Matematica e scienze

Il Congresso mondiale per la libertà di ricerca riunisce scienziati, ricercatori, politici e cittadini per trovare soluzioni di governo su temi come la ricerca sugli embrioni, la brevettabilità, le sperimentazioni cliniche, le droghe, gli ogm, la sperimentazione animale e, più in generale, il rapporto tra scienza e religione e tra scienza e democrazia. È al leader radicale Marco Pannella che si deve l'idea, rievocativa del Congresso per la libertà della cultura. La sessione costitutiva si tenne nel 2004, quando in Italia si votò il referendum per consentire la ricerca sugli embrioni, come chiedeva il capolista radicale Luca Coscioni e i 51 premi Nobel che lo sostenevano. L'obiettivo delle sessioni di Bruxelles (2013) e Roma (2014) è stato di individuare modalità attraverso le quali il metodo scientifico possa contribuire ad arginare la crisi della democrazia e dello stato di diritto. Il volume raccoglie gli atti della Terza sessione del Congresso mondiale tenutasi a Roma dal 4 al 6 aprile 2014, alla quale hanno partecipato personalità del mondo scientifico, politico e di organizzazioni per la difesa dei diritti delle persone malate e disabili, invitate dal Partito radicale e dall'Associazione Luca Coscioni.

Le avventure di un'affascinante scienziata, appassionata e pronta a tutto, sullo sfondo di una Venezia incantata e dei misteriosi laboratori del CERN di Ginevra. Un intrigo poliziesco che presenta in maniera originale la questione del tempo, i paradossi della meccanica quantistica e la possibilità di simulare le funzioni del cervello. La fisica quantistica non è mai stata così avvincente... Postfazione di Carlo Rovelli.

L'effetto farfalla, i frattali e l'immaginario generato dalla teoria del caos sono ormai una consolidata presenza nella cultura contemporanea. Durante gli anni Ottanta tra gli stessi specialisti si era diffusa l'idea che la fisica non-lineare potesse costituire la base di una teoria dell'organizzazione che avrebbe permesso di estendere il sogno determinista di predire praticamente qualunque cosa, dai sistemi biologici ai mercati finanziari. Passò dunque l'idea che l'incertezza era vinta, tranne qualche remota zona quantistica. È maturata piuttosto la convinzione che la non-linearità è un ingrediente nei processi di amplificazione dell'informazione e della formazione di strutture, ma va immersa in una più generale teoria dell'emergenza, ancora in costruzione, che riguarda le relazioni sistema-ambiente, il ruolo delle fluttuazioni dissipative, l'ergodicità e l'interfaccia classico-quantistico. Adesso che il tempo degli slogan è passato, ci sembra utile offrire al lettore e agli studenti un'introduzione sobria alla fisica del caos.

Scienza o incoscienza? Per potere apprezzare la bellezza e la potenza della scienza, è necessario conoscerne il funzionamento e i limiti. Da qui muove questa riflessione critica che, partendo dalla sua nascita nell'humus alchemico e metafisico fino alla sua piena affermazione nella modernità, aiuta a comprendere il ruolo che la società ha conferito oggi alla scienza, spesso con una sopravvalutazione del suo potere conoscitivo che a volte sfocia in un delirio di onnipotenza. L'opera, rivolta a tutti, accompagna il lettore attraverso un'analisi critica del metodo scientifico, definendone limiti di validità e applicabilità. Attraverso un'esposizione vivace, a volte paradossale e provocatoria, si vogliono stimolare domande e riflessioni ed evidenziare, dall'interno, distorsioni e contraddizioni nel mondo della scienza e sfatare pregiudizi che aleggiano su di essa. Per quanto meravigliosa sia, la scienza è uno degli strumenti conoscitivi della realtà e non "una visione del mondo". È auspicabile quindi una prospettiva più ampia che restituisca cittadinanza all'inconoscibile, al mistero, allo scientificamente-altro.

«Il primo uomo che colse l'analogia esistente tra un gruppo di sette pesci e un gruppo di sette giorni - scriveva Alfred Whitehead - compì un notevole passo avanti nella storia del pensiero». Iniziava così l'avventura di contare e misurare. All'inizio si contava e si misurava ciò che aveva utilità pratica, come giorni, greggi, lunghezze; ma poco alla volta tutto verrà misurato: aree, volumi, lo spostamento degli astri, gli angoli. Si arriverà a utilizzare numeri per misurare cose che non possono essere rappresentate né come oggetti né da oggetti, come la probabilità o l'infinito. Il progresso della conoscenza umana è scandito dall'invenzione di nuove specie di numeri. Gli antichi avevano creduto di raggiungere un punto fermo con la definizione dei numeri frazionali, i numeri «rotti»: «un mezzo» sta a metà tra zero e uno, «un quarto» a metà tra zero e un mezzo, e così via... aumentando il denominatore possiamo individuare intervalli sempre più piccoli, saturando di numeri minuscoli la retta delle grandezze fino a riempirla completamente. O almeno così sembrava logico; e invece no, ecco che i numeri compiono la loro prima grande beffa, e Ippaso di Metaponto, verso il 500 a.C., si rende conto che in quella fitta trama di «razionali» si inseriscono altri numeri, completamente diversi («irrazionali», appunto), il cui capostipite è l'inquietante radice quadrata di due. Poi verranno gli «immaginari», con le loro impossibili radici di numeri negativi. I numeri non hanno mai terminato il loro cammino. In continuo contatto con la realtà e in perenne evoluzione assieme al procedere delle conoscenze, hanno saputo a loro volta adeguarsi alle esigenze contingenti, aprire nuove strade, «inventarsi» da capo, stupire e meravigliare. È questo che si propone di fare Gabriele Lolli in queste pagine: raccontarci con rigore l'universo dei numeri, e come la sua varietà sia logicamente unificata, rendendoci partecipi anche delle ultimissime e stranissime novità in questo campo, quelle che non si studiano a scuola, dai quaternioni ai numeri surreali, categorie sempre più strane, se si vuole, ma anche più sofisticate e inventive.

