Matematica e scienze

«Siamo esserini che vivono sulla crosta di una palla di roccia lanciata nello spazio, come una piccola astronave. Fuori, c’è uno straordinario mondo ancora inesplorato. Come un bambino che si affacci per la prima volta a una finestra sul mare, l’umanità intera guarda dall’oblò dei suoi telescopi, curiosa, incantata.» Questo libro raccoglie articoli di giornale scritti da Carlo Rovelli tra il 2010 e il 2020 per il «Corriere della Sera», il supplemento domenicale del «Sole 24 Ore» e altri quotidiani italiani e stranieri. Parla di viaggi (anche psichedelici); di poeti, Lucrezio, Dante e Leopardi, perché «la grande scienza e la grande poesia sono entrambe visionarie, e talvolta possono arrivare alle stesse intuizioni»; di filosofi, da Aristotele a David Lewis che sostiene esistano asini che volano; di buchi neri e telescopi, onde gravitazionali e gravità quantistica. Parla del Big Bang e della nascita del tempo, di scienziati come Stephen Hawking, Roger Penrose, Kip Thorne e del sacerdote Georges Lemaître. Parla di una generazione, quella dell’autore, troppo giovane per il Sessantotto ma non per il Settantasette, di università, di politica, di ateismo, della natura della mente e della coscienza (anche di quella dei polpi). È la raccolta dei sogni e delle passioni intellettuali di un fisico alla ricerca di idee nuove e di una prospettiva ampia e coerente, in cui la scienza si intrecci e si integri con l’intera cultura, una sorta di diario delle avventure intellettuali di uno scienziato che crede nell’impegno civile e nella necessità di una seria divulgazione, e sogna un mondo in cui, «più delle regole, conti la gentilezza».

Nell'Occidente cristiano-giudaico – anche su indicazione del Genesi dove si ordina all'uomo di sottomettere i pesci del mare, gli uccelli del cielo e via dicendo – si è guardato per millenni agli animali come fonte di cibo, forza lavoro o, nel migliore dei casi, compagnia. Ma i nodi di questa visione fondata sulla presunta superiorità umana rispetto alle altre specie stanno ormai venendo al pettine, con tutte le catastrofiche conseguenze che ha avuto e avrà sulla natura e sul pianeta. In realtà, gli animali hanno gli stessi nostri diritti di abitare la Terra e, se si indaga nella letteratura, nella filosofia e soprattutto nelle scienze, si scopre che spesso hanno aiutato l'uomo a progredire, lo hanno ispirato o indirizzato nelle scoperte. In questo libro Piergiorgio Odifreddi, con la sua capacità di metterci sempre un nuovo tarlo razionale nel cervello, fa una sorprendente carrellata di storie di scienza che, oltre all'uomo, hanno avuto per protagonisti degli animali. Si passa così dai conigli che, con la loro proverbiale prolificità, hanno esemplificato i numeri di Fibonacci ai ragni il cui filo resistentissimo, notò il chimico-scrittore Primo Levi, si solidifica secondo un processo più efficace di quelli messi a punto dall'uomo: per trazione. Il curioso, colto e originale percorso di Odifreddi si snoda poi tra le rane e le torpedini di Galvani (queste ultime già utilizzate, secondo Plinio, nell'antichità per fare degli elettroshock naturali) e i moscerini di Morgan, indispensabili per gli studi sull'ereditarietà. E che dire del cane di Pavlov che (come le oche di Lorenz) ebbe lo straordinario merito di spostare l'attenzione degli psicologi dall'introspezione all'osservazione dei comportamenti? Eccezionali insegnamenti ci sono giunti da api e formiche, scimpanzé e mucche (quella di Jenner, pioniere dei vaccini). E poi, perché mai il gatto di Peano riesce sempre a cadere in piedi?Insomma, siamo ancora convinti di poter fare a meno degli animali...? Forse no, visto che è stata una semplice lumaca di mare a darci un'avveniristica lezione sulle sinapsi (tema su cui è fioccato più di un premio Nobel per la Medicina).

