Matematica e scienze

L'algebra, dai tempi della scuola, ci appare come una sequenza di problemi inutili da risolvere con simboli strani, applicando meccanicamente una serie di formule incomprensibili, filastrocche tanto strambe quanto brutte. Un gioco senza senso. Perfetta per un computer, ma non per un essere umano. E invece l'algebra simbolica è stata il primo linguaggio universale artificiale creato dall'uomo, seme e paradigma di tutti i linguaggi formali successivi, dell'analisi, della chimica e della fisica, della logica matematica, dei linguaggi algoritmici e di programmazione. È il linguaggio base di tutta la scienza da almeno due secoli. Tutto ciò che ci circonda è stato prima progettato con linguaggi algebrici. Il senso dell'algebra allora esiste, ben radicato nel profondo della capacità umana di rappresentare non solo le cose, ma anche la propria intelligenza. Il volume è arricchito da una postfazione di Gabriele Lolli.

Quando nel 1949 Wernher von Braun scrisse Das Marsproject, tradotta qualche anno più tardi col titolo, Project Mars: A Technical Tale, una missione con equipaggio su Marte era considerata pura fantasia, oggi, al contrario, solo pochissime persone negherebbe che sia possibile. Da allora l’uomo ha imparato molto su come vivere nello spazio e affrontare l’esplorazione del Pianeta Rosso. Le uniche ragioni per cui non l'abbiamo ancora fatto sono politiche ed economiche, certamente non tecniche. In questo saggio, l'autore elenca i problemi tecnici, medici e psicologici che attendono ancora una soluzione definitiva. Ricorda come la scelta del nucleare sia attualmente l'unica soluzione per ridurre i tempi di viaggio e spiega come l'utilizzo di un equipaggio tutto al femminile, sia la scelta migliore, rispetto all'uomo, per i voli spaziali interplanetari. Resta un solo punto senza risposta, un punto determinante, quello della vita. Troveremo la vita sul Pianeta Rosso? Sarà simile alla nostra? Sarà pericolosa? Potrebbe esser nata prima su Marte, e poi essere arrivata sulla Terra? Come potremmo reagire a una pandemia spaziale? Questi interrogativi si inseguono da decenni, ma forse, presto, potremo trovare delle risposte all’atavico dilemma umano: chi siamo, da dove veniamo e, soprattutto, dove andremo.

La storia di cui parla questo libro inizia con Sadi Carnot, un giovane ingegnere dell'École polytechnique di Parigi, che nel 1824 pubblicò a sue spese un libro dal titolo Riflessioni sulla potenza motrice del fuoco. È questo l'inizio della termodinamica. Ma si era anche all'inizio della Rivoluzione industriale e da allora innovazione tecnologica e innovazione scientifica hanno proceduto in parallelo, specchiandosi l'una nell'altra, e dando vita di fatto al mondo nel quale noi oggi viviamo. « Termodinamica è un nome terrificante per quella che forse è la teoria scientifica universale più utile che sia mai stata concepita», scrive Paul Sen. Spesso relegata alla descrizione delle macchine a vapore e dei frigoriferi, nelle pagine di questo libro la termodinamica in effetti appare molto più di questo. I tre concetti fondamentali che stanno alla base di questa disciplina, infatti - energia, entropia e temperatura -, rappresentano il nucleo teorico fondante di buona parte delle nostre conoscenze sul mondo fisico. L'epopea della narrazione di Sen, dopo Sadi Carnot, contempla i nomi dei grandi della scienza degli ultimi due secoli: James Watt, James Joule, lord Kelvin, Hermann von Helmholtz, Rudolf Clausius, James Clerk Maxwell, Ludwig Boltzmann, Albert Einstein, Emmy Noether, Claude Shannon, Alan Turing, Stephen Hawking... un pantheon di giganti che coi loro studi, le loro vite e le loro intuizioni hanno contribuito a cambiare radicalmente la nostra visione del mondo. È grazie a loro che sappiamo che esistono gli atomi, ne conosciamo il comportamento, sappiamo finalmente cos'è il calore (uno dei problemi centrali della scienza) e come si propaga; ma grazie alla termodinamica sappiamo anche cosa sono il tempo, l'informazione, la vita, l'intelligenza e persino i buchi neri dell'universo: ognuna di queste cose senza la termodinamica non avrebbero senso.

