Matematica e scienze

«Perché esiste qualcosa anziché il nulla?» Questa antica domanda, ripresa molte volte nel corso della storia da tanti filosofi e pensatori, ci impone di meditare su quella che sembra essere in assoluto la più profonda di tutte le questioni, la distinzione tra essere e non-essere, tra ciò che esiste e il nulla, il punto da cui tutto il resto deriva. Nelle mani di un fisico, però, la domanda assume un valore del tutto inaspettato, come si vede leggendo questo coinvolgente, intenso e breve libro. Per Newton e la sua legge della gravitazione universale era necessario che esistesse a priori uno «spazio», un palcoscenico dentro il quale si potesse sviluppare il dramma della materia e delle sue leggi. Questo spazio era di per sé teoricamente «vuoto» e veniva occupato dai corpi fisici, che vi subivano «forze» precise. Proprio su questo ci fu un famoso e lungo contenzioso tra lui e Leibniz, e da quella polemica nacquero i primi problemi - filosofici e fisici, a un tempo - sul concetto stesso di spazio. Con Maxwell, anni dopo, le cose si fecero ancora più problematiche, dal momento che la nascita del campo elettromagnetico riempiva lo spazio «vuoto» di «qualcosa». Qualcosa che non era l'etere, come inizialmente qualcuno aveva proposto. Le cose peggiorarono radicalmente con Einstein e il suo spazio-tempo curvo, nel quale la trama stessa della realtà si deforma in relazione alle masse presenti; ed è difficile curvare qualcosa che non c'è. Il colpo di grazia all'idea stessa di vuoto lo ha dato infine la meccanica quantistica, specie con la teoria quantistica dei campi, nella quale il vuoto diventa in effetti un luogo piuttosto vivace. Per quanto strano possa sembrare, insomma, il «nulla» è «qualcosa».

Le Sintesi Vallardi sono i libri che spiegano le complessità: sono perfette per studiare, ripassare e consultare velocemente dati e nozioni. Qui troverete tutti gli argomenti, i concetti chiave, le formule, i grafici e le tabelle di Meccanica, Termodinamica, Onde, Elettricità e Magnetismo, Relatività e Fisica dei quanti. Arricchisce il testo un quadro riassuntivo di costanti, grandezze e simboli.

Tutto l'indispensabile per superare verifiche, interrogazioni, test, esami di Stato e universitari. Argomenti trattati: atomi, ioni e molecole; struttura atomica e legame chimico; la materia e i suoi stati di aggregazione: stato gassoso, liquido e solido; le miscele: soluzioni, sospensioni, colloidi; la materia e le sue trasformazioni: le reazioni chimiche; l'energia elettrica delle reazioni chimiche: elettrochimica; i composti inorganici e organici: nomenclatura, struttura, proprietà e reazioni; le molecole della vita: carboidrati, lipidi, proteine, acidi nucleici, vitamine.

Libro didattico volto a riassumere le principali reazioni dei composti organici illustrando i vari meccanismi. Il volume dispone inoltre di esercizi che consentono di eseguire una verifica personale sulla base delle competenze acquisite.

Perché dormiamo? E quali vantaggi ne traggono l'individuo e la specie? Cosa accade nel cervello e alla coscienza durante il sonno e mentre sogniamo? Gli attuali ritmi lavorativi e l'allungamento del tempo dedicato allo svago ci spingono a considerare il sonno una perdita di tempo un lusso. Avvalendosi dei più significativi risultati della ricerca neuroscientifica, il libro illustra meccanismi che lo regolano e le sue funzioni, i danni provocati dalla sua deprivazione e le patologie a esso associate. Scopriamo così i benefici che la salute e la società ottengono da un sano dormire.

Dopo aver ereditato un giardino di città, un botanico da laboratorio inizia a osservare aiuole, prati e vasi con lo sguardo della biologia, della chimica, dell'ecologia e della fisica, sporcandosi le mani e imparando sul campo che le piante non sono le creature semplici e angelicate che crediamo. Tra un colpo di zappa e un esperimento, sfoltirà qualche leggenda, trapianterà il piccolo mondo del giardinaggio nel grande contenitore dei fenomeni planetari e fertilizzerà alcune stranezze vegetali. Le storie meno battute e le spiegazioni meno ovvie di un anno di giardinaggio spuntano a fianco delle begonie e mettono radici tra gli inquilini più microscopici nell'umido del terriccio, collegando il pollice verde allo sguardo della ricerca. Una prospettiva che ci porterà a scrutare orti privati, parchi urbani e balconi fioriti con occhi diversi, facendoci cambiare idea su qualche abitudine nella gestione dei giardini non sempre davvero amica dell'ambiente.

