Matematica e scienze

Nel 1731, dopo anni di collezionismo, Seba commissionò l’illustrazione accurata e spesso articolata di ogni suo esemplare e utilizzò questi meticolosi disegni per la pubblicazione di un catalogo in quattro volumi, che conteneva la sua intera collezione: dalle piante esotiche a serpenti, rane e coccodrilli, dalle conchiglie ai coralli, dagli uccelli alle farfalle, fino a includere creature oggi estinte. Questa riproduzione è tratta da un raro originale a colori. L’introduzione contribuisce a collocare l’opera nel suo contesto storico e sociale offrendoci informazioni riguardo l’affascinante tradizione dei gabinetti delle curiosità in cui si inserisce la collezione di Seba.

Si crede che la scienza moderna sia stata inventata in Europa, esclusivo appannaggio di grandi menti come Copernico, Newton, Darwin ed Einstein. Ma non è così: le scoperte scientifiche più importanti sono da sempre il frutto dell'intreccio di culture e del concorso di scienziati di tutto il mondo. La storia della scienza non è, e non è mai stata, un'impresa unicamente europea. Copernico utilizzava tecniche matematiche prese in prestito dai testi arabi. Quando Newton stabilì le leggi del moto, si basò sulle osservazioni astronomiche fatte in Asia e in Africa. Darwin scrisse L'origine delle specie consultando un'enciclopedia cinese del XVI secolo. Ed Einstein, mentre studiava la meccanica quantistica, fu ispirato dal fisico bengalese Satyendra Nath Bose. "Orizzonti" si spinge oltre l'Europa, esplorando i modi in cui scienziati provenienti da Africa, America, Asia e Pacifico si inseriscono nella storia della scienza, sostenendo che essa va studiata come una storia di scambio culturale globale. Se oggi gli scienziati riconoscono senza difficoltà la natura internazionale del loro lavoro, per Poskett questa tradizione ha una storia ben più remota, tutta da scoprire.

Con questo libro, Sean Carroll, fisico teorico e tra gli scrittori di scienza più famosi al mondo, riscrive la storia della fisica del XX secolo. "Qualcosa di nascosto a fondo" dimostra che affrontare il principale enigma della meccanica quantistica significa trasformare completamente il modo in cui pensiamo allo spazio e al tempo. Carroll riconcilia la meccanica quantistica con la teoria della relatività di Einstein, e questo cambia davvero tutto. La maggior parte dei fisici non ha mai ammesso la spiacevole verità: la fisica è in crisi dal 1927. La meccanica quantistica ha sempre mostrato lacune evidenti, che semplicemente si è preferito ignorare. I divulgatori sottolineano quanto vi sia di misterioso e impossibile da capire. I professori scoraggiano gli studenti dall'inoltrarsi nel «vicolo cieco» delle basi della teoria quantistica. Carroll invece, con questo libro audace quanto plausibile, afferma che la crisi può trovare una sua fine. Dobbiamo solo accettare che ci sia piú di uno di noi nell'universo. Ci sono molti e molti Sean Carroll. Molti di ognuno di noi. Copie di ognuno di noi vengono generate migliaia di volte al secondo. In accordo con la teoria dei comportamenti quantistici dei molti mondi, ogni volta che si verifica un evento quantistico, un mondo si divide insieme a tutto ciò che contiene, a eccezione di quell'altro mondo in cui l'evento non si è verificato. Passo dopo passo e con lucidità, Carroll affronta le principali obiezioni a questa sorta di rivelazione ultraterrena, fino a quando la sua tesi non risulterà inesorabilmente dimostrata.