E se sott'acqua riuscissimo a parlarci e a sentirci? Sembra un'idea bizzarra, eppure nel «mondo del silenzio» i pesci comunicano fra di loro e ne hanno di cose da dirsi… Giovane scienziato e divulgatore dallo straordinario talento, Bill François ci accompagna in un'immersione nel «grande blu» abitato da due milioni di specie animali di cui conosciamo a malapena il dieci percento, dove incontreremo balene musiciste, merluzzi che hanno scoperto l'America, ascolteremo la voce del tonno rosso, impareremo a muoverci ordinatamente come le sardine, assisteremo alla crescita del cavalluccio marino e sentiremo l'eloquio delle capesante. Letto alla luce fluorescente delle meduse dai colori invisibili all'occhio umano, questo libro è un tuffo nelle profondità della scienza e della storia, dove le leggende più fantasiose appaiono più credibili di una realtà così sorprendente da sembrare incredibile. Miti, aneddoti e scoperte scientifiche navigano in perfetta armonia in questo racconto, che è un'immersione onirica e scientifica al tempo stesso, dove si impara che l'intelligenza umana è solo una tra le forme di intelligenza presenti sul nostro pianeta.

Cos'è la vita? Se cercate in un dizionario, noterete che le definizioni si mordono per così dire la coda, ricorrendo a espressioni come "esseri viventi", "organismi", "animali e vegetali". La scienza della vita, secondo JV Chamary, è "scienza di eccezioni", ed è per questo che è così difficile definire in maniera calzante cosa sia. Forse, allora, la soluzione ideale è descrivere i processi biologici fondamentali condivisi da tutte le forme di vita del pianeta (e chissà, forse anche da quelle del resto del cosmo), scegliendo come filo conduttore l'unica legge della biologia: l'evoluzione. Partendo dall'origine della vita, il libro descrive fenomeni biologici di complessità crescente, guidandoci in un percorso che va dalle unità elementari (i geni e le cellule) agli organismi multicellulari più complessi e si conclude con le popolazioni e la loro interazione con l'ambiente. La fine della storia, in realtà, è ancora da scrivere. L'ultimo capitolo del libro, dedicato alla biologia di sintesi, apre una porta sul futuro della biologia e della vita stessa. Homo sapiens si sta dimostrando l'unica specie capace di creare la vita da zero. Forse la risposta alla domanda iniziale non è più così lontana...

Giovanissima e già consacrata dal Nobel, la tecnica inventata da Jennifer Doudna ed Emmanuelle Charpentier consente di tagliare e cucire il DNA, riscriverlo, modificarlo a proprio piacimento. Con il suo aiuto possiamo silenziare un gene o inserirne uno nuovo, apportare ritocchi invisibili o progettare un nuovo organismo da zero, prendere in mano il destino della vita. Benvenuti nell'era di CRISPR. Questo strumento è stato paragonato a un coltellino svizzero multifunzione perché, pur essendo a buon mercato, è affilato, preciso, versatile. Ma assomiglia anche alla funzione «trova e sostituisci» dei programmi di videoscrittura, perché CRISPR è un comando programmabile per correggere i refusi del DNA. Tanto che si parla di «editing del genoma», anziché di ingegneria genetica. Tutto bene, quindi? Non proprio. Dalla pubblicazione della prima edizione di questo libro (2017) a questa nuova edizione accresciuta, le novità sono state molte. La più bella: assistere al successo (preliminare ma entusiasmante) della prima terapia genica a base di CRISPR su una donna affetta da una grave malattia. La più preoccupante: scoprire che le prime bambine con il DNA modificato prima della nascita sono venute al mondo senza le necessarie garanzie etiche e scientifiche. CRISPR, dunque, continua a sollevare problemi di fondamentale importanza. Come possiamo coglierne i frutti in termini di sostenibilità ambientale, progressi medici, nuove conoscenze, evitando i possibili abusi? Siamo tecnicamente e culturalmente pronti a correggere in modo ereditabile il genoma umano? Il dibattito è in corso, ci riguarda tutti, e per comprendere i termini di questa vicenda cruciale, il libro di Anna Meldolesi è lo strumento giusto.

