Matematica e scienze

La scoperta del NGF (nerve grozeth factor, fattore di crescita nervoso) è stata in campo neuroscientifico un progresso paragonabile alla scoperta del primo neurotrasmettitore e del primo ormone; scoperta per la quale, infatti, Rita Levi-Montalcini è stata insignita nel 1986 del premio Nobel per la medicina, insieme al biochimico Stanley Cohen. Questo testo introduce le dinamiche che coinvolgono il NGF, una proteina che svolge un ruolo di primo piano nella creazione e nello sviluppo del sistema nervoso dei vertebrati; un passo di fondamentale importanza per la cura delle malattie nervose. "NGF. La molecola della vita", introdotto dalla biologa e senatrice Elena Cattaneo, è il racconto di uno dei più avvincenti capitoli della storia della scienza italiana.

L'interesse sulla responsabilità etica e morale nella ricerca scientifica nasce dal bisogno di tutela, di rispetto nei confronti della specie umana e del mondo in cui vive. Infatti, la società attuale sembra essere più interessata a indagini statistiche, dati elettorali politici, analisi cliniche, percentuali economiche, questioni giuridico-istituzionali, risultati tecnologici e aerospaziali, comportando l'esclusione dei valori umani tale da rendere l'intero pianeta, tutti gli esseri viventi, solo pura materia da esaminare e sfruttare. Tuttavia, non bisogna sottovalutare ciò che la scienza in campo medico, biologico e sociale è riuscita a compiere a favore dell'uomo per la sua salute e il suo benessere fisico-psichico. Il problema che emerge, quindi, è la necessità di promuovere, nell'ambito terapeutico, tecnologico ma anche economico-sociale, gli strumenti etici necessari ma soprattutto morali ed essenziali da utilizzare nel raggiungimento di specifici obiettivi che non calpestino la dignità e la natura stessa dell'essere umano.

"Ritorno alla relatività ristretta. Ritorno al piacere di dedicarmi allo studio di un argomento quanto mai affascinante. Ritorno all'esigenza di proporre una didattica che non trasmetta soltanto contenuti, ma anche e soprattutto interessi e passioni. Ritorno alla relatività ristretta, per cercare di spiegare meglio a me stesso e a tutti i lettori, studenti e appassionati, come i due concetti cardine della fisica newtoniana, il tempo e lo spazio, vengano rivoluzionati agli inizi del Novecento. L'analisi svolta nel libro ha come obiettivo il racconto di questo nuovo incontro tra la dimensione temporale e quella spaziale. La struttura dell'opera è stata ideata in modo da prevedere livelli di crescente approfondimento e un uso graduale di strumenti matematici. L'opera si articola in tre capitoli: nel primo, sono descritte alcune conseguenze della teoria di Einstein, come la relatività della simultaneità degli eventi, la dilatazione dei tempi e la contrazione delle lunghezze, attraverso la predisposizione di alcuni esempi opportunamente commentati; nel secondo, le relazioni introdotte per descrivere gli effetti relativistici sono verificate matematicamente, utilizzando le trasformazioni di Lorentz; nel terzo, sono utilizzati i grafici spazio-tempo per illustrare, ricorrendo a semplici concetti di geometria analitica (retta e iperbole), gli esempi proposti nei primi due capitoli." (L'autore)

È il primo grande mistero: da dove veniamo? Dove hanno preso le informazioni le nostre cellule nella fase iniziale della vita? Quando gli occhi hanno iniziato a vedere, e cosa vedevano? "Il primo mistero" risponde a queste (e a tante altre) domande, ma soprattutto racconta la vicenda di ciascuno di noi, dalla prima cellula al primo respiro. Tra storia della scienza e divulgazione medica, Katharina Vestre ci svela mille fatti curiosi mentre narra «una storia di parenti lontani, di gemelli sconosciuti, placente pericolose e strani moscerini della frutta»: un viaggio unico in un universo nascosto e ancora in parte inesplorato, che ci spiega come siamo diventati ciò che siamo.