Se la letteratura nasce quando qualcuno urla al lupo e il lupo non c'è, e la fisica comincia quando qualcuno capisce come accendere il fuoco strofinando le pietre, la matematica quando nasce? La matematica nasce perché gli esseri umani sono impazienti. Torneranno i lupi, saranno più di noi? Quanto ci vuole per accendere il fuoco con i sassi? Gli esseri umani hanno bisogno di segnare il tempo, un prima un dopo. E per segnare il tempo si sono inventati i numeri: allineare sassolini uno dietro l'altro, annodare un filo, stabilire una successione. È questa la storia avvincente e vertiginosa che ci racconta Chiara Valerio, attraverso le vite di sette matematici - sei veri e uno finto. Perché la matematica è una forma di immaginazione che educa all'invisibile, e allora ripercorrere le vite di chi ha così esercitato la fantasia ci permette di capire quella grammatica che descrive e costruisce il mondo ricordandoci costantemente che siamo umani. Per capire come János Bolyai, matematico, abbia risolto il problema delle parallele, bisogna tornare indietro di una vita, a Farkas Bolyai, suo padre, matematico. Senza Mauro Picone, giovane matematico, sull'altopiano della Bainsizza - lo stesso di Emilio Lussu - l'esercito italiano non avrebbe mai potuto fare la guerra. Se Alan Turing, il risolutore di Enigma, desiderava ardentemente essere una macchina, Norbert Wiener, il padre della cibernetica, non avrebbe mai e poi mai voluto essere un bambino prodigio: entrambi tuttavia progettavano automi.

Una storia prima della Storia: dall'esplosione del Big Bang alla comparsa dell'essere umano. Quattro miliardi e mezzo di anni costellati di cataclismi e rinascite, raccontati come se fossero un appassionante romanzo di fantascienza. Siamo abituati ad associare l'esistenza della Terra a quella della nostra specie: Homo sapiens. Eppure gli esseri umani, benché lo abbiano modificato più di qualsiasi altro animale, abitano il pianeta da poche migliaia di anni, un lasso di tempo irrisorio se guardato dalla prospettiva del momento in cui tutto è cominciato. Di quello che è successo prima che i nostri lontani antenati comparissero non sappiamo molto, a parte qualche infantile ricordo in stile Jurassic Park il resto è oscuro. Si tratta invece di un periodo di cambiamenti entusiasmanti, tra esplosioni nucleari e glaciazioni, metalli pesanti che evaporano e altri che sedimentano nel nucleo e fondono, tra terre che emergono e si spostano e altre che vengono sommerse e spariscono per sempre. Una storia così lontana da apparire misteriosa e affascinante quanto un racconto inventato; fatta di creature dimenticate che a queste mutazioni si sono adattate, sopravvivendo per milioni e milioni di anni, resistendo a radiazioni, temperature estreme, inondazioni: evolvendosi. Una storia di cui non abbiamo alcuna memoria, ma che ha reso possibile il nostro improbabile avvento, e che ci rivela il fragile e meraviglioso equilibrio su cui si è sempre retta la vita

Oggi tendiamo a immaginare il cervello come un computer. I primi scienziati lo pensavano secondo i loro riferimenti tecnologici: come una centralina telefonica, un orologio o un fantasioso dispositivo meccanico o idraulico. Ma è necessario che esista una metafora in grado di svelare i suoi segreti piú profondi una volta per tutte? Galoppando attraverso secoli di speculazioni strampalate, ingegnose o macabre indagini anatomiche, lo scienziato e storico Matthew Cobb ci mostra come siamo giunti alle nostre attuali conoscenze. Le ultime teorie ci consentono di creare ricordi artificiali nel cervello di un topo e di ideare programmi di intelligenza artificiale capaci di straordinarie abilità cognitive. Una comprensione completa sembra ormai alla nostra portata. Per compiere l'ultimo tratto, potremmo aver bisogno di un approccio nuovo e radicale. La ricerca è sempre progredita grazie alle nuove idee. Da dove potrebbe venire la prossima? E quale sarà? La lunga e avventurosa storia dei nostri tentativi di comprendere l'oggetto più misterioso e complesso dell'universo: il cervello umano. «Un lavoro davvero fantastico e una lettura meravigliosa. Il miglior libro che io abbia mai letto sul cervello» (Richard C. Atkinson, University of California). «Il libro di Cobb è un gioiello raro: un'esplorazione sapiente, elettrizzante e accurata. Un capolavoro» (Adam Rutherford).

