DNA solo come un manuale di istruzioni, il codice sorgente della vita. Lo abbiamo studiato, lo abbiamo modificato, abbiamo sperimentato con le sue sequenze e continuiamo a farlo. Ma dal 2001, da quando cioè è stato per la prima volta pubblicato il risultato del Progetto Genoma Umano, ci siamo trovati tra le mani uno strumento fenomenale, che ci ha permesso di fare una cosa inaspettata e nuova: studiare la nostra storia. Poco tempo dopo, grazie agli avanzamenti tecnici della genetica degli ultimi anni, siamo persino stati in grado di studiare il DNA antico, quello rimasto intrappolato in quantità infinitesime nei resti di esseri umani morti da secoli o millenni, e in qualche caso persino decine di migliaia di anni. E abbiamo potuto confrontarlo col nostro e vedere da quello che era rimasto impresso nelle sequenze genetiche tutto ciò che è accaduto all'umanità nel frattempo. Dimenticate l'algoritmo della vita, il DNA che «determina» la nostra natura o l'evoluzione lineare e inesorabile dalla scimmia verso l'uomo (per non dire della supposta divisione della nostra specie in «razze»). Dimenticate tutto, perché ora sappiamo che il DNA è una cosa molto più complessa, affascinante e molto, ma molto più fluida e mutevole di quanto si sospettasse. Adam Rutherford ci racconta in maniera brillante una bella storia – la nostra storia – correggendo errori ancora troppo diffusi, e per la strada ci narra di Riccardo III d'Inghilterra e delle sue ossa, dell'origine dei capelli rossi, della «love story» coi neandertaliani e delle immense migrazioni compiute dai nostri avi, miglio dopo miglio, dall'Africa a ovunque nel mondo, fino a casa nostra.

Fino alla pubblicazione di questo saggio, la biologia della difesa era rimasta un po' in sottordine rispetto alla simmetrica biologia dell'offesa, su cui si focalizzava il dibattito intorno al carattere trasmesso o acquisito dell'aggressività. Aver riequilibrato i due fattori, entrambi decisivi per la sopravvivenza, oltre che innegabilmente interrelati, è merito di John L. Cloudsley-Thompson, che analizza qui le multiformi strategie difensive degli animali, rilevandone all'occasione le analogie con le arti della guerra messe in campo dagli uomini. Ma sembra proprio che siano loro, gli organismi non umani che popolano la Terra, a disporre dello strumentario più ingegnoso, differenziato e raffinato per fronteggiare sia la predazione interspecifica sia l'assalto dei conspecifici. Esoscheletri, scaglie, zanne, artigli, palchi, corna sciabolate, aculei, peli uncinati e pungiglioni costituiscono l'impressionante panoplia delle difese passive o primarie, a cui vanno ascritti anche lo stare rintanate delle specie anacorete, il camuffamento, la colorazione protettiva e ammonitrice, il mimetismo olfattivo e tattile, l'appiattimento per eliminare l'ombra del corpo, la deterrenza chimica. Sorprendente, pressoché inesauribile, la gamma delle difese attive o secondarie, che scattano in presenza del predatore: dalla morte simulata alla deviazione dell'attacco con tattiche diversive, dal bluff alla protezione reciproca nel branco rinserrato, dalla secrezione di essudati irritanti all'emissione di scariche tossiche, dai comportamenti di ritirata e fuga - voli, avvitamenti, giri della morte, vomito del pasto appena consumato, in offerta all'inseguitore - all'autoamputazione di parti non vitali come code o chele, lasciate tra le fauci del nemico. Tutti, invertebrati e vertebrati, partecipano a modo loro all'immane lotta della vita che cerca di preservare se stessa.

