Fisica

La scienza del XX secolo ha modificato per sempre la nostra comprensione della realtà, anche se siamo ben lontani dal poter affermare che questa realtà abbia un senso (forse non accadrà mai). Eppure, è grazie alla meccanica quantistica che il pensiero può dirsi per la prima volta libero di percorrere strade veramente ignote. A coltivare quello shock permanente, fatto di «stupore e vertigine», è Carlo Rovelli che, dalle "Sette brevi lezioni di fisica", con leggerezza si muove fra gli abissi speculativi della relatività quantistica, senza paura di toccarne il fondo – anche perché quel fondo, secondo lui, non esiste. «Elettroni e mente, sassi e leggi, giudizi e galassie non sono di natura essenzialmente diversa gli uni dagli altri. Sono nozioni che si illuminano a vicenda». Di questo continuo gioco di specchi è fatto il mondo, e per comprenderlo in tutta la sua complessità, per vederne la coerenza e «sentire che è la nostra casa», scrive Rovelli, bisogna fare un salto ulteriore e accogliere l’incertezza che è al cuore della conoscenza, quella che porta all’«eguaglianza di tutte le cose». Come il personaggio di un racconto del Zhuangzi – uno dei grandi libri dell’antichità – che dopo aver sognato di essere una farfalla «svolazzante e soddisfatta della sua sorte» non sa più se è stato lui a sognare la farfalla o è la farfalla a sognare lui.

Il 6 e il 9 agosto 1945 l'inferno atomico si scatenò sulle città giapponesi di Hiroshima e Nagasaki. Quelle terribili esplosioni, che uccisero in un solo accecante momento decine di migliaia di persone, rappresentano per alcuni il «peccato originale» della scienza contemporanea. Il dibattito che si accese subito dopo in tutto il mondo toccò questioni fondamentali, dall'atteggiamento dei fisici durante la guerra, alla responsabilità morale degli scienziati, ai rapporti tra scienza e potere. L'Italia si trovò in prima linea, dal momento che erano stati gli esperimenti di Enrico Fermi e dei «ragazzi di via Panisperna» a produrre inconsapevolmente la prima fissione dell'uranio ed era stato lo stesso Fermi, emigrato negli Stati Uniti dopo il Nobel, a costruire il primo reattore nucleare e a dirigere i lavori scientifici per la realizzazione della bomba. Nel 1975, a trent'anni dall'atomica, uscì il libro "La scomparsa di Majorana" di Leonardo Sciascia, e il dibattito divampò nuovamente sui giornali italiani. Prendendo spunto dalla vicenda del giovane fisico svanito misteriosamente nel nulla nel marzo 1938, Sciascia avanzava l'idea che Ettore Majorana avesse deciso di scomparire avendo presagito la bomba e non volendo macchiarsi di quel delitto. Fermi e gli altri fisici, così solerti nel portare a termine il progetto nucleare, non avevano mostrato, agli occhi dello scrittore siciliano, la stessa integrità. Al libro reagì sulla stampa Edoardo Amaldi, allievo di Fermi e amico di Majorana, dando il via a una polemica infuocata. Per Amaldi, Majorana non avrebbe avuto modo di intuire l'atomica, e l'intera vicenda del Progetto Manhattan era assai più complessa, anche dal punto di vista etico, di quanto lasciavano intendere le pagine della Scomparsa, per quanto pregevoli fossero dal punto di vista letterario. Rileggendo "La scomparsa di Majorana" e analizzando i temi del confronto a distanza tra lo scrittore e il fisico – a cinquant'anni dalla pubblicazione del libro e ottanta dalla tragedia di Hiroshima e Nagasaki –, Vincenzo Barone ci offre in questo saggio, preciso e profondo, l'«anatomia» di un'opera straordinaria e di uno dei dibattiti intellettuali più significativi del Novecento.