Qual è il rapporto tra i dati della realtà e i concetti del linguaggio con cui cerchiamo di descriverla? Quali sono i fattori che determinano e influenzano la descrizione della realtà quando percepiamo qualcosa? In che modo è possibile categorizzare sempre di più la complessità della realtà? Queste domande - da sempre al centro della riflessione epistemologica - risultano quanto mai attuali alla luce delle risposte fornite dai recenti sviluppi dell'information technology e dall'approccio alla conoscenza basato sui big data.

Il più grande mistero di sempre, l'enigma del tempo, è stato come un quasar accecante per il creatore della Teoria della Relatività. In effetti, non v'è stato pensatore significativo, dall'antichità ai nostri giorni, che non abbia fatto del confronto con il mistero del tempo un momento essenziale del suo stesso filosofare. Già ai tempi di Plotino il problema del tempo era ritenuto "vecchio" e continuamente risollevato. Pensare il tempo è come arare il mare. Nonostante ciò il XX secolo ha conosciuto una definizione inedita e operazionale ad opera di Einstein, il quale spoglierà la nozione di tempo da ogni contenuto metafisico e lo renderà ontologicamente nullificabile. Ecco il verdetto nella nostra epoca: "il tempo non esiste". Eppure non sono mancati i pensatori che hanno tentato di nuotare controcorrente lanciando un guanto di sfida al "cronocida", al demolitore dell'assoluto. Questi momenti da brivido vengono qui raccolti, rendendo vivo e attuale il volto filosofico di ogni dissidente. Esso interessa gli esperti del settore, ma anche ogni mente indagatrice della verità storica. Il lettore interessato alle idee fondamentali della fisica e della filosofia troverà qui soddisfazione. Così come troverà la radice ultima della nostra Weltanschaaung contemporanea.

Uno straordinario repertorio fotografico delle meraviglie del Mediterraneo: oltre 2200 fotografie a colori che documentano oltre 1300 specie in ambiente naturale. Testi semplici che spiegano tutta la varietà degli organismi presenti, e informano sulle specie protette e quelle introdotte da altri ambienti. Un libro utile per i subacquei, gli studenti e per tutti coloro che amano il Mediterraneo.

Tutti i grandi protagonisti della storia della scienza hanno gualcosa in comune: un'ingenua, entusiastica curiosità, l'abitudine di osservare, la consapevolezza di non possedere a priori la verità. È l'atteggiamento dei "cercatori di meraviglia" che da sempre anima chi tenta di capire il mondo interrogando direttamente la natura (con risultati migliori dopo Galileo, grazie all'uso sistematico del metodo sperimentale). Per mostrare guesto approccio in azione, Amedeo Balbi, astrofisico e divulgatore, ha individuato sei grandi domande che potrebbe porre anche un bambino (La Terra si muove o sta ferma? Perché le cose cadono verso il basso? Cos'è l'elettricità? Cos'è il calore? A che velocità viaggia la luce? Di cosa è fatta la materia?) e racconta come nei secoli gli scienziati si siano cimentati a rispondere. Arriva così a intessere storie affascinanti come quelle di Faraday, il libraio che inventò la dinamo, o di Becquerel, scopritore della radioattività, o di Cavendish che "pesò la Terra", solo per citarne alcune. E, in tutto questo, ci dimostra che la scienza non è una materia fredda e asettica, ma un percorso appassionante fatto da persone in carne e ossa, innamorate dell'universo e con l'ossessione di capirlo.