Matematica e scienze

Il testo di “Fisica sperimentale”, alla seconda edizione, copre gli argomenti inerenti la meccanica del punto e dei sistemi di punti, la gravitazione universale, i fluidi ideali, la termodinamica, la corrente elettrica e relativi circuiti, e l’elettromagnetismo, con un taglio analitico adatto anche a studenti che non hanno necessità di utilizzare la formulazione differenziale, (come nei Corsi di Laurea di Biologia, Beni culturali, Scienze ambientali e Medicina) a differenza degli altri testi dell’autore singolarmente dedicati a meccanica, termodinamica, elettromagnetismo, onde. Lo stile del testo rispecchia il gusto didattico dell’autore, con un approccio sperimentale alla fisica ed all’apprendimento. Oltre agli argomenti di teoria nel testo sono contenuti degli esercizi d’esempio per le diverse tematiche presentate. Ogni definizione compare in grassetto, e viene poi riportata per comodità nell’indice degli argomenti a fondo libro; è presente anche un indice degli autori richiamati nel testo, un indice delle costanti ed un indice delle unità di misura.

Il libro risponde all'esigenza di introdurre gran parte dei concetti alla base della fisica classica in corsi unici della durata complessiva di 48 ore. Il volume è organizzato in 24 lezioni. Ciascuna lezione è corredata da esempi svolti ed esercizi utili come materiale supplementare per lo studente. L’ultima lezione contiene una raccolta di esercizi, per lo più svolti, che hanno lo scopo di abituare lo studente a gestire le difficoltà che tipicamente si incontrano alla prova scritta d’esame.

Come comportarsi quando un alce ci attraversa la strada? Quando sorprendiamo un orso entrare in casa? O ci troviamo di fronte a un albero “pericoloso”? Non siamo mai stati troppo bravi, come specie, a condividere il Pianeta... Nell’antichità, quando gli animali “infrangevano la legge” venivano affidati ad avvocati e portati a processo. Esemplare il caso dei bruchi che nel 1659 furono denunciati per aver sconfinato, rubando dai frutteti della gente (ai bruchi fu ordinato di comparire in tribunale in un giorno prestabilito, dove sarebbe stata assegnata loro la rappresentanza legale. Ovviamente nessun bruco si presentò, ma il caso andò avanti lo stesso...); o del maiale processato per omicidio; o del giudice che nel XVI secolo concesse clemenza a una famiglia di talpe con prole a carico. In passato, le specie “criminali” venivano semplicemente sterminate attraverso sanguinose e arroganti campagne per eliminare “parassiti” come corvi o coyote. Iniziative moralmente dubbie, che si rivelarono anche inefficaci e costose. Oggi, questi casi vengono affidati a ecologisti e agenzie governative, chiamati a risolvere professionalmente i conflitti. Per raccontarci questo viaggio in un mondo pressoché sconosciuto, Mary Roach ha trascorso molto tempo con esperti che lavorano su tecnologie ingegnose e talvolta inquietanti: laser per respingere i gabbiani reali in Vaticano, luci speciali per spaventare i cervi sulle strade, ingegneria genetica applicata alle popolazioni di topi in maniera da produrre solo cuccioli maschi. Non mancano ovviamente gli episodi divertenti, anche se a volte sconcertanti, come uno studio che suggerisce che potrebbe essere più sicuro guidare dritto contro un cervo piuttosto che frenare (più sicuro per il guidatore, cioè, non per il cervo). Naturalmente non si può davvero parlare di animali che infrangono le leggi umane: gli animali fanno semplicemente quello che devono fare ed è la nostra stessa incursione nel loro spazio a creare il conflitto... Affascinante e sarcastico, questo libro offre speranza per una coesistenza compassionevole tra le specie, in un habitat umano in continua espansione.

«Da quando Darwin mi ha definito “un osservatore inimitabile”, questa qualifica mi è stata applicata molte altre volte qua e là, senza che ne abbia ancora capito il motivo. Interessarsi a tutto ciò che brulica attorno a noi è così naturale, mi sembra, così alla portata di tutti, così appassionante! A ogni modo sorvoliamo, e ammettiamo pure che il complimento sia fondato. «Ma se devo affermare che sono curioso di tutto ciò che riguarda l’insetto, non ho più alcuna esitazione. Sì, sento di avere il pallino, l’istinto che mi spinge a frequentare questo mondo singolare; sì, mi riconosco capace di dedicare a simili studi tempo prezioso, che sarebbe impiegato meglio nel prevenire, se possibile, la povertà della vecchiaia; sì, confesso di essere un appassionato osservatore dell’animale. Come si è sviluppata questa inclinazione caratteristica, allo stesso tempo croce e delizia della mia vita? E, soprattutto, che cosa deve essa all’atavismo?». (Jean-Henri Fabre)

