Astronomia, spazio e tempo

Testi di: Paolo Ciampi, Natacha Fabbri, Antonella Gasperini, Elisabeta Lusso, Laura Magrini, Francesca Matteucci, Massimo Mazzoni, Paolo Molaro, Emiliano Ricci, Simonetta Soldani, Giorgio Strano, Leonardo Testi Se si chiede a qualcuno: chi è stato il più famoso astronomo italiano? la risposta sarà probabilmente Galileo Galilei. Se si pone la stessa domanda a uno scienziato o a uno storico della scienza, l’esito potrebbe non essere altrettanto scontato. Se però si chiede: chi è stata la più famosa astronoma italiana? indipendentemente dalla formazione della persona interpellata, si otterrà la risposta: Margherita Hack! Scienziata e comunicatrice instancabile, fautrice della libertà di pensiero e dei diritti di tutti i viventi, ferma sostenitrice – e non solo a parole – del ruolo basilare dei giovani nel rinnovamento della ricerca, Margherita Hack è senza ombra di dubbio un’icona dell’astronomia nazionale.

Attraverso un linguaggio narrativo ed illustrazioni artistiche, il libro racconta la storia delle idee assieme alla passione, ai conflitti, alla dedizione, agli errori e alla grandezza delle donne e degli uomini che hanno contribuito, con le proprie scoperte, a far luce sulla società delle galassie in questo primo secolo cosmico. Nel 1925 E.P. Hubble scoprì che le nebulose, pazientemente catalogate dagli astronomi sin dal ’700, sono galassie, paragonabili alla Via Lattea, mondi lontani, ben oltre i suoi bastioni. La scoperta è così gravida di conseguenze che appena due anni dopo lo stesso Hubble e G. Lemaître S. I. dimostrarono che le galassie sono alla mercé di un rude flusso cosmico: l’Universo in cui viviamo non è statico ma in espansione. Si apre un nuovo orizzonte, una nuova visione del Mondo, con un salto quantico confrontabile al passaggio dal mondo tolemaico a quello copernicano e galileiano di tre secoli prima. Oggi con i telescopi, esploriamo la nuova frontiera attraverso le immagini delle galassie appena formate a ridosso del Big Bang, uno sguardo indietro nel tempo di più di 13 miliardi di anni.

Come sarebbe viaggiare davvero nell'universo? Essere proprio lì, fisicamente? Ad esempio, come ci apparirebbero gli anelli di Saturno se fossimo su un'astronave, a pochi chilometri da loro? Cosa ci succederebbe se cadessimo in un buco nero, cosa vedremmo davanti ai nostri occhi (presumibilmente per l'ultima volta)? Con un misto di scienza d'avanguardia e fantascienza ben congeniata, Philip Plait descrive quali sensazioni proveremmo se potessimo essere testimoni diretti di una visita nello spazio. Ogni luogo viene descritto da un punto di vista soggettivo, mostrando al visitatore spaziale il probabile aspetto di pianeti lontani, come fosse lì, a viverli in prima persona. I luoghi scelti da Plait per questa visita spaziale sono la Luna, Marte, un asteroide, Saturno, Plutone, una stella nana rossa, una stella binaria, un ammasso globulare, una nebulosa e un buco nero. La dimensione fantastica (ma ben ancorata ai dati scientifici più aggiornati) ovviamente aumenta man mano che ci si allontana dalla Terra. Mentre per la Luna abbiamo un'idea piuttosto precisa di cosa ci aspetterebbe se davvero potessimo fare una visita turistica (in fondo ci siamo stati), e per Marte possiamo ricavare dati e immagini dagli strumenti che abbiamo paracadutato sulla sua superficie, per gli oggetti successivi le cose si fanno via via più sfumate, soprattutto oltre i limiti del Sistema solare. Ma non ci mancano comunque i dati su cui fare le nostre congetture in maniera accurata. Alla fine di questa lettura la sensazione è che abbiamo imparato molto di come sia fatto l'Universo, ma lo abbiamo fatto viaggiando e divertendoci.

Nel cuore della Via Lattea c’è un buco nero supermassiccio con una massa 4 milioni di volte maggiore di quella del nostro Sole. Un luogo dove spazio e tempo sono talmente deformati che la luce resta intrappolata se si avvicina a meno di 12 milioni di chilometri. Secondo Einstein, lì si trova la fine del tempo. Secondo la fisica del XXI secolo, la realtà potrebbe essere molto più bizzarra. I buchi neri si trovano dove una volta brillavano le stelle più massicce e al limite della nostra attuale capacità di comprendere. Sono oggetti di origine naturale, inevitabili creazioni della gravità quando troppa materia collassa in uno spazio insufficiente. Eppure, anche se le leggi di natura li predicono, non riescono a descriverli completamente. I buchi neri sono luoghi nello spazio e nel tempo in cui le leggi gravitazionali, la fisica quantistica e la termodinamica entrano in collisione. Dopo averli originariamente considerati così inquietanti da concepire tanto da negarne semplicemente l’esistenza, solo negli ultimi anni abbiamo incominciato a intravedere una nuova sintesi. Una profonda connessione tra gravità e teoria dell’informazione quantistica descrive un universo olografico in cui spazio e tempo emergono da una rete di bit quantistici e cunicoli di tarlo si estendono nel vuoto. In questo libro rivoluzionario i professori Brian Cox e Jeff Forshaw portano il lettore all’ultimo stadio della nostra comprensione dei buchi neri: un viaggio scientifico alle frontiere della ricerca attraverso un secolo di fisica, da Einstein a Hawking e oltre, fino alla sorprendente conclusione che il nostro mondo potrebbe funzionare come un gigantesco computer quantistico.

