Matematica e scienze

L’analisi multidimensionale dei dati è forse oggi il modo più comune per investigare empiricamente sui fenomeni reali, quando vengono studiati attraverso informazioni quantitative e/o qualitative. Queste ultime possono essere espresse in forma numerica o codificata o direttamente in linguaggio naturale, rispettivamente attraverso grandezze, dati categoriali o dati testuali. Elaborare tali informazioni implica costruire strategie di analisi, componendo in un percorso pertinente di studio un insieme di strumenti e tecniche, all’interno di metodi prescelti, al fine di ricavarne qualche modello di comportamento che tenda a una rappresentatività più generale del caso esaminato. La trattazione scelta dall’autore è volutamente trasversale rispetto sia al tipo di dati sia al tipo di elaborazioni. L’ambito è quello dei metodi statistici a carattere esplorativo, come le analisi fattoriali - utili alla costruzione di indicatori complessi e di graduatorie multidimensionali - e le analisi di classificazione automatica delle unità statistiche, utili alla costruzione di tipologie. Un’attenzione particolare è riservata anche ad alcune nuove frontiere fra gli strumenti della ricerca statistica, come l’analisi dei dati testuali, il confronto di studi con tecniche multiway, il trattamento grafico dell’informazione, nonché ai meccanismi dell’interpretazione del risultato. A tal fine, alcuni casi di studio sono trattati ad hoc con più tecniche e illustrati a partire dagli output del software statistico utilizzato.

Negli ultimi anni, buona parte delle ricerche di fisica teorica e di fisica sperimentale si è concentrata sui buchi neri; ne sono un esempio la cosiddetta fotografia di quello che si trova nel cuore della galassia Messier 87 o la rilevazione delle onde gravitazionali causate dalla fusione di due di essi. Ciò porta a riproporre alcune domande fondamentali: qual è la loro natura? E, di conseguenza, come conciliare meccanica quantistica e relatività generale? Le risposte portano a sorprendenti conclusioni, che vanno al di là della fisica stessa e toccano importanti questioni filosofiche e concettuali riguardanti la natura della realtà che ci circonda. Il volume introduce ai paradossi dei buchi neri, con particolare attenzione al cosiddetto paradosso dei firewall, e ne studia la soluzione. L’inaspettata conclusione è che i buchi neri violano il principio di località caro ad Einstein: il loro interno e il loro esterno non sono sistemi distinti.

Una riflessione, questa, che fa seguito al nostro "La ragione sommersa", comparso anni fa nella stessa collana. L'intento, ora, non è solo di un approfondimento, ma anche di uno sguardo su una prospettiva più ampia: interrogarsi su quale immagine si addica alla scienza, immergendosi nella storia della scienza per cercare di delinearne un profilo. Questo porta non solo a riflettere criticamente sullo scarto che la separa dall'immagine volgare dominante, ma anche a percepire un'immagine ideale conforme a una prospettiva etico-culturale più accorta, per una scienza più autoconsapevole di cui vorremmo beneficiasse la nostra civiltà. Non solo, la scienza troppo spesso non sembra adeguatamente cosciente di se stessa, confinata in una realtà tutta operativa, dimentica di una ragione più profonda su cui poggia e si sorregge, secondo l'immagine dell'iceberg sottostante alla superficie. Ma anche, occorre riconoscerlo, la scienza spesso non sa collocarsi. Sembra dominante l'immagine di una scienza dimentica di abitare, abitare la città dell'uomo. La scienza non è una monade, ma simile a una pianta con radici e frutti, è aperta a scambi in uscita e in ingresso con la cultura umana. Occorre la coscienza ecologica di appartenere a un sistema culturale per aprirsi a prospettive di ricerca di senso, a problemi di valori, a interrogativi di natura etica. Senza questo, la trasformazione del mondo operata dalla scienza rischia di incoraggiare una manipolazione ubbidiente a un paradigma tecnocratico. È urgente allora perseguire l'ideale di una scienza aperta, responsabilmente orientata a umanizzare la nostra civiltà.