Cosa succede quando la scienza più avanzata incontra le intuizioni dei filosofi antichi? Guido Tonelli ci guida in un percorso affascinante per svelare il mistero più grande dell’universo: il vuoto. Per secoli, filosofi e scienziati hanno discusso la sua esistenza e la sua natura. Per Aristotele, la natura aborriva il vuoto, mentre per Democrito esso era la condizione stessa dell’esistenza degli atomi. Newton lo immaginava come uno spazio assoluto e immobile, mentre Einstein ne smentì l’esistenza con la sua teoria della relatività. Poi arrivò la meccanica quantistica, e con essa una nuova rivoluzione: il vuoto non è il nulla, ma uno stato brulicante di energia attraversato da fluttuazioni incessanti, una sorta di brodo primordiale da cui tutto può nascere. Oggi sappiamo che il vuoto è il vero protagonista della storia cosmica: da esso è scaturito il Big Bang, ed è nel vuoto che si nascondono le forze che regolano l’universo. Con il suo inconfondibile stile narrativo, Tonelli intreccia storia della scienza, filosofia e cosmologia moderna, portandoci a esplorare le rivoluzioni che hanno rovesciato la nostra concezione della realtà. Ci accompagna nei laboratori in cui la fisica delle particelle tenta di decifrare i segreti della materia, ci fa viaggiare tra i paradossi quantistici e le intuizioni dei più grandi pensatori, da Platone a Heisenberg, per dimostrare che il vuoto è tutt’altro che un’assenza: è una presenza sottile e potente, che condiziona ogni cosa. Un racconto che sfida le nostre certezze e apre nuove domande su ciò che siamo e da dove veniamo. Il vuoto non è assenza, ma una presenza sottile e potente, un mare invisibile di possibilità. Questo è un viaggio alla scoperta del più grande paradosso della scienza. “Forse proprio lì, nel cuore del vuoto, si nasconde il segreto dell’universo.”

La fisica quantistica è probabilmente la più profonda rivoluzione della scienza e del pensiero moderni. Frutto di uno sforzo corale permeato di umanità, ci ha costretto ad abbandonare solide certezze tanto da farsi rinnegare da alcuni tra coloro che l’avevano pensata. La quantistica ci ha permesso di superare i limiti della fisica classica nello spiegare l’infinitamente piccolo e ha schiuso una finestra su un panorama di conoscenze che dà brividi ed emozioni, conducendoci al cuore del mondo. Questo libro non ha la pretesa di trasformare lettrici e lettori in donne e uomini di scienza (fosse così facile!) ma permetterà di stupirsi e godere della meraviglia di una tra le più affascinanti conquiste dell’intelletto umano, attraverso cinque idee fondamentali che sono alla base della rivoluzione dei quanti: discontinuità, identità, futuro, indeterminazione, relazione. Cinque idee intrise di umanità, perché poche branche della fisica sono riuscite a coinvolgere tanti aspetti del nostro vivere in una delle costruzioni più geniali dell’intelletto. In cinque atti unici, alla portata di tutti e di tutte, scopriremo i capisaldi dell’architettura quantistica, che danno forma a tante applicazioni che hanno cambiato e cambieranno il mondo e miglioreranno l’ambiente, dal laser alla medicina, dai computer quantistici alle celle solari.

Le ricerche condotte con i grandi acceleratori di particelle, come l'LHC di Ginevra, hanno lo scopo di verificare una concezione del mondo fisico fondata su una delle più importanti e straordinarie idee della scienza contemporanea: l'idea di simmetria. Le simmetrie, princìpi di invarianza delle leggi di natura, stabiliscono – per dirla in modo intuitivo – che «tutto rimane com'è anche se cambiamo qualcosa». È un'affermazione paradossale, che sorprendentemente ha implicazioni scientifiche di enorme portata. Lo si è scoperto nel corso del Novecento, con la teoria della relatività, la meccanica quantistica e la fisica subnucleare, grazie a figure geniali come Albert Einstein, Paul Dirac, Hermann Weyl e molti altri. Oggi sappiamo che le simmetrie organizzano l'intero universo: determinano le entità fondamentali che lo compongono, le loro proprietà e le loro interazioni. Inoltre – ed è molto importante – conferiscono «bellezza» alle teorie fisiche, rendendole semplici e coerenti. Questo è "L'ordine del mondo", un libro che illustra le simmetrie e la loro funzione nella fisica, ripercorrendo un'avventura intellettuale affascinante che, dai primi filosofi-scienziati dell'Antichità fino ai protagonisti della fisica contemporanea, ci ha avvicinato sempre di più alla comprensione della natura.