È solo negli ultimi tre secoli che la formidabile macchina per la creazione di conoscenza che chiamiamo scienza moderna ha trasformato il nostro modo di vivere e la nostra visione dell'universo, ben duemila anni dopo l'invenzione della legge, della filosofia, del teatro e della matematica. Perché abbiamo impiegato così tanto tempo a inventare la scienza? E perché è così potente? La macchina della conoscenza offre una risposta radicale, mostrando come la scienza inviti da sempre gli scienziati a fare qualcosa di apparentemente irrazionale: devono spogliarsi di tutte le conoscenze precedenti - come convinzioni teologiche, metafisiche o politiche - per poi indirizzare tutte le loro energie nell'osservazione e nella sperimentazione, abbracciando dunque un metodo di ricerca irragionevolmente circoscritto e ben delimitato, ma che dai tempi di Newton e Bacone è la vera forza del successo della scienza. In un'epoca di cambiamenti climatici, nuove malattie e tecnologie in vertiginoso progresso, secondo Strevens abbiamo più che mai la necessità di cogliere il funzionamento interno della nostra macchina della conoscenza. «Un'indagine elegante e accessibile sulla natura del metodo scientifico». Nigel Warburton «Come nel caso de La struttura delle rivoluzioni scientifiche di Kuhn, la concisione e la semplicità di questo testo non possono nascondere l'audacia della sua concezione, la straordinaria portata della sua ambizione. È un libro molto importante, forse addirittura un grande libro». David Wootton

Con 1500 illustrazioni a colori nel testo. L'edizione completa in facsimile del prezioso manoscritto conservato nel Museo di storia naturale dell'Università di Oxford, che illustra oltre 760 specie di lepidoptera (farfalle e falene) di tutto il mondo, alcune ormai estinte, commentato da un rinomato entomologo. Gli iconotipi del grande naturalista William Jones di Chelsea sono una delle opere più importanti sulle farfalle e le falene dal punto di vista scientifico mai prodotte, e visivamente sono davvero splendidi. Il volume contiene 1.500 disegni acquerellati, finemente dipinti, di oltre 850 specie di lepidotteri, molti dei quali mai descritti prima di allora; un'opera dunque di grandissima importanza per lo studio della storia naturale e di sbalorditiva bellezza. Questo lavoro fondamentale viene pubblicato per la prima volta, accompagnato da commenti di un esperto entomologo e da nuove mappe annotate che indicano dove si trovava ciascuna specie nel momento in cui venne scoperta.

