Matematica e scienze

Questo volume è rivolto agli studenti di ingegneri della Grandes Ecoles ma anche a studenti di matematica, fisica e informatica.

Da poco più di una decina di anni gli scienziati sono in grado di studiare il mondo microbico finora inesplorato. Le comunità microbiche che co-abitano dentro e attorno a noi esseri umani compongono il ‘microbioma’, che si è scoperto avere un grande impatto sia sulla nostra salute che su quella dell’ambiente. Roberta Raffaetà si occupa delle intersezioni tra antropologia medica, antropologia della scienza e antropologia ambientale e in questo suo nuovo volume illustra come gli scienziati esplorano questo mondo microbico tra biologia, medicina e informatica, attraverso avanzate tecnologie di sequenziamento, big data e sistemi di intelligenza artificiale. In questo processo, biologia, medicina, informatica e antropologia si riconfigurano nel loro incontro e ciò porta a riconsiderare cosa significhi essere umani e il nostro ruolo in un mondo che esiste e persiste grazie, e soprattutto, ai microbi.

Un libro che parte dalla A di Abel - talentuoso matematico norvegese dalla vita leggendaria - per finire con la Z di Zero assoluto, ovvero l'appassionante sfida, tuttora in corso, di raggiungere il limite ultimo nella scala delle temperature. Ogni lettera dell'alfabeto tocca una tappa di un suggestivo viaggio lungo i sentieri della scienza, durante il quale il lettore incontrerà numerosi personaggi eccentrici: l'astronomo francese che rischiò la pazzia pur di rincorrere i passaggi di Venere; il fisico italiano che, per l'orrore della prima bomba atomica, abbandonò lo studio dei nuclei per dedicarsi ai trilobiti del Cambriano; l'astrofisico indiano che intuì per primo il destino ultimo delle stelle; la studiosa francese costretta a nascondersi dietro un nome maschile per pubblicare i suoi lavori fondamentali sui numeri primi. E tanti altri ancora, scienziati di fama o sconosciuti ai più, macchiette sui generis o ambiziosi ricercatori tutti d'un pezzo. Ventisei storie brillanti, originali, intriganti e a tratti emozionanti, che svelano lo spirito più autentico del mondo della scienza.

Nell'era della super¬ficialità dell'informazione, in cui imperversano le fake news e al ragionamento critico si antepongono presunzione e ignoranza, la scienza sembra essere sotto attacco. Ma non è che un paradosso, perché mai come oggi la ricerca scienti¬fica è stata così forte e af¬fidabile. Edoardo Boncinelli e Antonio Ereditato, due scienziati italiani in prima linea nei rispettivi campi di indagine - la genetica e la ¬ fisica delle particelle -, ci raccontano che la scienza è bellezza, creatività, gioia della ricerca e della scoperta. È indagare e comprendere i misteri della natura, è lo sforzo di evocare nelle nostre menti l'universo intero. In fondo, la scienza è un gioco. Un gioco intellettuale e materiale, faticoso eppure attraente, in cui si procede per tentativi ma secondo regole ferree, in cui ogni conclusione è sempre provvisoria e il rincorrersi virtuoso tra teorie e osservazioni porta a risultati sorprendenti. E non sono soltanto le applicazioni della ricerca scienti¬fica a cambiare il mondo in cui viviamo e il nostro modo di pensarlo; è l'atto stesso del ricercare che lo modi¬fica, introducendo novità e trasformazioni di ogni tipo. "L'in¬finito gioco della scienza" ci svela che il potere della scienza è proprio questo: la capacità di plasmare la realtà e di partecipare alla sua costante ricreazione. Una partita che Boncinelli ed Ereditato ritengono troppo emozionante per essere abbandonata: si resta in campo, quindi, a giocare il fantastico e in¬finito gioco della scienza.

Il più grande mistero di sempre, l'enigma del tempo, è stato come un quasar accecante per il creatore della Teoria della Relatività, Albert Einstein. 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, dunque, 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 "cronicida", al demolitore dell'assoluto, indicando che il tempo non è un'illusione, il tempo è reale. 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.

Questo libro è la storia di come la cultura scientifica stia permeando la cultura umanistica, sapendo che il futuro ha bisogno di entrambe. Vittorio Capecchi, sociologo, intervista Massimo Buscema, tra i maggiori esperti d'intelligenza artificiale. Viene delineato un affresco della forza pervasiva dell'intelligenza artificiale in diversi campi: linguistica, economia, matematica, antropologia, medicina, sociologia, filosofia, psicologia, criminologia e religione. Non si parla dell'intelligenza artificiale oggi di moda (IoT), ma di quella che guarda alla scienza mantenendo sullo sfondo la tecnologia. È un libro controcorrente. Non racconta come il frigorifero parli con il supermercato per fare la spesa, ma tenta di spiegare come “rendere automatico il pensiero”, perché solo attraverso questo tipo di riflessione è possibile far comunicare fra loro “le cose”, dotandole di un qualche grado d'intelligenza. Buscema afferma: “Il pensiero non sembra avere una massa, è invisibile anche a ciò che ci sembrava invisibile. Eppure, anche senza massa, i pensieri si attraggono tra loro. […] L'intelligenza artificiale mira a […] catturare il nocciolo duro di ciò che completa il mondo della materia”. Il libro racconta anche la storia di un centro ricerche, il Semeion, attraverso gli occhi di coloro che lo frequentano e l'hanno fatto esistere, un piccolo miracolo italiano che dura da 35 anni.