Il contesto dei problemi e dei modelli presenti in questo libro di “consulenze”, deriva sia dall'esperienza didattica, sia dall'esperienza professionale dell'autore ed è pensato per corsi di base di Probabilità e Statistica, con uno sguardo ai corsi più avanzati. Alcuni sono poco più che esercizi, altri, più complessi, possono avere una valenza teorica, altri ancora trattano di situazioni reali o realistiche (ciclo produttivo, tecnologia, ecologia, gioco, misure, materiali, gestione, etc.). I problemi presentati sono suddivisi in aree, in riferimento al modello: binomiale/geometrica, Poisson/esponenziale, normale, uniforme, vettori aleatori, modelli lineari. Si conclude con un'Area (“Area...51”) che raccoglie alcuni dei problemi più... ”radioattivi”.

Dodici autori, attraverso l’esperienza maturata nel propio campo scientifico, illustrano il concetto di entropia coinvolgendo il lettore, anche non particolarmente esperto, in un affascinante viaggio tra ordine e disordine dal quale uscirà assolutamente arricchito e motivato ad approfondire il legame tra la propria realtà e il funzionamento dell’universo.

Augusto Azzaroli e Maria Luisa Puccetti, gli autori dei diari di viaggio proposti al lettore, sono due esponenti di massimo rilievo della ricerca scientifica applicata alle Scienze Naturali nel panorama accademico italiano del XX secolo. Insieme hanno esplorato gli arcani segreti custoditi nelle profondità della terra e hanno indagato le meraviglie che la biodiversità offre in superficie e nelle profondità degli oceani. Esplorazioni, ricerche, viaggi e periodi di studio in diversi paesi del mondo si intrecciano in questo volume alle esperienze esistenziali, di umanità, di incontro. Nei diari di viaggio o di studio la memoria viene archiviata: non appartiene però più solo al ricordo, ma diventa testimonianza viva. Perché i ricordi che impegnano emotivamente non si fossilizzano: sono accaduti realmente, ma sono plasmati continuamente dall'incontro con le caratteristiche psichiche del lettore che a suo modo si avvicina al vissuto narrato e ne partecipa.

Questo libro prende forma da quattro conferenze tenute all'Università di Standford, in California, nel 1980 da Quine per "The Immanuel Kant Lectures". Il punto focale di queste conferenze sta nel loro riaffrontare il caratteristico problema kantiano: Come sono possibili i giudizi sintetici a priori? Poiché Quine, diversamente da Kant, considera l'uomo come un animale nel mondo fisico, cambia non solo la risposta, ma anche la formulazione del problema, che diventa: Come è possibile una teoria scientifica sul mondo esterno e sulle altrui menti partendo dalle sporadiche attivazioni dei nostri recettori sensoriali?

Interrogato da un amico artista che gli chiese se uno scienziato, studiando una rosa, non ne uccidesse la bellezza, Richard Feynman rispose che lui riusciva senz'altro a percepirne lo splendore, ma vedeva anche un'altra bellezza, più profonda, rivelata solo dalla comprensione: il fatto, per esempio, che i fiori abbiano assunto colori sgargianti nel corso dell'evoluzione per attirare gli insetti. Una conoscenza più precisa non toglie niente alla bellezza del fiore, anzi dà alla rosa ancora più fascino e mistero. È proprio dallo stupore e dalla meraviglia quotidiana che proviamo per il mondo intorno a noi che Stefan Klein prende spunto per rivelarci la sorprendente bellezza dell'universo: come può un uragano dall'altra parte del mondo rivelare l'imprevedibilità del clima e del caso? L'irreversibilità del tempo che passa, improvvisamente si manifesta a noi nel colore della barba che va ingrigendosi; un divertente racconto poliziesco riesce a spiegare al meglio i concetti di multiverso e di entanglement quantistico; le riflessioni di Einstein sulla luce danno corpo allo spaziotempo; esiste davvero il nulla, l'universo è vuoto o pieno, e cos'è la materia oscura? "Il tutto e il niente" trasforma una cosa semplice, come un fiore o un giorno di tempesta, nella chiave per comprendere le idee e le teorie più complesse della fisica del XXI secolo, e Stefan Klein con limpidezza e un tocco di poesia scioglie le complessità del mondo con le sue domande gioiose. Più conosciamo la realtà, più ci appare misteriosa, ma è solo continuando a interrogarci su di essa che una rosa sarà ancora molto di più di una semplice rosa.