Dalla teoria dell’informazione alla cosmologia, dalla struttura delle società animali all’analisi linguistica degli scritti umani, i sistemi formati da molte parti in interazione tra loro mostrano spesso un comportamento collettivo non prevedibile a partire dal comportamento dei singoli costituenti. In "Più della somma delle parti", Helmut Satz affronta diverse forme di questo complesso fenomeno, indagato a fondo solo negli ultimi decenni. I primi studi sono stati compiuti nell’ambito della fisica, ma hanno presto trovato una più ampia applicazione e sono oggi utilizzati per ricerche che spaziano dalla struttura dell’universo primordiale alla formazione degli stormi di uccelli e alla frequenza di determinate parole nei testi letterari. La complessità sta diventando così un campo interdisciplinare sempre più importante per la ricerca scientifica. Affrontando l’argomento da un punto di vista teorico e non tecnico, Satz intende avvicinare a questa affascinante area di ricerca un pubblico di lettori non specialisti, esaminando una serie di fenomeni naturali che non si possono descrivere in modo soddisfacente con la scienza tradizionale e mostrando come essi siano il risultato di interazioni collettive di molti enti.

Perché la matematica funziona? Come mai si riesce ad applicarla a tante situazioni per le quali essa serve a scoprire degli aspetti che altrimenti non si colgono o restano sfuggenti o incompresi e intrattabili? Qual è il rapporto dei suoi simboli e delle sue operazioni con gli oggetti e gli eventi reali, e con la conoscenza in generale? Tutto ciò che della realtà si riesce a conoscere solo con la matematica è scoperto o inventato? Rapidi accenni a sviluppi storici salienti della disciplina mostrano come questa potrebbe venire applicata a settori dai quali attualmente è esclusa. Ne conseguirebbero conquiste imprevedibili tanto in tali settori quanto in matematica. Attesta l'attualità del tema, che l'articolo su di esso «A plea for a mathematical approach in psychology», Lettera Matematica International Edition, Springer-Verlag Italia, 23 luglio 2014, ha suscitato un vasto interesse internazionale, procurando all'autore numerosi inviti come relatore e come presidente di sezione a convegni internazionali, a entrare in comitati editoriali di riviste internazionali e a collaborare sia con esse sia con istituti internazionali di ricerca scientifica di informatica, di neurologia e neurochirurgia, di psicologia medica e di scienze dell'educazione, dagli Stati Uniti, Canada, Olanda, Inghilterra; alla Cina, Singapore, Malesia.

L'autore porta argomentazioni forti a favore di una visione scettica sull'efficacia della medicina moderna. Il libro si basa su ricerche interdisciplinari e fonda le argomentazioni su esempi medici. È accessibile a lettori di qualsiasi formazione accademica.

Uno dei più profondi misteri del nostro universo è costituito dal problema della sua origine: il Big Bang ci spiega la sua nascita, ma cosa ci predice della sua fine? Roger Penrose, premio Nobel per la Fisica nel 2020, si interroga su questa domanda da tutta una vita, da quando era allievo a Oxford e compagno di studi di Stephen Hawking. Sfruttando e rileggendo in modo originale le più grandi scoperte degli ultimi decenni – dalla materia all’energia oscura, fino ad arrivare alla radiazione cosmica di fondo ai buchi neri – Penrose azzarda una nuova teoria unitaria detta CCC, “cosmologia ciclica conforme”, nella quale ci spiega la storia dell’universo come una (infinita) successione di eoni, dove la fase finale dell’uno coincide con l’inizio di quello seguente. Risolvendo così una serie di incongruenze date dalla teoria della continua espansione, Roger Penrose descrive in uno stile illuminante e comprensibile, ma ricco di apparati e possibilità di approfondimento per i lettori più esperti, una teoria che è una sorta di eterno ritorno dell’uguale cosmologico, compiendo ulteriori passi avanti nella scoperta del nostro universo e aprendo a prospettive di studio completamente nuove.