La storia delle riflessioni umane sul cosmo, dall'astrologia babilonese alla rivoluzione quantistica: un racconto avvincente sulla nascita della scienza moderna e su come la fisica fondamentale stia regredendo alle sue radici prescientifiche. All'inizio del Seicento, Galileo si liberò dal giogo dell'antica filosofia platonica e aristotelica. Affermando che la comprensione della realtà si sarebbe dovuta basare su ciò che possiamo osservare e non sul pensiero puro, Galileo rivoluzionò drasticamente la nostra visione del mondo naturale. In questo modo inventò quella che è stata chiamata scienza e preparò il terreno a Keplero, Newton ed Einstein. Ma all'inizio del Ventesimo secolo la scienza inizia a cambiare rotta. Quando la fisica quantistica condusse in regni sempre più lontani da ciò che si poteva osservare direttamente, i teorici furono costretti ad affidarsi alle virtù estetiche della matematica per sviluppare la loro concezione della realtà fisica. Per molti fisici, il potere della matematica iniziò a sostituire le intuizioni scientifiche su cui si erano basati i predecessori. Questo processo, però, rese le loro teorie sempre piú resistenti all'esame sperimentale e all'osservazione. Di conseguenza, oggi gran parte della fisica teorica è ancora una volta più simile alla filosofia di Platone che al modello secolare di scienza da cui ha avuto origine. Ma la scienza che ha perso ogni collegamento con i fenomeni misurabili, si chiede David Lindley in questo libro, è ancora scienza? «Immaginare che la fisica potesse rendere conto di ogni singolo dettaglio della costruzione e dei contenuti del nostro universo era senza dubbio esagerato, ma ora la ricerca sembra essere finita all'estremo opposto. Secondo l'ipotesi del multiverso, la risposta a quasi ogni domanda su come o perché il nostro universo ha l'aspetto che ha è che una risposta non esiste. Nel nostro universo le cose hanno questo aspetto, ma in qualche altro universo ne hanno uno diverso. È un bel passo indietro rispetto alle stravaganti speranze di qualche decennio fa. In più, ne deriva una domanda provocatoria: esattamente, che cosa stanno cercando di ottenere oggi gli studiosi di fisica fondamentale? Se le loro teorie non hanno uno specifico potere esplicativo riguardo al nostro universo in particolare, a quale domanda più generale, se ne esiste una, stanno cercando di rispondere? Questo nuovo libro è la mia esplorazione di quella domanda e giunge ad alcune conclusioni che pochi fisici che si occupano di questioni fondamentali o cosmologiche saranno felici di sentire».

I medici sanno davvero di cosa stanno parlando quando ci dicono che i vaccini sono sicuri? Dovremmo prendere in parola gli esperti del clima quando ci mettono in guardia sui pericoli del riscaldamento globale? Perché dovremmo credere agli scienziati quando i nostri politici non lo fanno? A partire da queste domande Naomi Oreskes costruisce una solida e avvincente difesa della scienza, mostrando in che modo il carattere sociale della conoscenza scientifica sia la sua forza più grande e la ragione migliore per darle fiducia. Ripercorrendo la storia e la filosofia della scienza degli ultimi due secoli, Oreskes mette in dubbio l'esistenza di un unico, aureo metodo scientifico, ma non rinuncia per questo a difendere la scienza dai suoi detrattori. La superiore affidabilità delle tesi scientifiche deriva, nella sua visione, dal processo sociale che le produce. Questo processo non è perfetto – niente lo è mai quando sono coinvolti gli esseri umani – ma Oreskes ci offre delle lezioni fondamentali proprio a partire dai casi in cui gli scienziati si sono sbagliati. È nel racconto di questi illuminanti «errori» che l'autrice ci accompagna in un viaggio appassionante tra alcune delle tesi più bizzarre e discutibili della storia della scienza: da quella dell'energia limitata, secondo la quale le donne non potevano dedicarsi agli studi e all'istruzione superiore senza indebolire le proprie funzioni riproduttive; a quella dell'eugenetica, i cui programmi statunitensi di inizio Novecento ispirarono la Germania nazista, promuovendo politiche che vennero interpretate come il coerente risvolto sociale della teoria darwiniana dell'evoluzione. Eppure, anche nei momenti di maggior diffusione di queste teorie, esisteva una comunità scientifica che non offriva il proprio consenso, e metteva in evidenza gli aspetti ideologici e gli interessi nascosti che si celavano dietro a quei risultati. Il punto è che la nostra fiducia non deve andare agli scienziati – per quanto saggi o autorevoli possano essere – ma alla scienza in quanto processo sociale, proprio perché garantisce il suo consenso solo dopo avere sottoposto le proprie tesi a uno scrutinio rigoroso e plurale.