Ritoccare, cesellare, correggere il DNA lettera per lettera. È possibile farlo contemporaneamente in decine di siti prescelti, o in un unico punto, senza lasciare traccia. La nuova tecnica che sta cambiando il volto della biologia è gentile e potente. Maneggevole e a buon mercato, precisa come un laser. Consente di modificare a piacimento gli organismi viventi prendendo attentamente la mira. Trasformerà la medicina, l'agricoltura, il mondo come lo conosciamo? Entusiasmo e timori si rincorrono, e questo è il primo libro capace di spiegare la rivoluzione che stiamo vivendo. Benvenuti nell'era di "CRISPR". In origine era un sistema inventato dai batteri per difendersi dai virus, ed è studiando i microbi che l'abbiamo scoperto, quasi per caso. Dietro al nome oscuro si nasconde un processo biologico sorprendentemente semplice. La creatività dei ricercatori lo ha trasformato in uno strumento al nostro servizio. È l'equivalente del comando «trova e sostituisci» di un programma di videoscrittura, per eliminare i refusi dal libro della vita. Per questo si chiama «editing del genoma». La tecnologia non è ancora così efficiente da poter realizzare tutti i desideri, e qualche sfida potrebbe non essere mai alla nostra portata, come spiega Anna Meldolesi in questo libro. Ma se terrà fede anche solo a una piccola parte delle promesse, l'editing genomico renderà possibile un'infinità di esperimenti, regalandoci conoscenze, farmaci, prodotti capaci di migliorare la qualità della vita. I problemi sollevati da "CRISPR", tuttavia, non sono una questione da poco. Quando sapremo cambiare i geni a piacimento, come faremo a impedire che questa tecnica cada nelle mani sbagliate? I primi esperimenti su embrioni umani sono già stati effettuati e il dibattito è appena iniziato. Esiste il pericolo che vengano progettati «bambini su misura»? Sarebbe un sogno o un incubo se l'uomo creasse l'uomo?

Per millenni l'universo è stato sinonimo della volta stellata che ci sovrasta e noi ne eravamo il centro. Con la modernità si sono sviluppate nuove idee, sono state intraprese molte strade e si è iniziato un cammino di osservazioni e mappature del cosmo, sempre più precise, che ha mutato la nostra comprensione del mondo. Negli ultimi cento anni, poi, un'improvvisa accelerazione delle ricerche scientifiche ha radicalmente trasformato le nostre conoscenze. Ma il cammino per arrivare all'immagine attuale della struttura dell'universo non è stato per nulla lineare, tutt'altro. Gelosie, vicoli ciechi, ambizioni e frustrazioni dei protagonisti di questa avventura hanno costellato il cammino della conoscenza, e se oggi sappiamo infinitamente più cose di quelle che si sapevano anche solo all'inizio del Novecento, certo non possiamo dire di sapere tutto: molto altro ancora ci stupirà in futuro, forse tra breve. In questo libro, scritto da una protagonista assoluta della mappatura del cosmo, possiamo seguire le più importanti e affascinanti scoperte dell'astrofisica contemporanea. L'universo che conosciamo oggi non sta più fermo: è in accelerazione costante, contiene immensi buchi neri - una delle strutture più misteriose che l'uomo abbia mai scoperto -, riverbera di un'eco dell'esplosione che lo originò oltre 13 miliardi di anni fa, e forse è solo uno degli infiniti possibili universi. A complicare il quadro vi è la scoperta del fatto che ciò che vediamo rappresenta un misero 4% di tutto ciò che c'è, mentre il 96% restante è costituito di materia oscura ed energia oscura, di cui sappiamo pochissimo (e proprio l'autrice di questo libro è una delle protagoniste della mappatura dettagliata di questo nuovo mondo misterioso). Infine, abbiamo scoperto ormai centinaia di esopianeti, Terre orbitanti attorno a Soli lontani che potrebbero un giorno far svanire la nostra convinzione di essere soli nel cosmo. Solo la scienza, con tutta la sua provvisorietà e la sua incompletezza, ha potuto darci un quadro tanto grandioso.