«Il problema dell'umanità» scriveva Bertrand Russell «è che gli stupidi sono sempre sicurissimi, mentre gli intelligenti sono pieni di dubbi.» Certo, non è facile coltivare i dubbi. La certezza è piacevole, ci rassicura. Il dubbio crea disagio e il nostro cervello non tollera l'ambiguità, vuole risposte chiare. Meglio, poi, se queste risposte combaciano con ciò a cui vogliamo credere. Pensare come scienziati significa sì coltivare dubbi, ma anche andare alla ricerca di prove che possano dimostrare (o confutare) ciò che pensiamo. Spesso si insegnano le scienze, la fisica, la chimica, la biologia, ma si dà poco spazio al metodo della scienza, alla sua etica, alla sua filosofia e alla sua cultura. Le nozioni, le conoscenze, finiscono presto o tardi per essere dimenticate: se si impara come funziona il metodo scientifico, invece, si influenza stabilmente il modo di pensare e di affrontare la realtà. Un approccio utile nel corso di tutta la vita che contribuisce al radicarsi dello spirito democratico. Massimo Polidoro, con uno stile sempre originale e accessibile, ci aiuta a decifrare il mondo di oggi, costellato da miriadi di informazioni, vere e false, svelando le trappole cognitive che spesso ci fanno credere cose infondate e fornendoci gli strumenti per "pensare bene". Per difenderci dalle fake news e dalla disinformazione, per continuare a crescere come cittadini e per diventare dei "liberi dubitanti" consapevoli e responsabili.

Con questo saggio il premio Nobel Frank Wilczek offre al lettore un'esplorazione semplice ma profonda della realtà. Il grande fisico ci guida attraverso quei concetti essenziali della scienza contemporanea che ci permettono di comprendere il mondo e il suo funzionamento. Tramite queste pagine, cogliamo la realtà in modo nuovo, più ampio, realistico e sorprendente che mai. Sintetizzando quesiti basilari, dati concreti e ardite speculazioni, Wilczek riflette sugli elementi alla base della nostra conoscenza dell'universo: spazio, tempo, materia, energia, complessità, complementarità. Rivisita la storia della scienza fondamentale, esamina ciò che sappiamo e come lo sappiamo, distingue i fatti reali dalle molteplici finzioni e viaggia verso gli orizzonti della ricerca scientifica futura. Sempre brillante e acuto, questo libro è un magnifico omaggio all'ingegno e all'immaginazione umane, in grado di parlare a chiunque sia attratto dai misteri del mondo.

"Se avete il desiderio di capire la meccanica quantistica, dovete essere pronti a un viaggio in un mondo sconfinato e bellissimo. Per questo è nata questa mia pratica guida all'autolesionismo di gruppo, per perderci nei meandri più torbidi della meccanica quantistica. Ma, d'altra parte, Bohr disse: 'Se uno non è rimasto scioccato la prima volta che ha sentito parlare di fisica quantistica, allora non ha capito niente'". Gabriella Greison, la "rockstar della fisica", ha scritto la prima guida per approcciare la meccanica quantistica, questa teoria così caparbiamente in contrasto con il nostro senso comune. E allora quale modo migliore per spiegarla che immaginarsi di parlarne con Isaac Newton, grandissimo scienziato, per carità, ma esempio assoluto di quel modo di ragionare "classico" che questa nuova teoria mette in discussione, e che tutti quanti ci portiamo dietro quando pensiamo al mondo attorno a noi. Insomma, se riesce a convincere lui... Col suo stile sempre chiaro e preciso, Gabriella Greison spiega a Newton e a tutti noi il principio di indeterminazione di Heisenberg e il paradosso del gatto di Schrödinger, l'esperimento della doppia fenditura e l'"entanglement" quantistico, il dualismo onda-particella e la catastrofe ultravioletta. Mostra come grazie a questa teoria funzionino molti oggetti di uso quotidiano quali, fra gli altri, il laser, la chiavetta USB e il lettore dei codici a barre. Ma soprattutto ci fa assaporare questo sapere così contro-intuitivo, incomprensibile e "inutile" da risultare irresistibile per tutte le menti curiose e anticonformiste.

Per la prima volta in traduzione italiana, l'opera di Pavel Florenskij che introdusse una nuova interpretazione geometrica dei numeri complessi. In questo saggio, l'autore si propone di descrivere in modo visivo le proprietà delle diverse equazioni risultanti dalle due variabili, che possono avere valori sia reali sia immaginari. Ai primi sette capitoli, cui Florenskij lavorò nel 1902, il filosofo e matematico aggiunse un ottavo nel 1921 e un nono nel 1922. Nel nono capitolo il concetto di "immaginari" viene inserito all'interno di una visione cosmologica che include un originale confronto tra i sistemi tolemaico e copernicano, la relatività speciale di Einstein e la "fisica" di Dante nella Divina Commedia. Un'opera in anticipo sulla sua epoca, considerata "eretica" dai commissari bolscevichi per il suo approccio rivoluzionario alla materia matematica.

