Matematica e scienze

Il tempo non rappresenta solo uno dei grandi problemi aperti della fisica contemporanea, ma una possibile chiave per la comprensione della natura stessa della realtà. Oggi le più grandi menti della scienza sono impegnate a risolvere il problema del tempo, attraverso le teorie della cosmologia quantistica, i misteri dei buchi neri, i wormhole e gli esperimenti mentali sui viaggi nel tempo, l’enigma del Big Bang e dell’origine dell’entropia. Questo libro è un viaggio alle frontiere della ricerca sulla natura del tempo in compagnia di Marcel Proust e Albert Einstein, Henri Bergson e John Wheeler, Carlo Rovelli, Newton e Leibniz, alla ricerca del tempo perduto.

Per millenni l'universo è stato sinonimo della volta stellata che ci sovrasta e noi ne eravamo il centro. Con la modernità si sono sviluppate nuove idee, sono state intraprese molte strade e si è iniziato un cammino di osservazioni e mappature del cosmo, sempre più precise, che ha mutato la nostra comprensione del mondo. Con "L'esplorazione dell'universo", scritto da una protagonista assoluta della mappatura del cosmo, possiamo seguire le più importanti e affascinanti scoperte dell'astrofisica contemporanea. L'universo che conosciamo oggi non sta più fermo: è in accelerazione costante, contiene immensi buchi neri, riverbera di un'eco dell'esplosione che lo originò oltre 13 miliardi di anni fa, e forse è solo uno degli infiniti possibili universi. A complicare il quadro vi è la scoperta del fatto che ciò che vediamo rappresenta un misero 4% di tutto ciò che c'è, mentre il 96% restante è costituito di materia ed energia oscura, di cui sappiamo pochissimo Infine, abbiamo scoperto ormai centinaia di esopianeti, Terre orbitanti attorno a Soli lontani che potrebbero un giorno far svanire la nostra convinzione di essere soli nel cosmo. Solo la scienza, con tutta la sua provvisorietà e la sua incompletezza, ha potuto darci un quadro tanto grandioso.

Ogni pianta ha una storia. Il rabarbaro non cresce da sempre nei nostri orti, viene dal cuore della Cina e dal Tibet, e fu scoperto da Simon Pallas, inviato dall'imperatrice Caterina II a esplorare gli angoli più remoti della Russia. Il fiore più grande del mondo, la rafflesia, è una creatura vegetale fuori dal comune che prende il nome da sir Stamford Raffles, fondatore della città di Singapore. La peonia, scoperta nel giardino di un principe asiatico da un botanico eccentrico, Joseph Rock, meriterebbe un romanzo poliziesco. La sequoia della California ci porta nel Far West della corsa all'oro al seguito di Archibald Menzies, esploratore scozzese... "Le incredibili avventure delle piante viaggiatrici" racconta storie di piante che sono anche storie di cercatori d'oro verde, eroi di epoche passate, nomadi del sapere: il ginseng, la sequoia, l'hevea, il tabacco, le fragole, il rabarbaro, la peonia, il tè, il kiwi, la rafflesia indonesiana. Prefazione di Francis Hallé.

Uno dei grandi rompicapo della scienza contemporanea è spiegare come la vita sia emersa dalla materia inorganica. Possiamo affidarci esclusivamente al rigore della fisica e della biologia, com'è stato fatto negli ultimi decenni, nella convinzione che "là sotto" un insieme di leggi governa tutto ciò che accade nell'universo? Secondo Stuart Kauffman, personaggio chiave del Santa Fe Institute, il pensiero riduzionista ormai non basta: la vita che nasce e si evolve non è una macchina, e la sua creatività e fantasia ci impongono di guardarla in modo nuovo, come organismi, come totalità. Nessuna legge del moto, infatti, potrà mai rendere conto delle possibili configurazioni di una biosfera, e delle infinite interazioni tra gli esseri viventi che la popolano. Con "Un mondo oltre la fisica" Kauffman porta a compimento il suo trentennale studio sulle origini della vita, e ci propone un radicale cambiamento di visione del mondo.