La Via Lattea ha circa 300 miliardi di stelle. Si fa già fatica a immaginare un numero così elevato, eppure da tempo sappiamo anche che la nostra non è che una delle innumerevoli galassie presenti nell'universo. Di fronte a numeri di questa impensabile enormità la mente vacilla, ma non è che l'inizio della storia di questo libro. J. Richard Gott è stato uno dei primi cosmologi a proporre un modello nel quale la struttura del nostro universo somiglia a una spugna, fatta da ammassi di galassie connessi tra loro attraverso filamenti di galassie, a formare una gigantesca "ragnatela cosmica" che si sviluppa attorno a immensi spazi vuoti. Negli anni questa ragnatela è stata effettivamente mappata e questo libro è il racconto di prima mano, da parte di un protagonista assoluto della vicenda, di come una generazione di teorici e di astronomi sia riuscita a svelare la struttura macroscopica del cosmo. I pionieri dell'astronomia extragalattica sono i protagonisti dell'inizio di questa storia affascinante: nomi del calibro di Edwin Hubble e Fritz Zwicky. La storia prosegue poi con un mondo diviso in due dalla Guerra Fredda, nel quale la scuola americana si era concentrata su un modello basato su una struttura ad ammassi isolati, mentre quella sovietica descriveva una struttura fatta a nido d'ape, con le galassie disposte geometricamente attorno a grandi spazi privi di materia. Il lavoro di Gott si inserì in questa contesa, grazie a un'idea che l'autore aveva già iniziato a elaborare durante il liceo. In seguito, Gott misurò assieme a Mario Juric la Grande Muraglia Sloan, la più grande struttura di galassie mai mappata fino ad allora, coi suoi 1,37 miliardi di anni-luce di lunghezza (entrarono nel Guinness dei primati per questo). Mappando l'estremo confine dell'universo conosciuto, "La ragnatela cosmica" ci racconta i dettagli di questa affascinante ricerca e segna la via per una comprensione più accurata del cosmo che, grazie alla struttura di questa gigantesca ragnatela, ci appare sempre più chiara.

Grande scienziato, innamorato del proprio mestiere, Peter B. Medawar ha scritto un'apologia della scienza, brillante e appassionata: la scienza è "una grande e splendida impresa, la più felice che gli esseri umani abbiano mai intrapreso". Con lucidità, e anche con garbata ironia, Medawar procede, per via di esempi, a illustrare al lettore quel che la scienza davvero è, come si fa scienza, quali siano le ragioni del suo successo - quando ha successo quali i legami tra scienza e politica o tra scienza e cultura, quale l'importanza dell'immaginazione creativa e della fortuna nelle scoperte scientifiche. Soprattutto, Medawar vuole difendere la scienza dall'accusa di non sapere rispondere agli "interrogativi ultimi" sull'origine, sul destino e sul significato dell'uomo. Sono interrogativi, egli dice, che richiedono risposte trascendenti, dominio della metafisica o della religione, e che non possono essere oggetto di analisi e di comprensione scientifica. Al contrario, per tutti i problemi che la scienza è in grado di risolvere non ci sono limiti al suo potere: l'arte della ricerca scientifica è appunto l'"arte dei risolvibile". Il discorso di Medawar si chiude con una nota di ottimismo. Tutti noi possiamo in qualche modo contribuire a cambiare il mondo e a migliorarlo, e quindi il destino nostro sarà quello che noi stessi avremo saputo crearci.