Nell'agosto 1859 Bernhard Riemann, matematico giovane e ancora poco noto, presentò all'Accademia di Berlino un articolo intitolato "Sul numero di primi minori di una grandezza data". In quella circostanza discusse per la prima volta l'ipotesi che prende il suo nome e che è ancora oggi, a centocinquant'anni di distanza, uno dei più famosi problemi irrisolti della matematica. Dimostrare questa ipotesi permetterebbe di trovare una formula per generare l'elenco dei numeri primi, cosa che avrebbe conseguenze fondamentali non solo per la scienza matematica, ma anche per la fisica quantistica e per la sicurezza informatica. In questo libro viene ricostruita la figura di Riemann, matematico e uomo, attraverso un'alternanza di capitoli, alcuni dedicati alla descrizione dei tratti storici e biografici della sua vita, altri alla puntuale esposizione matematica della sua ipotesi.

La scienza contemporanea, in particolare la fisica e la matematica, è sempre più astratta. È possibile visualizzare il bosone di Higgs, al di là della semplicistica rappresentazione della particella? Qual è la natura della luce: onda o particella? Cos'è un buco nero? È proprio indispensabile impiegare complicate formule matematiche o invocare geometrie astratte? E qual è il rapporto tra la matematica e la fisica? La prima è veramente così "irragionevolmente efficace" nello studio della natura? Lo scopo di questo libro non è fornire risposte a queste domande, ma è raccontare un percorso di studio e di ricerca iniziato oltre venti anni fa. Partendo dalla concezione di matematica come linguaggio, che affonda le sue radici nella teologia medioevale, ma che fu resa celebre da scienziati del calibro di Galileo Galilei e Niels Bohr, si vuole mostrare come l'approccio linguistico sia fondamentale nella costruzione scientifica del mondo.

Il libro è ricco di puntuali e sistematici richiami alle norme tecniche, alle prescrizioni di legge, alle modalità e prassi operative della specifica situazione italiana. Per questo è uno strumento utile per i professionisti, oltreché per i ricercatori, i docenti e gli studenti. Guardando all'autorevole fonte Physics and Astronomy Classification Scheme (PACS) dell'American Institute of Physics (AIP), l'acustica risulta ordinata in dodici aree, che vanno, per citare solo le più note, dall'acustica generale lineare a quella non lineare, all'acustica musicale e alla bioacustica, passando per l'acustica subacquea, gli ultrasuoni e i loro effetti fisici e biologici, le misurazioni acustiche e la strumentazione, l'acustica strutturale e le vibrazioni, gli effetti e il controllo del rumore, l'acustica architettonica, la psicoacustica. In questo libro tutti questi campi sono esplorati e analizzati approfonditamente: dalla propagazione lineare e non lineare delle onde fino ai temi più specialistici come le tecniche di misura e di analisi numerica del segnale, dall'acustica subacquea alla bioacustica, dalla funzione uditiva alla voce, fino alle applicazioni degli ultrasuoni in campo medico e alle complesse problematiche del rumore e delle vibrazioni nei luoghi di lavoro e di vita.

La prima guerra mondiale obbliga gli scienziati italiani a scelte combattute. Neutralismo o interventismo? Difendere l'internazionalismo scientifico che parla di pace o raggiungere il fronte per combattere il militarismo prussiano? Il matematico Vito Volterra non ha dubbi e si arruola volontario (a 55 anni!), mentre Tullio Levi-Civita, anche lui matematico, tiene ben salda la bandiera del pacifismo. Ma nel libro troviamo anche la storia dei fisici e di Guglielmo Marconi, premio Nobel nel 1909, e quella dei chimici, in gran parte ostili al conflitto ma pronti a partecipare con impegno allo sforzo bellico del Paese. La scienza serve per vincere le guerre. Quella del '14-18 vede fra l'altro la tragica novità delle armi chimiche, il battesimo militare per aerei e dirigibili, l'invenzione del sonar per la guerra dei sommergibili. La scienza serve anche per costruire la pace, un progetto che i sopravvissuti al bagno di sangue della prima guerra mondiale portano avanti con grande determinazione e tensione etica.

L'Informatica ha una capacità 'mentale' adeguata per aggredire e dominare la sfera della semantica? Il dominio della linguistica elettronica, esercitatosi finora nei confini del lessico e della terminologia, potrà invadere anche i terreni del significato e sostituire il cervello umano nelle aree della gnoseologia, della indicizzazione e della documentazione? Il volume fornirà al lettore stimolanti aperture e adeguate chiavi di interpretazione per affrontare criticamente l'universo della Comunicazione scientifica.