Matematica e scienze

Se chiedete a un ingegnere informatico che cosa siano gli esperimenti e come vengano condotti nella sua disciplina, quasi certamente vi risponderà che si tratta di procedimenti per testare ipotesi. Molto probabilmente risponderà anche che i principi sperimentali, come per esempio la ripetibilità e la riproducibilità, sono essenziali per rendere l'ingegneria informatica una scienza a tutti gli effetti e avvicinarla agli standard di rigore delle scienze naturali. Questo libro indaga come nella realtà sono condotti gli esperimenti nelle discipline dell'artificiale, concentrandosi in particolare su alcuni ambiti dell'ingegneria informatica, come l'intelligenza artificiale e la robotica autonoma. Da un'analisi approfondita emerge che la pratica e gli obiettivi sperimentali di queste discipline sono assai diversi da quelli delle scienze naturali. Ecco perché occorre ampliare la visione tradizionale di esperimento, proponendo l'idea di esperimento esplorativo.

Mettetevi comodi nella vostra miglior poltrona e lasciate che Charles Antoine vi accompagni tra le pieghe di un mondo bizzarro e incredibile, ancora poco conosciuto. Dopo Einstein, Erwin Schrödinger è stato l'altro scienziato centrale nella storia del Novecento, una figura - a suo modo - emblematica. Colonna portante della meccanica quantistica, l'opera di Schrödinger è presente nella nostra quotidianità ben più di quanto si pensi: dagli smartphone ai GPS fino alla diagnostica medica per immagini. Questo libro illustra il mondo bizzarro della fisica quantistica, infinitamente piccolo e incredibilmente intrigante. Ma attenzione: arrivati alla fine non vedrete più il mondo con gli stessi occhi.

Lo studio delle particelle subatomiche dalla seconda metà del 1900 a oggi ha permesso di capire quali siano i costituenti elementari della materia e di cercare di spiegare come, partendo da un istante iniziale si sia formato l'Universo che osserviamo oggi. Questi risultati si sono ottenuti con esperimenti di incredibile complessità ispirati da intuizioni teoriche che hanno profondamente accresciuto la conoscenza delle leggi di natura. Ciò che risulta da questi studi è un Universo incredibilmente ordinato pur nella sua straordinaria complessità, retto da leggi immutabili che sembrano le più adatte a permettere la nostra stessa esistenza.

La nostra storia risale a diversi milioni di anni fa, ma è solo da poco che sappiamo che i primi esemplari di Homo sapiens vivevano sulla Terra già 300.000 anni fa. E, allora, non erano i soli umani a popolare la Terra. Chi erano questi altri uomini? Quali erano i loro rapporti con l'Homo sapiens? E quali tracce abbiamo conservato di quel nostro lontano passato? Mettetevi comodi nella vostra miglior poltrona e lasciate che Jean-Baptiste de Panafieu vi racconti l'incredibile storia delle nostre origini; fatevi guidare, pagina dopo pagina, alla scoperta dei nostri antenati.

I polli cresciuti all'aperto sono più felici? Che cosa sognano i cani? Quale senso del tempo ha una farfalla? Con la stessa capacità di incuriosire con cui aveva descritto il linguaggio segreto degli alberi e grazie alla quale avevamo scoperto come le piante parlano, comunicano e si aiutano a vicenda, Peter Wohlleben rivolge ora la sua attenzione agli altri abitanti della foresta: gli animali. Scopriamo uccelli come il corvo imperiale, capace di provare amore e rimanere fedele al proprio partner per tutta la vita; ci accorgiamo, con un po' di stupore, che alcuni animali hanno una consapevolezza emotiva della morte, come le ghiandaie della Florida che compiono una veglia funebre di due giorni alla scomparsa di una di loro; e quasi ci commuoviamo leggendo della straordinaria empatia degli scimpanzé, capaci di adottare cuccioli orfani per proteggerli dai predatori. Peter Wohlleben sfata pregiudizi – la storia del lupo cattivo, della capra stupida o del cerbiatto timido – e ci invita a riflettere sulle conseguenze del nostro comportamento quotidiano, rendendo pagina dopo pagina sempre più evidente perché un atteggiamento attento nei confronti degli animali è un bene per noi umani e per il futuro dell'intero pianeta.