Tutto ha inizio con Galileo, secondo il quale «l'universo è scritto in lingua matematica». Una rivoluzione. Tre secoli dopo, nel 1960, il premio Nobel Eugene Wigner fa un ulteriore passo avanti, interrogandosi sull'«irragionevole efficacia della matematica»: se la matematica è lo studio formale di concetti puramente astratti, indipendenti dal pensiero umano, com'è possibile che sia tanto accurata - addirittura perfetta - nel descrivere il mondo reale, che è fatto di oggetti materiali? È qui che entrano in scena Max Tegmark e questo incredibile libro. Se l'ipotesi di una realtà esterna a noi è vera, allora la «teoria del tutto» - la descrizione completa della realtà - deve essere indipendente dal nostro pensiero (visto che noi della realtà facciamo parte), e l'unica cosa completamente svincolata dal pensiero umano è, appunto, la matematica. Dunque, per Tegmark il mondo reale coincide con la matematica, non è solo descritto dalla matematica, ma è matematica. Con questa idea travolgente, discussa da tempo tra gli specialisti e ora finalmente fissata sulle pagine di questo libro per tutti, Max Tegmark ci conduce attraverso il passato, il presente e il futuro, dall'infinitamente grande all'infinitamente piccolo. Attraverso la fisica, l'astronomia e la matematica ci introduce con una prosa lucida e originale alla sua teoria del «multiverso definitivo».

Nel tempo e nello spazio, il cosmo è sorprendentemente vasto, eppure è governato da leggi matematiche semplici, eleganti e universali. All'interno della linea temporale cosmica, la nostra era risplende ma è effimera. Un giorno, lo sappiamo, il genere umano scomparirà. E sappiamo che l'universo farà la stessa fine... Brian Greene accompagna i lettori in un viaggio mozzafiato dal Big Bang alla fine del tempo e ci invita a riflettere su cosa significhi l'inimmaginabile vastità che ci circonda. Ci mostra come, a partire dal suo ordinato stato originario, l'universo si sia inesorabilmente spostato verso il caos e tuttavia si siano contemporaneamente formati i pianeti, le stelle e le galassie: isole in un mare di disordine. I meccanismi biochimici, di mutazione e selezione, la vita animata, i neuroni, i dati della realtà e il pensiero si sono evoluti in una coscienza complessa, che a sua volta ha dato origine alle culture, ai miti, alla creatività artistica, alla scienza e a un'incessante ricerca di verità ed eternità. Nel più profondo futuro, la natura dell'universo minaccerà l'esistenza della materia stessa. Attraverso una serie di storie concatenate che spiegano i diversi strati intrecciati della realtà, dalla meccanica quantistica alla coscienza e ai buchi neri, Greene chiarisce la nostra origine, e ci offre un nitido quadro di dove ci troviamo in questo momento e qualche certezza in più su dove siamo diretti. Una prospettiva completamente nuova sul nostro posto nell'universo e su cosa significhi essere umani. «Nelle pagine che seguono, percorreremo la cronologia dell'universo, esplorando i principî fisici che producono strutture ordinate dalle stelle e dalle galassie alla vita e alla coscienza, in un universo destinato al decadimento. Prenderemo in considerazione argomenti che stabiliscono che, come gli esseri umani hanno una vita di durata limitata, così è anche per gli stessi fenomeni della vita e della mente nell'universo. In effetti, a un certo punto probabilmente nessun tipo di materia organizzata sarà più possibile. Esamineremo il modo in cui esseri autoriflessivi lottano con la tensione implicata dalla consapevolezza di questi fatti. Noi emergiamo da leggi che, per quanto ne sappiamo, sono eterne e tuttavia esistiamo per un tempo brevissimo. Siamo guidati da leggi che operano senza riguardo per la destinazione e tuttavia ci domandiamo costantemente dove siamo diretti. Siamo plasmati da leggi che non sembrano richiedere una motivazione di fondo e tuttavia siamo continuamente alla ricerca di significato e di scopo. In breve, esamineremo l'universo dall'inizio del tempo a qualcosa di simile alla sua fine e nel corso di questo viaggio esploreremo i modi straordinari in cui menti inquiete e inventive hanno reagito alla fondamentale transitorietà di ogni cosa e l'hanno illuminata».