Dove siamo? E perché siamo proprio qui? Le nostre credenze, speranze e sogni hanno qualche significato là fuori nel vuoto? Il pensiero e le intenzioni degli uomini potranno mai accordarsi con una visione scientifica del mondo? Sean Carroll è considerato uno dei più importanti fisici teorici della sua generazione, in grado di affrontare la questione del bosone di Higgs e delle dimensioni alternative dell’universo insieme ai problemi fondamentali dell’esistenza dell’uomo. In questo libro mette a frutto i suoi studi scientifici per confrontarsi con il mondo della conoscenza, le leggi della natura e le domande più profonde sulla vita, la morte e il nostro posto all’interno del tutto.

Con questo libro, Sean Carroll, fisico teorico e tra gli scrittori di scienza più famosi al mondo, riscrive la storia della fisica del XX secolo. "Qualcosa di nascosto a fondo" dimostra che affrontare il principale enigma della meccanica quantistica significa trasformare completamente il modo in cui pensiamo allo spazio e al tempo. Carroll riconcilia la meccanica quantistica con la teoria della relatività di Einstein, e questo cambia davvero tutto. La maggior parte dei fisici non ha mai ammesso la spiacevole verità: la fisica è in crisi dal 1927. La meccanica quantistica ha sempre mostrato lacune evidenti, che semplicemente si è preferito ignorare. I divulgatori sottolineano quanto vi sia di misterioso e impossibile da capire. I professori scoraggiano gli studenti dall'inoltrarsi nel «vicolo cieco» delle basi della teoria quantistica. Carroll invece, con questo libro audace quanto plausibile, afferma che la crisi può trovare una sua fine. Dobbiamo solo accettare che ci sia piú di uno di noi nell'universo. Ci sono molti e molti Sean Carroll. Molti di ognuno di noi. Copie di ognuno di noi vengono generate migliaia di volte al secondo. In accordo con la teoria dei comportamenti quantistici dei molti mondi, ogni volta che si verifica un evento quantistico, un mondo si divide insieme a tutto ciò che contiene, a eccezione di quell'altro mondo in cui l'evento non si è verificato. Passo dopo passo e con lucidità, Carroll affronta le principali obiezioni a questa sorta di rivelazione ultraterrena, fino a quando la sua tesi non risulterà inesorabilmente dimostrata.

Dove siamo? E perché siamo proprio qui? Le nostre credenze, speranze e sogni hanno qualche significato là fuori nel vuoto? Il pensiero e le intenzioni degli uomini potranno mai accordarsi con una visione scientifica del mondo? Sean Carroll è considerato uno dei piú importanti fisici teorici della sua generazione, in grado di affrontare la questione del bosone di Higgs e delle dimensioni alternative dell'universo insieme ai problemi fondamentali dell'esistenza dell'uomo. In questo libro mette a frutto i suoi studi scientifici per confrontarsi con il mondo della conoscenza, le leggi della natura e le domande piú profonde sulla vita, la morte e il nostro posto all'interno del tutto. Attraverso brevi capitoli, ricchi di sorprendenti aneddoti storici, episodi personali e rigorose spiegazioni, scopriamo le differenze e le relazioni tra diversi mondi: quantistico, cosmico e umano. Quella di Carroll è una visione scientifica dell'universo senza precedenti, dove la meccanica quantistica e la relatività generale incrociano filosofia ed esperienze quotidiane e che, muovendosi dal big bang al significato dell'esistenza, ambisce a restituire una spiegazione complessiva della realtà. Un tour de force da affiancare alle opere di Stephen Hawking, Carl Sagan, Daniel Dennett ed Edward O. Wilson.