È stato un pioniere del documentario naturalistico e uno dei massimi divulgatori scientifici a livello mondiale. Per più di 50 anni ha realizzato reportage di storia naturale trasmessi da numerose reti televisive. Anche Netflix celebrerà l'autore con un documentario sulla sua vita in uscita in autunno. David Attenborough è una star internazionale. Di quelle vere, che non fanno tanto parlare di sé ma che lasciano il segno quando aprono bocca. Il decano dei documentaristi, il grande divulgatore di scienza e natura, in questo viaggio nel tempo e nei luoghi simbolo ci racconta la sua vita di avventuriero, le bellezze del nostro pianeta e le trasformazioni avvenute nell'ultimo secolo o ancora in atto, causate dall'azione dell'uomo. L'inesorabile declino della biodiversità è la vera tragedia del nostro tempo. Il mondo naturale sta scomparendo. Le prove sono intorno a noi. C'è il rischio che il nostro silenzio e la nostra incuria ci portino dritti alla distruzione. Ma c'è ancora tempo per agire. C'è un'alternativa migliore alla catastrofe e Attenborough sembra conoscerla molto bene, grazie alla sua invidiabile esperienza sul campo. I prossimi decenni saranno l'ultima opportunità per costruire una casa stabile per noi e ripristinare l'ambiente ricco, sano e meraviglioso che abbiamo ereditato dai nostri antenati. È in gioco il nostro futuro sul pianeta, l'unico, per quanto ne sappiamo, in cui sia possibile la vita. "La vita sul nostro pianeta" è un coraggioso testamento per le generazioni di oggi e quelle future e per tutti coloro che vogliono preservare la bellezza di questo mondo. Oggi, ancora più di ieri, dopo la pandemia di Covid-19.

Il libro è il primo studio analitico dei legami organici che Galileo stesso istituiva tra la propria opera e il pensiero di Copernico. La tesi principale ivi svolta è che lo scienziato pisano vide nelle Rivoluzioni mutamenti concettuali così radicali e di tale ampiezza da assumerle come coordinate fondamentali entro le quali sviluppare una scienza matematizzata dei moti che unificasse in una medesima necessità razionale i fenomeni celesti e quelli osservabili sulla superficie della Terra, a complemento e integrazione della trattazione copernicana.

La lotta del gene è proprio quella della genetica per affermare il proprio oggetto, ma è la stessa dialettica delle definizioni confliggenti di gene nella storia della sua evoluzione semantica. Definizioni che, in ultima analisi, possono essere ridotte a due grandi gruppi: uno ne privilegia il significato come entità materiale, operazionale, strumentale e discreta situata sui cromosomi; l'altro la forma astratta, teorica, qualcosa su cui noi facciamo inferenze, ma che non possiamo sperimentare direttamente (Johannsen). Nella storia è sempre la stessa lotta che ritorna: entità astratta ed entità concreta, un certo «idealismo» e un certo «empirismo». Sia le definizioni più astratte che quelle più concrete risultano però incomplete, o complete solo per certi ambiti di studi, e «il gene oggi significa cose diverse in contesti differenti» (Carlson). Parliamo tuttavia sempre di concetti in divenire, in evoluzione, e avvalendoci di immagini come il caleidoscopio, e dei concetti di «struttura» e «norma di reazione», tentiamo di dipanarne la polisemanticità.

Achille Battaglia ci accompagna, novello Virgilio, non già nell’aldilà, ma nel mondo delle leggi fisiche e di alcuni dei più famosi paradossi della scienza e della matematica. Ci guida attraverso un semiserio percorso illustrato a tappe, dalla fisica di Aristotele ai sistemi di riferimento inerziali, alla legge di gravitazione universale, dalla relatività ristretta e generale ai buchi neri, all’entropia, al moto perpetuo, fino ai paradossi di Zenone, dei gemelli, del gatto di Schroedinger e dei viaggi nel tempo.