"Ogni numero è speciale. Quando si arriva ad apprezzarli individualmente, quasi fossero persone, sono come vecchi amici. Ognuno ha la sua storia da raccontare e spesso questa storia porta a incontrare un sacco di altri numeri. I numeri sono i personaggi di un dramma: la cosa più importante è il dramma in sé, certo, ma non si può avere un dramma senza i suoi personaggi". In questo libro Ian Stewart racconta la sua passione per i numeri, che significa passione per la matematica, ma anche meraviglia di fronte alle proprietà, spesso inaspettate, che certi numeri possiedono. I numeri da uno a dieci potranno apparire noiosi, ma in effetti non lo sono affatto a giudicare da quanto viene detto in queste pagine. E se non lo sono loro, figuriamoci il numero i, la radice "immaginaria" di -1. E che dire dell'enorme numero che rappresenta tutte le possibili combinazioni del sudoku? Eccolo: 6.670.903.752.021.072.936.960: se qualcuno si fosse mai chiesto come fanno le riviste di enigmistica a produrre così tanti schemi ogni settimana, qui troverà la risposta (e una rassicurazione: non stiamo certo per esaurire le combinazioni). I curiosi troveranno tra queste pagine relazioni tra i numeri che neppure sospettavano, mondi interi fatti di cifre, che lungi dall'essere aridi e prevedibili si rivelano invece fantasiosi e pirotecnici. Le relazioni tra le note della scala musicale, l'insondabile distribuzione dei numeri primi, le magnifiche proprietà del pi greco... ogni cosa diventa meraviglia.

Robert Oppenheimer è stato probabilmente il più noto e discusso scienziato della cosiddetta «nuova generazione». Il più noto, per essere stato il «padre della bomba atomica», alla cui altissima preparazione scientifica e tecnica fu affidata una delle più spettacolari e terribili realizzazioni della scienza moderna. Il più discusso, per le manifestazioni contraddittorie della sua personalità, che lo videro a volte assertore di una fredda morale tecnologica, a volte paladino di un nuovo umanesimo scientifico. Scienziato di indubbio valore, l'uomo era perfettamente consapevole delle orribili conseguenze che avrebbe provocato la costruzione della bomba atomica, e nel dopoguerra divenne un fiero sostenitore della messa al bando degli ordigni nucleari, interrogandosi a lungo, e con rara intensità, sulla possibilità che la scienza potesse essere guidata da principi etici. Frutto di un ciclo di conferenze che Oppenheimer tenne in Inghilterra nel 1953, Scienza e pensiero comune affronta in modo semplice il legame esistente tra lo scienziato e il profano, nell'intento di conciliare le esperienze fondamentali della scienza con il senso comune. Per mezzo di facili esempi fisici Oppenheimer riesce a fornire al lettore tutti i concetti necessari per capire il profondo rivolgimento avvenuto nel passaggio dalla fisica classica alla teoria atomica. L'orientamento non dogmatico di questo libro rappresenta perfettamente l'atteggiamento dell'uomo che ha imparato la lezione di Hiroshima. Quell'uomo siamo tutti noi.

Nella scienza i capolavori sono rari come nelle arti. Per essere tali, in loro la perfezione deve uguagliare la dirompenza. Perché rivoluzionano il mondo, alla lettera. John Gribbin non esita a spendere la parola "capolavoro" per la teoria generale della relatività, che lo stesso Albert Einstein definì "la scoperta più preziosa della mia vita... una teoria di incomparabile bellezza". Quando la elaborò nella forma che conosciamo era trascorso un decennio dal 1905, ritenuto concordemente dagli studiosi il suo annus mirabilis: pochi mesi leggendari durante i quali, in un impeto di creatività scientifica che non si era più registrato dai tempi di Newton, aveva concepito anche la teoria ristretta della relatività e scoperto la legge dell'effetto fotoelettrico, che gli avrebbe poi valso il premio Nobel nel 1921. Gribbin tuttavia rivede l'opinione comune, posticipando il vero miracolo dal 1905 al 1915, quindi alla generalizzazione della teoria, questa sì in sconvolgente anticipo sui tempi della ricerca. L'estensione della relatività dagli oggetti che si muovono a velocità costante in linea retta al moto accelerato e alla gravità compie il prodigio di descrivere il nostro Universo e tutto lo spaziotempo che contiene. Nel secolo trascorso da allora, ciò che suscitò sconcerto si è via via consolidato, soprattutto durante gli ultimi cinquant'anni, come una delle teorie più comprovate dell'intera storia della scienza.