Questo libro nasce dall’idea che il legame tra arte e scienza, da più parti opportunamente interpretato come tratto distintivo della cultura europea del Rinascimento, sia il risultato di una visione condivisa della “verità della forma”: la matematica interpreta la bellezza della natura, la natura incarna la bellezza della matematica. Attraverso la riflessione critica sui modi e le finalità della rappresentazione artistica si precisa il compito di definire modi e finalità della rappresentazione scientifica, di edificare una scienza matematica della natura. Se la prospettiva dei pittori mostra l’opportunità di definire un piano che intercetti l’immagine visiva, separando l’occhio che vede dall’oggetto osservato, per Leonardo il pittore deve “diventare mente della natura stessa e farsi interprete tra natura e arte”. L’indagine condotta nel presente volume non segue la storia della filosofia della natura né intende offrire un ulteriore approfondimento nell’analisi del rapporto tra la cultura del Rinascimento e l’origine della scienza moderna, ma si concentra su alcuni motivi che hanno contribuito alla formazione dell’ideale scientifico di Leonardo e sui riflessi di questo ideale nelle trasformazioni dell’immagine fisica del mondo. Contempla un duplice obiettivo: mettere in risalto una correlazione prospettica Leonardo-Leibniz, tra geometria naturale e creatività matematica, e sensibilizzare lo sguardo ai caratteri di un’armonia universale che dalla mente della natura si trasmette all’arte della scienza.

Come affrontano le diverse specie animali il compito principale della vita, ch'è la vita stessa? Con quali mezzi, strategie, comportamenti danno alla luce ed eventualmente nutrono, difendono e accompagnano fino all'autosufficienza i nuovi individui e in qual modo si assumono, o eludono, gli oneri che tutto ciò comporta, magari lasciandone addirittura il carico a una specie aliena; e come si distribuiscono, o non si distribuiscono, il lavoro fra maschi e femmine? Partendo dalle specie a noi più vicine, gli animali d'affezione il cui ruolo nelle società contemporanee sta sempre più crescendo, l'autrice, con un linguaggio colloquiale dietro cui s'intravvede una poderosa frequentazione scientifica, allarga poi lo sguardo alle specie meno familiari, svelandoci quale irriducibile fantasmagoria di comportamenti animi ogni giorno quello che un importante genetista ha definito il benevolo disordine della vita.

Il volume è stato realizzato allo scopo di far conoscere le specie coltivate e alcune specie spontanee presenti nelle coltivazioni. Pensato per gli studenti, il volume si caratterizza per l’approccio semplice e concreto, si compone di una parte generale in cui è descritta la morfologia e in parte l’anatomia dei vari organi della pianta e di una parte speciale dedicata alla caratterizzazione delle famiglie botaniche e delle specie di maggior interesse agrario. Il tutto è corredato da figure esplicative.

L'entanglement quantistico che, dopo il teorema fondamentale di Bell, è stato provato sperimentalmente, ci indica che a livello profondo la realtà è non locale. Questo implica d'altra parte che lo spazio tempo non è fondamentale. Il libro, che è focalizzato sull'entanglement, dopo avere introdotto proprietà essenziali della teoria dei quanti e le caratteristiche dell'entanglement, mostra alcune sue conseguenze per la fisica fondamentale. La prima è che l'entanglement ci suggerisce una oggettiva direzione del tempo. La seconda è una relazione profonda tra entanglement e gravità.

Questo testo nasce con l'obiettivo di aiutare lo studente nella transizione fra i concetti teorici e metodologici dell'inferenza statistica e la loro implementazione al computer. La prima parte del testo è infatti focalizzata principalmente su esercizi da risolvere con carta e penna, in modo da far applicare nozioni derivanti da lemmi e teoremi; mentre la seconda parte del testo è costituita da laboratori, in cui si propone sia l'implementazione manuale di algoritmi, sia l'apprendimento di built-in tools per un'analisi efficiente di dataset derivanti da problemi reali. Per ottimizzare la fruizione degli argomenti sviluppati, e per accompagnare il lettore nello studio, il testo è organizzato in capitoli, ciascuno dei quali composto, a sua volta, da una prima parte introduttiva, in cui vengono richiamate le basi teoriche dell'inferenza statistica, e da una seconda parte di esercizi, corredati di un esaustivo svolgimento su carta e, se opportuno, su software. Il testo è rivolto agli studenti dei corsi di laurea di primo livello di statistica, matematica, ingegneria e per i corsi di secondo livello in Data Science.