Fisica

Un libro sulla scienza moderna che, attraversando le teorie formulate da Newton, Einstein e Planck, è utile per comprendere meglio l’universo, ma anche i concetti di spazio e di tempo. Scritto in modo rigoroso ma comprensibile anche a chi si sta avvicinando per la prima volta a questi temi, “Il mondo della scienza” è un viaggio attraverso tre argomenti cardine: la gravitazione, la relatività e la meccanica quantistica. Dedicato a tutti gli appassionati di scienza, il volume è corredato da immagini e grafici, perfetti per comprendere meglio quanto descritto.

Il Premio Nobel per la fisica 2017 è stato assegnato ai ricercatori di LIGO Kip Stephen Thorne, Rainer Weiss e Barry Clark Barish. La scoperta delle onde gravitazionali è un fatto sensazionale per la scienza. Per la prima volta dalla formulazione della teoria della relatività generale di Einstein, si sono misurati con precisione questi flebili segnali della forza di gravità provenienti dall’Universo più remoto. Quando buchi neri, stelle di neutroni e chissà quali altri corpi celesti si scontrano o esplodono, l’intero cosmo trema! L’osservazione delle prime oscillazioni spazio-temporali della storia rappresenta un ulteriore trionfo per le ipotesi di Einstein e un enorme successo della tecnologia umana. Da Einstein al Big Bang e oltre: le onde gravitazionali hanno inaugurato l’era dell’astrofisica multi-messaggero. Questo libro è una panoramica sui risultati ottenuti in questo incredibile settore della scienza.

Il testo rappresenta un completamento del libro “Lezioni di termofisica” degli stessi autori. Il libro è diviso in due parti: nella prima sono riportati, per i vari argomenti suddivisi in capitoli, un breve richiamo della teoria relativa all'argomento trattato e una serie di esercizi svolti, di difficoltà crescente; nella seconda sono raccolti problemi tratti dalle tracce d'esame proposte dagli autori nell'arco degli ultimi anni, con le relative soluzioni. L'auspicio degli autori è che questo testo possa costituire uno strumento efficace per la preparazione delle prove d'esame per i corsi di Fisica Tecnica e Termofisica per ingegneri.

Il libro ha l'obiettivo di far conoscere una lunga serie di ricerche sulle tecnologie spaziali. In particolare si parla di campo gravitazionale artificiale, per la simulazione di un campo gravitazionale nello spazio o in qualsiasi corpo celeste (Luna, Pianeti, stazioni spaziali o altro). La realizzazione di questo brevetto ha lo scopo di fare avere alle persone che colonizzeranno lo spazio una gravità uguale a quella terrestre, in questo modo non ci saranno adattamenti del corpo umano quando questo si troverà nello spazio in assenza di gravità, che diventa pericoloso quando la permanenza è per un periodo molto lungo. Lo studio che porta alla realizzazione di questo progetto prende il nome di spostamento di massa ben visibile nel testo.

Il testo si propone di insegnare il "metodo scientifico" in modo strutturato e chiaro, suddividendo i contenuti in tre parti. La parte I e la parte III forniscono un bagaglio culturale essenziale per chi intende occuparsi di scienza sperimentale. La parte II del testo si concentra interamente sull'elaborazione statistica dei dati, fornendo gli strumenti necessari per una corretta interpretazione dei risultati. La parte III è dedicata a un'applicazione pratica del metodo mediante la descrizione di dodici sperimentazioni che permettono allo studente non solo di mettere alla prova le nozioni teoriche apprese, ma anche di ricavare, attraverso la raccolta e l'analisi dei dati sperimentali, la legge fisica sottostante, secondo un approccio induttivo.

Che cos’è davvero il big bang? Fino a quando brillerà il sole? Qual è l’origine dell’acqua sulla Terra? Come si è formata la Luna? E l’universo è sempre stato un luogo pieno di stelle? In tutti noi il cosmo suscita meraviglia e moltissima curiosità, ed è proprio da queste e altre domande che parte Amedeo Balbi – astrofisico e noto divulgatore scientifico – per provare a spiegare fino a dove arrivano le nostre conoscenze oggi e che cosa dobbiamo ancora scoprire. Negli interventi raccolti in questo libro – originariamente pubblicati sulla rivista “Le Scienze” e appositamente rivisti per l’occasione – Balbi affronta una serie di argomenti fondamentali per l’astrofisica, dall’origine dell’universo alla nascita della vita sulla Terra, dalle esplorazioni su Marte alle leggi che governano la vita e la morte delle stelle e delle galassie. Il risultato è un viaggio appassionante fino alle frontiere dello spazio e del tempo, una traversata tra le più recenti scoperte dell’astrofisica che ci permettono di immergerci nella meraviglia del cosmo.