Secondo un trend oggi dominante nelle neuroscienze gli esseri umani sarebbero macchine biologiche, soggette alle stesse leggi fisiche che governano il mondo. Questo approccio determinista ha implicazioni filosofiche e sociali importantissime: i neuroscienziati ci stanno forse dicendo che il libero arbitrio e la responsabilità personale sono solo illusioni? La questione non è così semplice, sostiene Gazzaniga: il cervello è sì una macchina di cui si conosce in buona parte il funzionamento, ma ciò non toglie che la persona sia libera, e soprattutto responsabile delle proprie azioni. La scienza, insomma, non distrugge concetti che la filosofia ha impiegato secoli a studiare e definire; la scienza dialoga con la filosofia e l'etica, per donare a quei concetti nuovi significati, nel coraggioso tentativo di dare un senso a ciò che siamo.

In questo volumetto si parlerà di matematica. È una rassegna di argomenti intorno alla circonferenza, spesso trascurati nei corsi universitari, ma di grande utilità per costituire l'ossatura della preparazione culturale del candidato ai concorsi sia di abilitazione all'insegnamento che a concorsi a cattedra. Le varie tesi sono state sviluppate in ampiezza e profondità diverse, a seconda della loro natura e della loro importanza concettuale e strumentale. Si è, soprattutto, inteso e cercato di raggiungere uno scopo, quello di offrire al giovane studioso una guida possibilmente unitaria nel ripensamento e nella rielaborazione di teorie e metodi; un vademecum, un polivalente strumento per rinsaldare, coordinare e plasmare conoscenze già, acquisite. L'ampia bibliografia aiuterà senz'altro a tracciare un valido percorso di studi e di ricerca personale, scegliendo le tematiche più consone al proprio estro ed alla propria inventiva.

L'orizzonte cosmico è, secondo la teoria del Big Bang, il fronte più avanzato dell'espansione dell'energia nell'universo. Le conoscenze ad oggi disponibili, derivate da osservazioni e analisi scientifica, postulano un universo finito ed in espansione; l'energia e la materia si espandono propagandosi in tutte le direzioni. Come esempio si pensi ad un palloncino che viene gonfiato: l'orizzonte sarà, in questo caso, la superficie del palloncino, che aumenta con il tempo. Allo stesso modo, l'orizzonte cosmico non è statico ma è in continua espansione e può essere immaginato come la superficie di una sfera. Questa espansione sembra essere sempre più veloce, accelerata, come dimostrato dalle osservazioni del red shift, che dimostrerebbe appunto il continuo aumento della velocità di espansione tra i corpi celesti, a causa del fatto che questa radiazione appare più spostata verso il rosso quanto più la galassia è lontana da noi.

Il nostro cervello è una macchina meravigliosa e conoscerla meglio ci può aiutare a usarla al massimo delle sue potenzialità, dai primi anni di vita fino all'età più avanzata. È da questo spettacolare groviglio fatto di miliardi di cellule nervose e delle loro diramazioni che nasce tutto: la nostra capacità di vedere e di immaginare, di soffrire e di gioire, di ricordare e di creare, di odiare e di innamorarsi. Ma come avviene tutto ciò? Come si formano per esempio le immagini che noi vediamo nel nostro "teatrino mentale"? In base a quali meccanismi prendiamo una decisione e non un'altra? Siamo davvero liberi? Da dove nasce l'amore? C'è nel cervello un punto del piacere? Come spieghiamo i déjà-vu? Questo libro, sotto forma di dialogo con un ipotetico lettore curioso, racconta con parole semplici quello che oggi si è capito del nostro cervello e le frontiere di quello che ancora resta da conoscere. Una seconda parte del libro è poi dedicata alle pratiche per tenere il cervello attivo e brillante lungo tutto il corso della vita. Verranno presentati gli studi più recenti sull'allattamento, l'esercizio fisico, l'alimentazione, l'allenamento mentale, il sesso, lo shock della pensione, l'invecchiamento cerebrale, l'Alzheimer, il cervello dei centenari... Molte ricerche dimostrerebbero infatti che è possibile non solo tenere in buona forma i nostri neuroni ma anche prevenire, almeno in parte, quelli che paiono essere gli inevitabili danni del tempo e dell'età.

Tra incubatori, centrifughe e pipette, e soprattutto con l'aiuto di potentissimi computer, nei laboratori di biologia sono già nate le prime forme di vita sintetica, vale a dire esseri viventi che non esistono in natura. Sono organismi apparentemente molto semplici, come i batteri, ma il loro Dna non è mai esistito sulla faccia della Terra perché è stato progettato dall'uomo. Sono una sorta di app della vita, di certo incredibilmente più complessa delle app che usiamo tutti i giorni. Nemmeno la fantascienza aveva mai concepito qualcosa di simile a questa ultima frontiera delle scienze della vita. I batteri sintetici non sono mai usciti dagli straordinari laboratori in cui sono nati e probabilmente non lo faranno ancora per molto tempo. Ma quando saranno pronti per essere utilizzati in tutta sicurezza promettono di fare molto per il nostro pianeta. Potranno aiutare a ripulire acque e terreni inquinati, diventare fabbriche di farmaci 'su misura' e, in un futuro più lontano, rendere ospitali altri pianeti perché l'uomo possa esplorarli.