Siamo affascinati dalle geometrie illusorie sulla coda di un pavone, ci perdiamo scrutando le ali variopinte delle farfalle, la forma bizzarra dei pesci abissali ci suscita stupore. Ma che significato hanno, in realtà, le meravigliose creazioni del regno naturale, gli ornamenti sul corpo degli animali, i suoni che emettono e la varietà di colori e forme che li rendono peculiari? Come si originano, a chi e a che cosa servono? Christiane Nüsslein-Volhard ci introduce ai misteri dell'evoluzione spiegandoci passo dopo passo le tappe della vita. Un viaggio esotico che ci porta sul fondo dei mari, a contatto con i colori sgargianti del pesce zebra, o nelle foreste, seguendo gli imponenti palchi di corna dei cervi. Scopriamo così che il piumaggio degli uccelli serve durante il corteggiamento, che il mimetismo dei camaleonti aiuta nella caccia, che i motivi sul manto dei mammiferi segnalano la posizione sociale all'interno del branco. E infine troviamo che i processi con cui si formano peli, scaglie, squame e penne degli animali sono simili ai metodi utilizzati nell'arte umana: un'unione di biologia ed estetica che grazie all'osservazione delle altre specie racconta molto della nostra. "L'incanto degli animali" interroga il libro della natura e mette in discussione le certezze del nostro sguardo, facendoci riflettere su ciò che consideriamo gradevole o ripugnante, affascinante o respingente, e schiudendoci i segreti delle bizzarrie animali che abbiamo sempre visto nei documentari o durante le nostre passeggiate nei boschi. Becchi, carapaci, code, nervature di mille colori: la natura ci parla; sta a noi cogliere l'intimo significato di quanto ci dice.

Quando nel 1979 scrisse il suo primo libro su «Gaia» — la Terra interpretata come un organismo vivente in grado di autoregolarsi — James Lovelock approdò sulle pagine dei giornali di tutto il mondo. L'ipotesi, così radicale e dirompente, sembrò a molti un'idea assurda e ben poco scientifica ma, dopo decenni di accesissime discussioni, è diventata ormai un concetto saldamente attestato, sia nell'ambiente scientifico sia nel pensiero comune. Oggi James Lovelock festeggia un secolo di vita e sembra tutt'altro che rassegnato a farsi da parte. In "Novacene" affronta infatti due dei temi più attuali, inquietanti e complessi della contemporaneità: il nostro rapporto con le macchine intelligenti e il destino della Terra. Secondo Lovelock, l'Antropocene — l'era geologica in cui la nostra specie si è dimostrata un fattore critico per l'intero pianeta — farà presto spazio all'età successiva, il «Novacene», quella della collaborazione tra l'uomo e le macchine. Nuovi esseri prenderanno forma dall'intelligenza artificiale che noi abbiamo progettato. Penseranno 10000 volte più velocemente dell'uomo e ci guarderanno forse con la stessa condiscendenza con cui noi guardiamo le piante. Eppure — e qui sta il guizzo del pensatore di genio — tutto questo non si trasformerà in un incubo alla Terminator o alla Matrix, perché questi esseri iperintelligenti sapranno (anche meglio di noi) di essere totalmente dipendenti dal buon stato di salute del pianeta: Come noi, anche le macchine avranno bisogno del sistema regolatore di Gaia per sopravvivere, e dal momento che Gaia dipende dalla vita organica, sarà loro interesse preservarla. C'è di più: il Novacene potrebbe essere addirittura l'inizio della conquista dell'intero cosmo da parte di un'intelligenza diffusa. L'alba di un nuovo universo.

Chi sono gli scienziati che hanno rivoluzionato la storia dell'umanità? Erano davvero dei "geni"? Barbascura X non ha dubbi al riguardo: non solo non lo erano, ma a ben vedere erano anche degli idioti. Pochi sanno delle boiate dette da Democrito, delle folli pratiche alchemiche di Newton, di quante idee si sia fatto fregare quel sociopatico di Tesla o di quanti sbagli abbia commesso Einstein. Quelli che definiamo geni non sono altro che esseri umani appassionati, instancabili ricercatori di conoscenza, con alle spalle un quantitativo inimmaginabile di errori. Semplici esseri umani, a volte fortunati, a volte approfittatori, altre volte "proprio scemi", tutti con sconvolgenti scheletri nell'armadio. Barbascura X non sale in cattedra, ma con comicità, sarcasmo e irriverenza, vi porta in un viaggio derisorio attraverso le idee di sei grandi menti della storia.