"Una teoria... forse non ancora provata è quella di vivere per più tempo... dalla nascita noi chiudiamo i nostri occhi il motivo perchè dobbiamo avere sonno? Non esiste ma è solo una abitudine... Il sonno è una cosa che ci fa indebolire perdiamo le forze. Il sole finisce il suo tragitto, il suo giro, questo secondo me non dovrebbe accadere... il sole dovrebbe esserci sempre; ma lo è nell'universo solo che sulla terra esiste giorno e notte invece in altri pianeti, il giorno è più lungo o più corto è un anno non è uno ma sono due o molti di più e così via... quindi noi non dovremo chiudere i nostri occhi perchè quando si chiudono entrano in un incantesimo chiamato sonno che non esiste è solo una cosa debole come una mela che cade quando è troppo matura, cioè dormire vuol dire in futuro morire ovvero, questo incantesimo ci fa non vivere per più tempo. Invece stare svegli non chiudendo gli occhi "il sole c'è sempre," sempre vita. Proviamo allora non dormire per sette giorni senza arrenderci avremo sofferenza, avremo debolezza, sappiamo se moriamo o restiamo in vita? Il nostro cuore ci da' l'avviso se noi moriremo o no...? Come? Sentendo che non c'è la facessimo più, avere una cosa tremenda e cercare aiuto da tutto."

1+1=2, che cosa c'è di più semplice? Si tratta della prima formula che tutti incontriamo a scuola, ma anche del primo paradosso della mente: quanto fa una pera più una mela? A che cosa è uguale? In una carrellata fantastica, tra gli antichi sistemi numerici e la logica della computer science, Barrow ci accompagna in una lezione di matematica, tra molti interrogativi e tante risposte, fino a riportarci all'apparente, irragionevole efficacia di questa «formula». Scoperta o invenzione? Rimane l'evidenza per cui modelli così semplici, come l'aritmetica, sono tanto ricchi e potenti da svelare la struttura dell'universo. Una struttura che, in un'ultima analisi, si fonda su 1+1 = 2.

La matematica non lascia indifferenti. Se ne può rimanere folgorati e innamorarsene follemente, oppure non sopportarla affatto, dichiarando, quasi come fosse un vanto, di non saperne nulla. È spesso considerata fredda e spietata e, nel migliore dei casi, viene vista come un male necessario per sviluppare una tecnologia o una teoria fisica e cercare di sondare, almeno superficialmente, gli immensi misteri della natura. Tuttavia, chi si addentra nei suoi meandri, superando la noia dei primi stucchevoli esercizi, è concorde nell'affermare che la matematica è bellezza, poesia e fantasia. Possiamo dire che gli oggetti matematici non solo hanno a che fare con l'arte, ma sono essi stessi opere d'arte. Certamente si tratta di un'arte difficile da visualizzare e da cogliere. In questo libro proveremo a raccontarne la limpida bellezza in sette semplici lezioni, attraverso metafore d'amore e morte, suggestioni calcistiche e meringhe sbriciolate tra insiemi infiniti, strutture algebriche, vettori, infinitesimi, funzioni, curve frattali, spazi geometrici e le loro svariate applicazioni.

"Cerco di fare il punto su quanto si conosce sulla natura della vita, sulla sua origine, sulla sua presenza altrove. Nel far questo sono in perfetta mala fede, perché credo di essere arrivato alla conclusione che la vita non esiste. Precisando: credo che da un punto di vista formale sia sostanzialmente impossibile definire la vita in modo rigoroso, e che la distinzione tra vivente e non-vivente sia un artificio causato dalla asimmetria della nostra posizione di Osservatori interessati. Essendo Osservatori dall’interno il nostro sguardo non può arrivare molto lontano. Mi occupo quindi di distinzione tra vivente e non-vivente, di definizione della vita, di origine della vita, della vita altrove, del rapporto tra le forme di organizzazione basate sulla purezza e l’ordine (cristalli) e quelle basate sul disordine apparente e auto-programmato (vita). Lo scopo è cercare di guardare me stesso in prospettiva. Giunti a un certo punto della propria esistenza ragionare su questo argomento sia ineludibile. Ho cercato allora di dare un po’ d’ordine nei dati che la scienza contemporanea ha raccolto e interpretato provando a immettere un po’ di logica in un argomento squisitamente esistenziale."