La storia delle riflessioni umane sul cosmo, dall'astrologia babilonese alla rivoluzione quantistica: un racconto avvincente sulla nascita della scienza moderna e su come la fisica fondamentale stia regredendo alle sue radici prescientifiche. All'inizio del Seicento, Galileo si liberò dal giogo dell'antica filosofia platonica e aristotelica. Affermando che la comprensione della realtà si sarebbe dovuta basare su ciò che possiamo osservare e non sul pensiero puro, Galileo rivoluzionò drasticamente la nostra visione del mondo naturale. In questo modo inventò quella che è stata chiamata scienza e preparò il terreno a Keplero, Newton ed Einstein. Ma all'inizio del Ventesimo secolo la scienza inizia a cambiare rotta. Quando la fisica quantistica condusse in regni sempre più lontani da ciò che si poteva osservare direttamente, i teorici furono costretti ad affidarsi alle virtù estetiche della matematica per sviluppare la loro concezione della realtà fisica. Per molti fisici, il potere della matematica iniziò a sostituire le intuizioni scientifiche su cui si erano basati i predecessori. Questo processo, però, rese le loro teorie sempre piú resistenti all'esame sperimentale e all'osservazione. Di conseguenza, oggi gran parte della fisica teorica è ancora una volta più simile alla filosofia di Platone che al modello secolare di scienza da cui ha avuto origine. Ma la scienza che ha perso ogni collegamento con i fenomeni misurabili, si chiede David Lindley in questo libro, è ancora scienza? «Immaginare che la fisica potesse rendere conto di ogni singolo dettaglio della costruzione e dei contenuti del nostro universo era senza dubbio esagerato, ma ora la ricerca sembra essere finita all'estremo opposto. Secondo l'ipotesi del multiverso, la risposta a quasi ogni domanda su come o perché il nostro universo ha l'aspetto che ha è che una risposta non esiste. Nel nostro universo le cose hanno questo aspetto, ma in qualche altro universo ne hanno uno diverso. È un bel passo indietro rispetto alle stravaganti speranze di qualche decennio fa. In più, ne deriva una domanda provocatoria: esattamente, che cosa stanno cercando di ottenere oggi gli studiosi di fisica fondamentale? Se le loro teorie non hanno uno specifico potere esplicativo riguardo al nostro universo in particolare, a quale domanda più generale, se ne esiste una, stanno cercando di rispondere? Questo nuovo libro è la mia esplorazione di quella domanda e giunge ad alcune conclusioni che pochi fisici che si occupano di questioni fondamentali o cosmologiche saranno felici di sentire».

Tutto ha inizio con Galileo, secondo il quale «l'universo è scritto in lingua matematica». Una rivoluzione. Tre secoli dopo, nel 1960, il premio Nobel Eugene Wigner fa un ulteriore passo avanti, interrogandosi sull'«irragionevole efficacia della matematica»: se la matematica è lo studio formale di concetti puramente astratti, indipendenti dal pensiero umano, com'è possibile che sia tanto accurata – addirittura perfetta – nel descrivere il mondo reale, che è fatto di oggetti materiali? È qui che entrano in scena Max Tegmark e questo incredibile libro. Se l'ipotesi di una realtà esterna a noi è vera, allora la «teoria del tutto» – la descrizione completa della realtà – deve essere indipendente dal nostro pensiero (visto che noi della realtà facciamo parte), e l'unica cosa completamente svincolata dal pensiero umano è, appunto, la matematica. Dunque, per Tegmark il mondo reale coincide con la matematica, non è solo descritto dalla matematica, ma è matematica. Con questa idea travolgente, discussa da tempo tra gli specialisti e ora finalmente fissata sulle pagine di questo libro per tutti, Max Tegmark ci conduce attraverso il passato, il presente e il futuro, dall'infinitamente grande all'infinitamente piccolo. Attraverso la fisica, l'astronomia e la matematica ci introduce con una prosa lucida e originale alla sua teoria del «multiverso definitivo».