Quando Galileo Galilei diede alle stampe il Sidereus Nuncius, nel 1610, svelò ai lettori un'immagine del cosmo radicalmente diversa da quella che fino ad allora avevano ritenuto vera. Il suo telescopio, da poco perfezionato, gli aveva permesso di osservare da vicino il Sole, la Luna, le stelle e i pianeti, e di scoprire verità fondamentali sulle leggi che regolano il movimento dei corpi celesti. Punti di vista cosmici che imponevano un ridimensionamento della nostra presunzione: la Terra non è il centro di tutti i moti. Similmente, questo libro è «una sveglia che suona per la civiltà». L'astrofisico e divulgatore scientifico Neil deGrasse Tyson ci invita in queste pagine a considerare i nostri simili e tutto ciò che ci circonda da una prospettiva completamente nuova, riformulando alcuni dei temi più discussi e dibattuti del nostro tempo (la guerra, la politica, la religione, il genere, la razza, i concetti stessi di verità e di bellezza). Provare a guardare il mondo come appare a uno scienziato dallo spazio consente infatti di mettere in luce le tante assurdità, le cattive abitudini e le false certezze della nostra epoca. Un'epoca in cui «abbiamo perso completamente di vista ciò che distingue i fatti dalle opinioni, siamo veloci nei gesti di aggressione e lenti in quelli di gentilezza», e le fazioni culturali e politiche si contendono l'anima delle comunità e delle nazioni. Adottare una prospettiva cosmica può aiutarci a ripensare a fondo i rapporti reciproci fra le nazioni, i popoli e gli esseri umani, e a superare contrasti e divergenze o, quantomeno, a comprenderne le ragioni sottostanti. E, soprattutto, ci costringe a non dimenticare quanto sia parziale il nostro punto di vista e quanto sia rischioso credere che l'universo ruoti intorno a noi.

Un fisico teorico tra i più importanti del CERN di Ginevra torna in treno da un convegno, gli occhi fissi su un denso articolo di cosmologia quantistica. All’improvviso, la voce di una bambina interrompe le sue riflessioni. «Cosa stai leggendo?» «È la storia dell’universo.» «Se racconta tutta la storia dell’universo, parla anche di me?» Da questa domanda, e dall’urgenza di spiegare – unendo la precisione dello scienziato al registro mai banale né ermetico del divulgatore – la storia del cosmo e delle teorie che lo descrivono prende l’avvio il libro che stringete tra le mani. Un viaggio attraverso l’evoluzione dell’universo, che si spinge ai limiti attuali delle possibilità di conoscenza umana, snodandosi tra relatività generale e costante cosmologica, meccanica quantistica e geometrie non euclidee, spazi a curvatura positiva e negativa, principio di indeterminazione di Heisenberg e multiverso… Gian Francesco Giudice riesce a unire scienza, storia della scienza e storia del pensiero, ripercorrendo il dibattito che ha animato una comunità di fisici e di astronomi di fronte all’ipotesi e poi alla conferma del Big Bang: non l’«Inizio di Tutto», l’ipotizzato evento all’origine dello spaziotempo cui spesso si collega questa espressione, ma il fenomeno fisico ormai assodato che segna l’avvento del cosmo descrivibile dalle leggi fisiche conosciute. «L’istante iniziale di una zuppa calda che contiene tutti gli ingredienti dell’odierno universo.» Dalle diatribe più accese alle prime conferme empiriche del Big Bang, questo libro ripercorre le scoperte di grandi pensatori e scienziati fino a condurci alle frontiere dell’attuale ricerca scientifica. Una parabola affascinante e stimolante, che affronta concetti complessi con la fluidità del racconto e ci permette di comprendere meglio l’universo attorno a noi.

Una guida all'esplorazione del cielo e alle scoperte dei nuovi potentissimi telescopi, che hanno rivelato un universo molto differente da quello cui eravamo abituati. L'astronomia per millenni si è avvalsa per l'osservazione del cielo dell'occhio umano. Ma gli astri non si limitano a emettere luce visibile: producono e irraggiano anche altri tipi di luce, dalle onde radio ai raggi gamma. L'autore mostra qui un cosmo molto più energetico, violento, variabile, imprevedibile, con le stelle di neutroni, che racchiudono in una sfera di 10 km di raggio una massa superiore a quella del Sole oppure, attraverso i raggi infrarossi, la nascita di una stella e la formazione di un pianeta. Una guida all'esplorazione del cielo e alle scoperte grazie ai nuovi potentissimi telescopi, che hanno rivelato le regioni più lontane, all'inizio del tempo, dove vivono le pulsar e i buchi neri o regioni dove nascono centinaia di nuove stelle.