L'arrivo di un messaggio inatteso da parte di qualcuno che amiamo, la prospettiva di una promozione sul lavoro, l'uscita imminente di una nuova stagione della nostra serie tv preferita. Tutti conosciamo il sottile senso di euforia che corre sottopelle in queste situazioni, e in molte altre che scandiscono ogni giorno le nostre vite. Assai meno nota è invece la responsabile di questa sensazione inconfondibile, che pur senza accorgercene tendiamo immancabilmente a ricercare: la Dopamina. Si è creduto a lungo che la dopamina, un neurotrasmettitore prodotto in diverse aree del nostro cervello, fosse solo la "molecola del piacere". In questo libro innovativo e sorprendente, Daniel Z. Lieberman e Michael J. Long dimostrano che in realtà è molto di più: solo una cellula cerebrale su due milioni produce dopamina, eppure queste cellule esercitano sul comportamento umano un'influenza decisiva. La dopamina è la molecola che ha permesso ai nostri antenati di sopravvivere e alla società di progredire; è, soprattutto, la molecola del desiderio, quella che scatena i nostri impulsi e ci induce a cercare stimoli sempre nuovi, che ci porta a esplorare luoghi sconosciuti e lontani, o che ci fa mettere a rischio un amore felice solo per l'ebbrezza di una nuova conquista. Sesso, gioco d'azzardo, cibo, droghe. La dopamina pretende da noi sempre qualcosa in più, ma a quale prezzo? È possibile trovare il giusto equilibrio tra desiderio e soddisfazione? Attraverso esperimenti scientifici, storie di vita quotidiana ed esempi tratti da cinema, musica, letteratura e serie tv, Lieberman e Long ci aiutano a comprendere come funziona davvero la chimica dei desideri, svelando cosa si nasconde dietro lo specchio delle nostre brame.

L'Intelligenza Artificiale è una delle più grandi promesse dell'umanità; grazie ai suoi sviluppi, attuali e futuri, saremo probabilmente in grado di fare cose che oggi sarebbero impensabili, vivremo meglio, e magari più a lungo e più felici. E tuttavia c'è una nube minacciosa sopra il cielo dell'Intelligenza Artificiale, e con questo libro Nick Bostrom è stato il primo a vederla e ad analizzarla, lanciando un allarme che ha avuto un'eco vastissima in tutto il mondo. Siamo certi che riusciremo a governare senza problemi una macchina «superintelligente» dopo che l'avremo costruita? Se lo scopo dell'attuale ricerca sull'Intelligenza Artificiale è quello di costruire delle macchine fornite di un'intelligenza generale paragonabile a quella umana, quanto tempo occorrerà a quelle macchine, una volta costruite, per superare e surclassare le nostre capacità intellettive? Poco, ci informa Bostrom, pochissimo. Una volta raggiunto un livello di intelligenza paragonabile al nostro, alle macchine basterà un piccolo passo per dare origine a superintelligenze che per noi risulteranno rapidamente inarrivabili. A quel punto le nostre creature potrebbero scapparci di mano, non necessariamente per «malvagità», fino alle prospettive ipotizzate da tanta narrativa e filmografia di fantascienza: distruggere l'umanità o addirittura il mondo intero. Per questo – sostiene Bostrom – dobbiamo preoccuparcene ora. Per non rinunciare ai benefici che l'Intelligenza Artificiale potrà apportare, è necessario che la ricerca tecnologica si ponga adesso le domande che questo libro pone con enorme chiarezza e chiaroveggenza.

Ciò che è tecnologicamente possibile è anche lecito? Questa è la domanda originaria della bioetica, quel ramo del sapere che risponde all'esigenza di una riflessione morale per l'uomo contemporaneo – con la specifica funzione di “ponte” fra le scienze naturali bio-sperimentali e le scienze umane etico-antropologiche – per identificare le nuove forme di responsabilità dell'uomo nei confronti della vita. La bioetica ha dunque il compito di cercare risposte a quesiti delicati e complessi: è giusto sperimentare su embrioni umani o donare l'utero per la gestazione? Quali sono i dilemmi etici dell'eutanasia e del suicidio assistito? Ci sono limiti nell'applicazione dei trattamenti sanitari e nell'accesso alle cure? Domande che si moltiplicano, con riferimento alle tecnologie emergenti – le neuroscienze, la medicina di precisione, la correzione e il potenziamento genetico, l'intelligenza artificiale – e al mondo animale, all'ambiente, alle generazioni future. Riflettere su questi temi consente di partecipare al dibattito sociale attuale, interrogandosi sulla giustizia, sul senso e sul fondamento del valore della vita umana e non umana, sui confini della libertà e della responsabilità dell'uomo nei confronti degli altri e della natura.