Nel tempo e nello spazio, il cosmo è sorprendentemente vasto, eppure è governato da leggi matematiche semplici, eleganti e universali. All'interno della linea temporale cosmica, la nostra era risplende ma è effimera. Un giorno, lo sappiamo, il genere umano scomparirà. E sappiamo che l'universo farà la stessa fine... Brian Greene accompagna i lettori in un viaggio mozzafiato dal Big Bang alla fine del tempo e ci invita a riflettere su cosa significhi l'inimmaginabile vastità che ci circonda. Ci mostra come, a partire dal suo ordinato stato originario, l'universo si sia inesorabilmente spostato verso il caos e tuttavia si siano contemporaneamente formati i pianeti, le stelle e le galassie: isole in un mare di disordine. I meccanismi biochimici, di mutazione e selezione, la vita animata, i neuroni, i dati della realtà e il pensiero si sono evoluti in una coscienza complessa, che a sua volta ha dato origine alle culture, ai miti, alla creatività artistica, alla scienza e a un'incessante ricerca di verità ed eternità. Nel più profondo futuro, la natura dell'universo minaccerà l'esistenza della materia stessa. Attraverso una serie di storie concatenate che spiegano i diversi strati intrecciati della realtà, dalla meccanica quantistica alla coscienza e ai buchi neri, Greene chiarisce la nostra origine, e ci offre un nitido quadro di dove ci troviamo in questo momento e qualche certezza in più su dove siamo diretti. Una prospettiva completamente nuova sul nostro posto nell'universo e su cosa significhi essere umani. «Nelle pagine che seguono, percorreremo la cronologia dell'universo, esplorando i principî fisici che producono strutture ordinate dalle stelle e dalle galassie alla vita e alla coscienza, in un universo destinato al decadimento. Prenderemo in considerazione argomenti che stabiliscono che, come gli esseri umani hanno una vita di durata limitata, così è anche per gli stessi fenomeni della vita e della mente nell'universo. In effetti, a un certo punto probabilmente nessun tipo di materia organizzata sarà più possibile. Esamineremo il modo in cui esseri autoriflessivi lottano con la tensione implicata dalla consapevolezza di questi fatti. Noi emergiamo da leggi che, per quanto ne sappiamo, sono eterne e tuttavia esistiamo per un tempo brevissimo. Siamo guidati da leggi che operano senza riguardo per la destinazione e tuttavia ci domandiamo costantemente dove siamo diretti. Siamo plasmati da leggi che non sembrano richiedere una motivazione di fondo e tuttavia siamo continuamente alla ricerca di significato e di scopo. In breve, esamineremo l'universo dall'inizio del tempo a qualcosa di simile alla sua fine e nel corso di questo viaggio esploreremo i modi straordinari in cui menti inquiete e inventive hanno reagito alla fondamentale transitorietà di ogni cosa e l'hanno illuminata».

Questo libro ripercorre il rapporto tra l'uomo e l'energia, dal fuoco alle ultime tecnologie. In questa lunga storia l'Ottocento, ovvero il secolo del carbone, è il periodo della scoperta della maggior parte delle fonti che impieghiamo oggi e dei relativi modi di sfruttarle, mentre il Novecento, il secolo più vorace di energie come di risorse, è quello del passaggio da politiche nazionali delle fonti energetiche alla geopolitica dell'energia capace di scatenare guerre e lasciare in eredità al nuovo millennio tensioni irrisolte. Di questa storia fanno parte diversi celebri disastri, come gli incidenti di Chernobyl o di Fukushima. Sempre più la partita dell'energia comporta la guerra per le proprietà delle fonti e delle materie prime, la depredazione di territori e paesi più deboli e danni ambientali. Ma un nuovo modello di sviluppo dovrebbe puntare al miglioramento tecnologico dell'impiego delle fonti naturali, a scelte omogenee alle caratteristiche delle singole aree, a una diversa impostazione dei trasporti, e al perseguimento di un'economia circolare capace di ridurre il consumo di energia e la quantità di rifiuti. Al fine di consumare meno il Pianeta.