I fenomeni della natura e la natura dei fenomeni; questo l'oggetto di studio della regina delle scienze: la fisica. Vista talvolta con timore dai neofiti, tanto per la necessità di formulazioni matematiche quanto per le sue spiegazioni spesso contrarie al "senso comune", in queste pagine è restituita al lettore con chiarezza espositiva e con l'ausilio di numerose immagini, limitando al minimo indispensabile i termini tecnici e proponendo una panoramica su tutte le sue principali tematiche: la meccanica, i fluidi, la termodinamica, le onde, l'elettromagnetismo, la relatività, la meccanica quantistica.

Scrutare l'immensamente piccolo, esplorare il microcosmo brulicante di particelle dalle dimensioni infinitesime, distinguerne strutture e configurazioni, osservarne i comportamenti, studiarne la composizione interna e, infine, constatare le inimmaginabili forze attrattive e repulsive che possono sprigionare quei minuscoli mattoni costituenti la materia inanimata e vivente. Tutto ciò sarà possibile grazie a queste pagine fittamente illustrate che, oltre a presentare un completo resoconto delle caratteristiche e delle proprietà di tutti i centodiciotto elementi chimici, ripercorrono con semplicità, non soltanto le principali leggi della chimica a oggi accertate, ma anche la sua storia millenaria.

Incendi causati dalle pareti a specchio dei grattacieli, impianti radar in tilt, edifici che tremano perché al dodicesimo piano qualcuno fa esercizio sulle note di The Power, ponti che oscillano più del dovuto, sistemi informatici destinati a fermarsi il 19 gennaio 2038, atleti di tiro a segno che non si presentano alle Olimpiadi, jet militari offerti in regalo a un trentesimo del loro valore con i punti della Pepsi. Cosa può causare tutto ciò, scatenando disastri o andandoci quantomeno molto vicino? Semplice: degli errori matematici. Anche se per natura abbiamo una certa comprensione della matematica basilare, ci riscopriamo parecchio stupidi quando si tratta di quella formale, sviluppata a partire dalle nostre conoscenze intuitive. Non veniamo al mondo con la capacità innata di gestire frazioni, numeri negativi o logaritmi; a scuola impariamo - lentamente e a fatica - a superare questi limiti, ma appena smettiamo di usare certi concetti il nostro cervello torna alle «impostazioni di fabbrica». Il problema è che il mondo moderno è interamente costruito sulla matematica: ingegneria, informatica, finanza, medicina le nostre esistenze scorrono immerse nei numeri e nelle loro applicazioni. Di solito non ce ne accorgiamo, perché tutto fila alla perfezione e la matematica fa egregiamente il suo lavoro dietro le quinte della nostra quotidianità. Talvolta, però, un intoppo più o meno grave ci ricorda che le nostre vite possono cambiare in modo drastico per un banale errore di calcolo. Spaziando dagli antichi egizi a Bill Gates, dalla birra agli iPhone, Matt Parker ci mostra come sviste in apparenza innocue possono avere effetti bizzarri o catastrofici. Tra sfide logiche, battute sul codice binario e storie dall'indiscutibile fascino, l'autore ci insegna a imparare dalle insidie della matematica, per ricordarci sempre di che potente alleato essa sia.

Vincenzo Leopoldo Cassibba porta a conoscenza del lettore molte mistificazioni messe in atto sul tema dei ritrovamenti di crani e ossa e simili. Ci intratteniamo così con gli errori, le sviste, le burle e le frodi che hanno ingannato dotti e scienziati negli ultimi secoli o di cui gli stessi dotti e scienziati sono stati artefici o si sono resi complici: a volte imbrogliati, altre volte imbroglioni. Dallo scherzo fatto a Beringer dai suoi colleghi allo yeti, dalla sirena di Feejee ai ritrovamenti legati a sacrifici umani, all'"anello mancante". Chiude il libro un racconto del tutto personale; in esso l'autore si diffonde anche su un grosso "mistero" (quello che egli intitola "Il Cranio di Madiun").