Un viaggio alla ricerca di Atlantide, ma anche un viaggio nella memoria dell’autore, tra romanzi, cinema e fumetti, ricerche storiche e indagini scientifiche, miti, metafore e utopie. Per scoprire che, forse, Atlantide non va cercata nel passato, ma deve essere costruita nel futuro.

Perché è importante andare su Marte? Perché la scoperta, l’avventura, la sfida sono insite nel destino dell’uomo, il viaggio è una costante dell’esperienza umana e la ricerca di altre forme di vita non è altro che una delle possibilità per avere dal futuro risposte sul passato. Scenderemo su Marte e diventeremo “marziani” per avere risposte, poiché anche la più straordinaria invenzione non potrà mai sostituire il fattore umano e l’atto di piantare fisicamente una bandiera. Lo faremo perché il Pianeta Rosso è speculare al Pianeta Azzurro, non così alieno, ma simile a noi, e perché insieme alla Luna potrebbe dare al genere umano l’opportunità di sopravvivere attraverso insediamenti e colonizzazioni, terre promesse e future migrazioni.

Il libro offre una nuova interpretazione dell'"evoluzione" di cui Darwin fissò le basi. Tramite un'approfondita analisi delle ricerche scientifiche, gli autori mettono in discussione l'interpretazione di una evoluzione della vita basata solo sulla lotta per la sopravvivenza. Carlo Bellieni evidenzia, con molti esempi della vita biologica, che invece l'ambiente ha un ruolo attivo nell'introdurre delle modificazioni nelle forme di vita. Lourdes Velazquez, analizza il fenomeno dell'evoluzionismo sociale, che applica al mondo civile le teorie evoluzionistiche sostenendo il diritto dei popoli forti a prevalere sui popoli deboli.

Il cervello è l’organo in grado di invecchiare meno di tutti gli altri. Meno del fegato, della pelle o del cuore. Prendercene cura è la nostra unica opportunità di estendere la giovinezza, di assaporare a lungo la vita e di salvaguardare allo stesso tempo la salute del corpo. Come racconta in questo libro Michela Matteoli, tra i neuroscienziati italiani più riconosciuti a livello internazionale, il cervello ha un punto di forza: la plasticità, cioè la proprietà di modificare se stesso e di autoripararsi. È il motivo per cui può evolversi nel corso dell’intera esistenza, espandendosi, letteralmente, e costruendo nuovi collegamenti tra i neuroni. Un talento unico. In dieci lezioni facili di neuroscienze, l’autrice guida i lettori alla scoperta delle grandi potenzialità della nostra mente, ma anche del nemico principale del sistema nervoso: l’infiammazione cronica, che provoca invecchiamento precoce e innesca patologie come l’Alzheimer, il Parkinson e la depressione. Gli scienziati sono concentrati nella ricerca di metodi che contrastino la neuroinfiammazione e, per prevenire e rallentare i suoi danni, è possibile adottare protocolli di prevenzione, com’è quello dell’Istituto di Neuroscienze del CNR, diretto da Matteoli. Il talento del cervello vuole essere un percorso per comprendere alcune delle funzioni cerebrali più straordinarie e per indicare a tutti come adottare le strategie che preservano le capacità cognitive, dall’alimentazione al relax. Prima si comincia, meglio è. «Il nostro cervello non vola da solo» scrive la scienziata. «L’ambiente esterno, le molecole infiammatorie nel nostro sangue o i batteri del nostro intestino lo plasmano e lo modificano, e il nostro cervello risponde. Risponde in tono sommesso o ad alta voce. Ma risponde sempre.» Il libro fa parte della collana Scienze per la vita, ideata e diretta da Eliana Liotta.