Migliaia di ciarlatani reclamizzano ciascuno la propria dieta miracolosa, salvo che nessuna di queste ricette si fonda su dati clinici scientificamente attendibili. Ma proprio nessuna. Per capire come funziona l'apporto nutrizionale nella nostra specie, a quanto pare, manca qualche ingrediente fondamentale; ma se diamo credito alla ricerca scientifica, almeno una cosa è certa: il 60-70% del nostro peso è dovuto alla nostra costituzione genetica, e quindi non ci possiamo fare granché. Resta però quel non indifferente 30-40%, sul quale invece possiamo intervenire. Ma come? Mangeremo solo verdura cruda? Solo proteine? Digiuneremo un giorno su tre? Eviteremo del tutto gli zuccheri?, i grassi?, o ci rimpinzeremo di beveroni, industriali, magari certificati "bio"? La risposta è altrove e si chiama "microbioma", ovvero quella complessa, variabile e ancora poco conosciuta flora batterica che vive nel nostro intestino e di cui non potremmo fare a meno. Il problema è che i microbi non li scrivono sull'etichetta, sono impopolari, benché i batteri che compongono la nostra flora intestinale si siano recentemente rivelati ben più importanti di quanto si pensasse un tempo. Lungi dall'essere indesiderati "inquilini" del nostro intestino, i batteri vengono ora visti come una componente fondamentale del nostro benessere, fin dai primi minuti della nostra vita.

Dopo "Fisica quantistica per poeti", Christopher Hill e Leon Lederman - il premio Nobel che ha coniato l'espressione "particella di Dio" - tornano in libreria con questo nuovo libro per spiegarci, con la loro usuale chiarezza cristallina, cosa dobbiamo aspettarci dalla fisica dei prossimi anni. Come ormai tutti sanno, nel luglio 2012 il Large Hadron Collider (LHC) di Ginevra, il più potente acceleratore di particelle del mondo, ha finalmente svelato l'esistenza della più elusiva delle particelle subatomiche, il bosone di Higgs. L'impresa, davvero titanica, svolta dall'intera comunità scientifica europea presso il CERN (in cui l'Italia ha avuto un ruolo da protagonista assoluta) ha ottenuto enorme risonanza nei media, ben oltre l'ambito scientifico di riferimento. Il motivo di tanto interesse sta nel fatto che il bosone di Higgs, la particella che per tanto tempo era sfuggita ai nostri strumenti, determina un campo che permea l'intero Universo, creando con esso la massa delle particelle elementari, che a loro volta creano tutto ciò che esiste al mondo. Senza il bosone di Higgs non esisterebbe nulla. La sua scoperta ha dunque fornito molte risposte in un colpo solo, ma come spesso accade nella scienza ha anche portato un'infinità di nuove domande, alle quali i laboratori di tutto il mondo stanno ora cercando di dare nuove soluzioni. Questo libro, usando un linguaggio semplice, spiritoso e comprensibile, mostra in che modo tutti questi problemi stanno ora portando gli scienziati a scandagliare la materia sempre più in profondità, fino al cuore della trama stessa della natura. Per raggiungere questo obiettivo, il libro ci spiega anzitutto come si è giunti – e perché – alla scoperta della «particella di Dio», per poi guidarci verso le frontiere più avanzate della conoscenza. Sullo sfondo, una sottile polemica, che una volta tanto vede l'Europa in vantaggio sui cugini d'Oltreoceano: l'eclatante successo dell'LHC di Ginevra offre ai due autori americani il destro per criticare le scelte strategiche degli Stati Uniti nel campo della ricerca fisica di base, dalla quale sono attese enormi ricadute economiche e di ordine pratico.