Champawat, 1900. Nelle foreste alle pendici dell'Himalaya una tigre del Bengala viene ferita alla bocca da un bracconiere. Privata dei suoi affilati canini, è costretta a adattarsi per non soccombere e comincia a inseguire una preda più vulnerabile: l'essere umano. Per i successivi sette anni, questo animale spietato terrorizza la popolazione locale, muovendosi nella foresta come un fantasma e trasformandosi nel più micidiale serial killer che il mondo abbia mai conosciuto, con uno sbalorditivo bottino di 436 vite. Alla disperata ricerca di aiuto, le autorità coloniali si appellano a Jim Corbett, un inglese di umili origini che lavora alla costruzione della ferrovia ed è cresciuto cacciando selvaggina nella zona. Corbett conosce fin dall'infanzia le foreste in cui la tigre si nasconde, e si mette sulle sue tracce come un detective che tallona un assassino. Addentrandosi in quel territorio selvaggio, però, si mette anche nella condizione di poter essere cacciato dalla sua stessa preda. Dopo aver condotto diverse ricerche tra i villaggi colpiti dalla Mangiatrice di uomini, riesce a intercettare una sinistra scia di sangue che lo condurrà nel cuore della giungla, dove l'uomo con il fucile e la belva sono destinati a incontrarsi... Huckelbridge segue le tracce di Corbett e ci racconta una delle più appassionanti avventure del XX secolo, inquadrandola nel complesso contesto storico in cui si svolse: quello del devastante impatto che il colonialismo ebbe sull'antico equilibrio tra uomo e natura. Fu un'esperienza che cambiò profondamente Corbett, trasformandolo da rinomato cacciatore in un ambientalista convinto, che alla fine sarebbe diventato famoso per la devozione con cui si dedicò alla salvaguardia della tigre del Bengala e del suo habitat.

Ci hanno insegnato che le scorciatoie sono qualcosa di sospetto, se non addirittura sbagliato o pericoloso: un trucchetto sleale, che permette di evitare parte del percorso necessario a raggiungere un obiettivo. Soluzioni per scansafatiche sempre pronti a «barare», o deviazioni adatte solo ai meno cauti. In ogni caso, niente di più lontano dalla matematica, con i suoi calcoli precisi - e un po' tediosi - da svolgere un passo alla volta. O no? Be', uno studioso e divulgatore del calibro di Marcus du Sautoy non sembra affatto d'accordo. Anzi, secondo lui la matematica è il regno del pensiero strategico, quello che ci porta al risultato richiesto nel tempo più breve e con il minor dispendio di energie possibile. Imboccando, insomma la stessa via seguita da Madre Natura. E non è un caso se gran parte di ciò che chiamiamo «progresso» sia nato proprio dalla capacità di semplificare un certo compito. Dobbiamo tantissimo a quei «pigri» che hanno trovato la soluzione meno faticosa per affrontare grandi problemi: dalle tecniche per edificare le prime città, sorte oltre cinquemila anni fa lungo il Nilo e l'Eufrate, al calcolo infinitesimale applicato all'ingegneria rinascimentale, fino agli algoritmi informatici in grado di indicarci la strada giusta o aiutarci a trovare online la nostra anima gemella. E la matematica non è l'unica scienza che può insegnare l'arte delle scorciatoie. Ecco perché questo libro divertente, pieno di aneddoti sorprendenti e di stimolanti enigmi da risolvere, si avventura in molti altri campi del sapere: dal mondo delle start-up a quello della musica, dai viaggi alla psicologia. Mostrandoci come proprio l'abilità di trovare approcci innovativi differenzi l'uomo dal più efficiente dei computer, che può invece affidarsi alla sua enorme capacità di calcolo per compiere in un attimo la via più lunga. Con la sua indubbia competenza e il suo inconfondibile piglio ironico, du Sautoy ci insegna come funzionano le scorciatoie mentali e quali sono le strategie per risolvere con creatività i problemi che affrontiamo ogni giorno. Starà a noi, poi, farne buon uso.

La matematica rievoca nei più un brutto voto, o pomeriggi trascorsi davanti a grigie equazioni. Grazie al cinema, in tempi recenti matematica fa anche rima con genio e fragilità, basti pensare a 'A Beautiful Mind' o 'The Imitation Game'. La matematica, però, non è un incubo scolastico, né vive solo nella mente di poche persone fuori dal comune. A ogni ora della nostra giornata, ci assiste sempre più in quel che facciamo. Sulla matematica si fondano le nostre scelte collettive, come ha messo in luce la pandemia di Covid-19. Ma è presente anche nella vita quotidiana di ognuno di noi, spesso invisibile eppure tangibile e decisiva. Per esempio quando chiediamo aiuto a Google, quando usiamo una carta di credito o quando in auto ci affidiamo a un navigatore satellitare; oppure quando facciamo la spesa o utilizziamo il trasporto pubblico, quando ascoltiamo musica o ci sottoponiamo a una TAC. Del resto appartiene anche al regno animale, dalle formiche ai nostri più fedeli amici a quattro zampe. Giovanni Sebastiani ci invita a osservare il mondo con gli occhi di chi ogni giorno lavora con la matematica, accompagnandoci in un viaggio alla portata di tutti nella magia quotidiana dei numeri. Da Didone che tagliando una pelle di toro fonda Cartagine, a Reinhold Messner che ammira il mondo da quota ottomila; da Vincent van Gogh che vede un cipresso e dipinge una fiamma, a Wisława Szymborska che parla una lingua universale, la matematica pervade ciò che di grande e appassionante sappia raggiungere l'umanità. Rende più semplici - e affascinanti - le nostre vite, come "24 ore con un matematico" mostra anche ai più scettici.