Un cibo non troppo caldo e non troppo freddo, un letto non troppo morbido e non troppo duro: ecco cosa vuole la giovane protagonista della fiaba "Riccioli d'oro e i tre orsi", qualcosa di «proprio giusto». Sembra bizzarro, eppure l'astrobiologia usa lo stesso criterio nella ricerca di possibili forme di vita nello spazio. Tanto che si chiama «Fascia Riccioli d'oro» la zona abitabile di un sistema stellare, lo spazio in cui si trovano i pianeti che possiedono le caratteristiche necessarie allo sviluppo della vita: presenza di acqua, temperature non eccessivamente calde o fredde, una distanza «proprio giusta» dal loro sole. Louisa Preston accompagna il lettore in un affascinante viaggio alla ricerca di altre forme di vita nell'universo; e lo fa partendo dalla Terra, dai luoghi più inospitali del nostro pianeta, dove le condizioni ambientali si avvicinano a quelle degli altri mondi e dove solo i microorganismi più tenaci riescono a adattarsi e prosperare. Campioni indiscussi degli ambienti estremi sono gli orsetti d'acqua, ossia i tardigradi: simili a microscopici panda a otto zampe, vivono praticamente ovunque, dalla cima delle montagne agli abissi oceanici, e sono sopravvissuti indenni alle cinque estinzioni di massa della storia della Terra. In caso di catastrofi possono entrare in uno stato che li rende praticamente indistruttibili, a prova di temperature estreme, radiazioni, assenza di ossigeno e mancanza di cibo - non per niente sono gli unici organismi che abbiamo inviato con successo nello spazio senza protezioni. Louisa Preston, studiando i tardigradi e utilizzando i dati delle più recenti missioni spaziali, traccia una mappa dei luoghi più promettenti in cui cercare la vita al di fuori della Terra, dai pianeti del Sistema solare a quelli più distanti dell'universo. "Riccioli d'oro e gli orsetti d'acqua" racconta l'esplorazione di nuovi mondi, lune e galassie, il viaggio alla ricerca di altre forme di vita (e forse di nuove civiltà) e la nostra inesauribile volontà di spingerci dove nessun umano è mai giunto prima: all'ultima frontiera della nostra comprensione dello spazio.

«L'universo» scrive George Musser introducendo la sua sorprendente incursione nelle acquisizioni della fisica contemporanea «è un luogo selvaggio e capriccioso, pieno di insidie e di arbìtri»; eppure, su quello sfondo, «le leggi del mondo brillano per la loro rassicurante regolarità». Una regolarità che passa per vincoli come quello della «località», cui Einstein associava due aspetti chiave - la «separabilità» tra due oggetti e il loro interagire solo per contatto - e che rappresenta «l'essenza stessa dello spazio». Ma negli ultimi decenni la fisica sta dimostrando come, a un livello più fondamentale, il discorso muti, con le coppie di particelle sottoposte a quella che Einstein stesso definiva «un'inquietante azione a distanza», e che ora possiamo ricondurre al principio di «non-località». In certi esperimenti tali coppie si comportano come «monete magiche» in grado di far uscire sempre testa o croce in sinergia, a prescindere dallo spazio che le separa: possono cioè «allontanarsi fino alle estremità opposte dell'universo, e comportarsi lo stesso all'unisono». Ed è solo l'inizio: diverse tipologie di non-località sembrano agire molto al di sopra del livello subatomico (nei «paradossi» dei buchi neri o nella struttura «su larga scala» dell'universo), tanto da risultare decisive in una riformulazione della teoria unificata delle forze. Ma le conseguenze più profonde investono la natura stessa dello spazio, che secondo le nuove conoscenze potrebbe non essere «la base ultima della realtà fisica».