Che cosa significa essere intelligenti? In che modo le cellule del nostro cervello danno origine alla comprensione del mondo? Come viene trasformata la percezione dei sensi in conoscenza? La verità è che non lo sappiamo. Per quanto si parli costantemente degli enormi progressi delle neuroscienze, abbiamo ancora più domande che risposte. Jeff Hawkins ha trascorso quasi vent’anni provando a colmare questa lacuna e, come spesso succede per le grandi scoperte, si è accorto che è sufficiente cambiare il nostro approccio per farci sorprendere dalla realtà. La sua Teoria dei mille cervelli, esposta qui per la prima volta, nasce infatti da una nuova prospettiva sulla neocorteccia. L’intuizione chiave riguarda le sue unità di base, chiamate colonne corticali, che imparano singolarmente un modello del mondo e lo tengono in continuo aggiornamento. All’interno della scatola cranica non c’è però una sala di controllo che decide a quale singolo modello dare ascolto: la nostra percezione è un consenso che le colonne raggiungono votando. Una vera e propria democrazia di neuroni nella testa. Ma Hawkins, ingegnere oltre che neuroscienziato, fa un passo in più: una volta che abbiamo capito davvero come funziona il cervello, sarà più facile costruirne uno. Combinando le neuroscienze con uno studio ambizioso sullo sviluppo delle intelligenze artificiali del futuro, “Mille cervelli in uno” annuncia una vera e propria rivoluzione nel modo di avvicinarci alla conoscenza, umana e artificiale. È un libro che pensa in grande, in tutti i sensi.

Il volume è un'introduzione alla statistica matematica per gli studenti che si preparano a diventare scienziati dei dati. Presenta in modo approfondito gli argomenti di scienza statistica con cui ogni scienziato di dati dovrebbe avere familiarità, comprese le distribuzioni di probabilità, i metodi statistici descrittivi e inferenziali, e la modellazione lineare. Il libro presuppone la conoscenza del calcolo di base, in modo che la presentazione possa concentrarsi sul "perché funziona" così come sul "come farlo". Rispetto ai tradizionali libri di testo di "statistica matematica", tuttavia, il libro ha meno enfasi sulla teoria della probabilità, dedicando maggiore attenzione all'uso del software per implementare i metodi statistici e condurre simulazioni per illustrare i concetti chiave. Tutte le analisi statistiche nel libro usano il software R, con un'appendice che mostra le stesse analisi con Python.

Angelo Messedaglia fu uno dei maggiori economisti dell'Ottocento italiano, il primo a pensare a un piano organico di studi politico-amministrativi, introducendo a quelle che poi saranno le facoltà di Scienze politiche. Si ripropone qui una nuova edizione della Teoria della popolazione, principalmente sotto l'aspetto del metodo, saggio su Malthus del 1858, unitamente a Della scienza nell'età nostra. I due scritti descrivono il percorso scientifico di uno studioso del quale si può apprezzare la vitalità di un metodo capace ancora oggi di dire molto alla scienza e alla prassi scientifica.

La realtà non è come sembra, ma se siete disposti a mettervi in viaggio per cercarla, questa è la guida giusta che vi spiegherà in che modo i migliori strumenti mai inventati ci permettono di vedere le cose come sono realmente. Viaggiando nel tempo e nello spazio, nel nostro corpo e nel nostro cervello, vedremo fino a che punto le emozioni, con la loro forza incredibile, plasmano la nostra visione della realtà, e in che modo ci inganna la mente. Insieme, tutte queste storie compongono la storia più grande di tutte: quella di una specie di scimmie quasi glabre che con la loro eccezionale curiosità innata hanno deciso di non accontentarsi delle cose così come appaiono e hanno cominciato a studiare la struttura dell'universo e di tutto il suo contenuto. Il genetista Adam Rutherford e la matematica Hannah Fry sono gli investigatori scientifici, alle prese con alcune domande davvero sconvolgenti: da dove viene il tempo? Esiste il libero arbitrio? Il mio cane mi ama? Perché gli animali hanno le dimensioni che hanno? Esilaranti note a margine presentano memorabili stranezze scientifiche e clamorosi intoppi e fallimenti (lumache ipnotizzate, formiche di dimensioni umane e il tempo medio che la maggior parte degli animali impiega per evacuare la vescica). Al tempo stesso rigorosa e giocosa, questa Guida definitiva a (quasi) tutto racconta la storia della scienza – storie di inciampi e passi falsi, errori ed ego, duro lavoro, incidenti e alcune decisioni davvero sbagliate – che ha creato la somma totale della conoscenza umana. Una celebrazione della stranezza del cosmo, della stranezza degli esseri umani e delle gioie e follie della scoperta scientifica.