Gli esseri umani sono la specie più ingegnosa del pianeta, capace di alterare la natura su una scala così vasta che, secondo i geologi, l'umanità è ormai una forza geofisica pari al meteorite che sessantasei milioni di anni fa colpì lo Yucatán e causò un'estinzione di massa. Al contrario, i nostri cugini più prossimi, gli scimpanzé, continuano a vivere come hanno fatto per milioni di anni e rischiano di scomparire. Che cos'è, dunque, che ci distingue da tutti gli altri animali? Per cercare di rispondere a questa domanda, Gaia Vince, giornalista e divulgatrice scientifica, ha attinto ai più recenti studi nell'ambito di varie discipline, dall'archeologia alle neuroscienze, dall'ecologia alla psicologia. Il risultato è una straordinaria storia della nostra evoluzione, guidata, secondo Vince, da quattro elementi chiave grazie ai quali abbiamo potuto imparare dai nostri simili e accumulare conoscenze. Il «fuoco», per esempio, con la cottura dei cibi e la scomposizione degli alimenti, ha aumentato i tassi di sopravvivenza. Con la «parola», e quindi il linguaggio, abbiamo trasmesso un bagaglio di idee e nozioni che hanno plasmato noi stessi, le società e l'ambiente. Lo stupore provato di fronte alla «bellezza» ha facilitato la condivisione di simboli, norme e costumi all'interno di società sempre più variegate. Infine, tentando di dominare il «tempo», abbiamo preso confidenza con il principio di causalità e le nozioni di passato e soprattutto di futuro, che ci hanno reso affamati di quelle spiegazioni oggettive e razionali alla base dello sviluppo tecnologico. In una manciata di secoli siamo diventati un superorganismo - "Homo omnis" - e abbiamo catapultato il mondo in un'epoca geologica nuova e imprevedibile, l'Antropocene. Tuttavia, nonostante gli indefessi progressi scientifici, stiamo regredendo sotto molti punti di vista: le disuguaglianze globali danneggiano la collaborazione tra gruppi e il vorace saccheggio delle risorse trasforma la biologia in modi inattesi, che dipendono quasi esclusivamente da noi. "Evoluzione" ci rammenta che ogni decisione presa oggi provocherà delle conseguenze genetiche, culturali e ambientali di lungo termine, ed è quindi nostra cruciale responsabilità dimostrarci, per le generazioni future, degli antenati saggi e lungimiranti. Gaia Vince è una giornalista e divulgatrice scientifica che ha collaborato con le prestigiose riviste «Nature» e «New Scientist». Ha inoltre pubblicato numerosi articoli sul «Guardian», il «Times» e «Scientific American» e curato diversi documentari per la radio e la televisione. Nel 2015 è stata la prima donna a ricevere il premio per il miglior libro scientifico dell'anno dalla Royal Society grazie al saggio "Adventures in the Anthropocene".

In futuro una vasta porzione del globo sarà urbanizzata. Dove andrà a finire la natura? In città, come ci racconta Menno Schilthuizen in questo sorprendente libro. Un numero sempre maggiore di specie selvatiche ritaglia per sé nuove nicchie nei centri abitati, mentre l’evoluzione sta compiendo, davanti ai nostri occhi, una svolta sorprendente. Gli animali urbanizzati mostrano comportamenti sempre più intraprendenti: nei piccioni cittadini il piumaggio sta diventando più resistente alle tossine, le piante erbacee che spuntano dalle spaccature dei marciapiedi producono nuovi tipi di semi. Grazie agli adattamenti evolutivi che emergono a una velocità senza precedenti, le piante e gli animali stanno sviluppando nuove abitudini negli ambienti che l’uomo ha creato con cemento e acciaio. Siamo all’inizio di un nuovo capitolo nella storia della vita, in cui gran parte dell’antica biodiversità scomparirà e, al contempo, emergeranno forme di vita mai viste prima.