Giordano Bruno, Galileo, Huygens: è dalle loro storie che comincia il viaggio cosmico di Frank Westerman. Ogni volta che uno scienziato ha puntato il suo telescopio verso il cielo, l'universo si è allargato e gli esseri umani si sono scoperti più piccoli. Se non siamo al centro dell'universo, chi siamo? Una domanda che porta l'autore ai quattro angoli del globo, sulle tracce di chi il cosmo lo ha studiato o visitato di persona: in India, patria di un programma spaziale avveniristico, in Kazakistan, da cui partirono gli Sputnik, per poi tornare nei Paesi Bassi, dove per la prima volta è stato fotografato un buco nero. Con il conforto della scienza, l'umanità che oggi si affaccia sullo spazio parla di cooperazione e pace: così la stazione spaziale internazionale ha ospitato astronauti da tutto il mondo, e con le sonde Voyager è stato mandato nel cosmo un disco con la musica di Mozart, nella speranza che un alieno sia in grado di ascoltare, un giorno, di cosa siamo capaci. Eppure, quando l'uomo mosse i primi passi fuori dall'orbita terrestre, in piena Guerra fredda, il nostro piccolo pianeta era sull'orlo dell'armageddon nucleare, e nei Paesi Bassi uno dei radiotelescopi più potenti del mondo sorge sulle macerie di un campo di prigionia nazista. Dobbiamo aspettarci che presto ogni nazione rivendichi per sé un pezzetto di cielo? Con un fiuto infallibile che dalle storie più piccole lo porta a interrogarsi sui grandi temi del presente, Frank Westerman esplora i sogni e le contraddizioni della cosmonautica, cercando di capire se è vero che tra le stelle vorremmo trovare un mondo migliore, ma soprattutto se saremo in grado di costruirlo.

Se l’Universo è nato col big bang, quale spiegazione dare al big bang stesso? Qui vengono esposte in modo accessibile ed esauriente le audaci tesi di alcuni cosmologi illustri (Hawking, Hartle, Vilenkin e altri) che aggirano il concetto di big bang e le difficoltà concettuali che esso comporta, pur ammettendo un’età finita per il nostro Universo. Si tratta delle teorie alla base di quella particolare branca della ricerca teorica detta cosmologia quantistica.

Chi, guardando un cielo stellato di notte, non si è mai chiesto almeno una volta se un giorno saremo in grado di andare tra quegli astri così remoti? L’ambizioso film Interstellar di Christopher Nolan ci conduce proprio in un viaggio del genere, e ben oltre la Via Lattea, la nostra galassia ancora visibile a occhio nudo. Ma la sua non è un’opera di pura fantasia. O meglio, lo è solo in parte. Grazie infatti alla consulenza dell’astrofisico e premio Nobel Kip Thorne, gli eventi sbalorditivi a cui assistiamo nel film sono una rappresentazione scientificamente corretta di quello che gli esseri umani potrebbero affrontare in un’esplorazione dello spaziotempo. Dai dischi di accrescimento alle singolarità, dalla gravità quantistica alle anomalie gravitazionali, passando per la quinta dimensione e il tesseratto di Nolan, Thorne spiega in modo divulgativo e coinvolgente le grandi questioni del tempo e dello spazio in chiave interstellare, stimolando come non mai il nostro senso della meraviglia e dell’avventura.

Coniugando le fonti documentarie con l'analisi del sopravvissuto, la monografia di Arnaldi e Addomine analizza, nello specifico, il tema dell'introduzione degli orologi meccanici a Ravenna, indagando non solo l'impatto che ebbe l'introduzione di una tale novità nella realtà dell'epoca, ma anche gli aspetti tecnici ed economici legati a tali imprese. In questo contesto di grande innovazione si pose, anche se con un discreto ritardo, anche Ravenna. L'orologio pubblico di Ravenna era, nel Cinquecento, un unicum in Italia: non era semplicemente "astronomico" ma addirittura "astrolabico", in altre parole era un astrolabio meccanico. La prima sfida affrontata dagli Autori è stata rivolta alla ricostruzione dell'aspetto dell'orologio pubblico realizzato nei primi anni del Cinquecento sulla facciata delle chiese dei Ss. Marco e Sebastiano, stabilito che quello rappresentato in un noto disegno di Camillo Morigia non era quanto progettato in origine. Grazie alla corretta lettura delle fonti, Arnaldi fornisce un disegno ricostruttivo che ci fa comprendere quale grande perdita sia stata la dispersione di quell'opera. Disegni ricostruttivi vengono proposti anche per i tre più semplici orologi abbaziali.