In un'epoca caratterizzata dal dibattito sulle fonti energetiche, tra esigenze di sviluppo, instabilità politiche e necessità di trovare alternative ai combustibili fossili per un futuro sostenibile, sempre più spesso l'energia nucleare viene indicata come una soluzione, se non la soluzione. È vero? Cosa rende l'energia nucleare così interessante? Come funziona? Per spiegarlo, Andrea Pola parte da un'immagine evocativa: il nucleo atomico è paragonato a un caveau, luogo nascosto che custodisce la risorsa più preziosa, l'energia. In queste pagine ne racconta le proprietà e ne illustra la struttura facendo riferimento a donne e uomini che hanno mosso i primi passi verso la sua conoscenza e quella dei fenomeni che lo riguardano. Dalla scoperta della radioattività nel 1897 da parte di Henri Becquerel arriva alle sfide odierne della produzione di energia, passando per gli studi di Marie Curie, il modello atomico di Ernest Rutherford, la descrizione della fissione nucleare di Lise Meitner e Otto Frisch, il primo reattore di Enrico Fermi e l'intuizione della fusione termonucleare di Arthur Eddington. Nel mentre, delinea i principi base di molteplici applicazioni dell'energia dal nucleo, tra cui le centrali a fissione e fusione, gli ordigni nucleari, la diagnostica e la terapia oncologica. Un affascinante viaggio nel cuore pulsante della materia, che l'autore sa rendere accessibile nonostante l'elevato livello scientifico della trattazione, nella convinzione che «il nucleo atomico è un caveau di conoscenza da condividere».

La teoria quantistica dei campi applicata allo studio del cervello mostra che l’attività simultanea e cooperativa di milioni di neuroni osservata in laboratorio può essere spiegata solo se si adotta una visione macroscopica assieme a quella microscopica delle neuroscienze. C’è un’analogia con la musica. La bellezza di un brano corale si coglie ascoltando il «coro», non i singoli cantori. Bisogna ascoltare gli artisti insieme, mentre modulano le proprie voci in risposta l’uno all’altro. Ogni neurone, come il cantore fuso nell’unità del suono, vive in un campo che ascolta e al quale contribuisce. Come in un frattale, ognuno di noi (ogni cervello) appartiene a un coro, assieme agli altri e al mondo che ciascuno vede come il proprio Doppio. La coscienza consiste nel continuo dialogo con il Doppio. Non siamo individui isolati, schegge di un vetro rotto, apparteniamo ad un grande coro.

Quando pensiamo alle materie scientifiche, e alla fisica in particolare, ci vengono in mente calcoli complicatissimi o teoremi incomprensibili da imparare a memoria. Ma, come spesso succede, è tutta una questione di prospettiva. Parlare della materia di cui è innamorata e del perché la trovi così affascinante e la missione di Virginia Benzi che, sui social come Quantum Girl, spiega la fisica in modo chiaro ed efficace. Nel suo primo libro l'autrice ci invita a seguirla in un viaggio dall'infinitamente piccolo all'infinitamente grande e, con un linguaggio alla portata di tutti ma senza perdere l’accuratezza e il rigore scientifico, ci racconta come la fisica può aiutarci a capire la realtà. Scopriremo così cosa si nasconde dietro una semplice e oscura formula matematica, andremo alla scoperta dell’atomo e poi delle particelle elementari; proveremo a capire le affascinanti teorie che ruotano attorno ai concetti di gravità e spazio tempo e partiremo per un’avventura alla ricerca della famigerata Teoria del Tutto; senza dimenticare due capitoli interi dedicati alla tanto chiacchierata meccanica quantistica con le sue contraddizioni e le sue intuizioni geniali. "La scienza delle meraviglie" mostra come tutte le grandi e piccole cose che ci circondano, se raccontate con il linguaggio della fisica, possono diventare affascinanti e incredibili e quanto guardare la realtà da una nuova prospettiva può farci vedere anche il mondo e noi stessi con occhi nuovi e pieni di curiosità.

Viviamo in un'epoca speciale. Per la prima volta nella sua storia, l'umanità possiede la tecnologia e le risorse per rispondere a un interrogativo che si pone da secoli: c'è vita oltre la Terra? Claudio Grimaldi interroga il cielo con gli strumenti della fisica statistica per trovare prove di vita extraterrestre. Le tecnofirme (o firme tecnologiche, come segnali radio o altre emissioni nello spettro elettromagnetico di origine artificiale) sono al centro di questo innovativo approccio pragmatico, che prova a rispondere a domande quali "quanti segnali devono essere presenti nella galassia affinché almeno uno di essi giunga sul nostro pianeta?", "se domani scoprissimo un segnale proveniente da un pianeta a 100 anni luce da noi, quanti altri segnali non ancora rilevati potrebbero essere in attesa di essere scoperti?" e "nel caso non dovessimo scoprire nessun segnale extraterrestre per i prossimi cinquant'anni, quanto ancora dovremmo aspettare prima che uno giunga fino a noi?". Con rigore scientifico e uno stile alla portata di chi astrobiologo non è, questo libro ci accompagna ad ascoltare l'universo più profondo in cerca di qualcun altro là fuori.