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Scienza

Cosa c'è di scientificamente possibile (e cosa invece, di assurdo) nelle avventure di una delle serie televisive più amate di sempre? Le storie di 'star trek', che raccontano le missioni dell'astronave 'enterprise' nella galassia, sono ambientate nei secoli xxiii e xxiv e gli autori si sono sforzati di immaginare quale potrebbe essere la sorte dell'uomo fra tre o quattro secoli, in una galassia ormai aperta al volo spaziale e popolata da varie civiltà intelligenti. L'autore, professore di fisica e astronomia, muovendosi al confine fra scienza e fantascienza, indaga l'universo di 'star trek' e lo confronta con quello reale.

Tempo, spazio e materia appaiono generati da un pullulare di eventi quantistici elementari. Comprendere questa tessitura profonda della realtà è l'obiettivo della ricerca in gravità quantistica, la sfida della scienza contemporanea dove tutto il nostro sapere sulla natura viene rimesso in questione. Carlo rovelli, uno dei principali protagonisti di questa avventura, conduce il lettore al cuore dell'indagine in modo semplice e avvincente. Racconta come sia cambiata la nostra immagine del mondo dall'antichità alle scoperte più recenti: l'evaporazione dei buchi neri, l'universo prima del big bang, la struttura granulare dello spazio, il ruolo dell'informazione e l'assenza del tempo in fisica fondamentale. L'autore disegna un vasto affresco della visione fisica del mondo, chiarisce il contenuto di teorie come la relatività generale e la meccanica quantistica, ci porta al bordo del sapere attuale e offre una versione originale e articolata delle principali questioni oggi aperte. Soprattutto, comunica il fascino di questa ricerca, la passione che la anima e la bellezza della nuova prospettiva sul mondo che la scienza svela ai nostri occhi.

«quando non può più lottare contro il vento e il mare per seguire la sua rotta, il veliero ha due possibilità: andare alla deriva o fuggire davanti alla tempesta. La fuga è spesso il solo modo di salvarsi. » attraverso questa teoria della fuga, che in realtà è un ritorno alle proprie radici più originali e creative, il grande biologo laborit ci espone il suo pensiero sui temi di eterno interesse per l'essere umano: l'amore, la libertà, la morte, il piacere, la felicità, la vita quotidiana, la politica. Un piccolo vademecum di saggezza con riflessioni sempre originali e sorprendenti.

Che i pesci possano essere estremamente passionali; che le tortore siano più feroci dei lupi con gli animali della propria specie; che un'oca possa credere di appartenere alla specie umana, e in particolare di essere la figlia dello scienziato che l'ha covata: ecco alcune delle sorprese che avranno i lettori di questo libro. Che cosa significhi capire gli animali moltissimi di noi lo hanno imparato dalle pagine di lorenz. Non solo perché lorenz è stato uno dei padri fondatori dell'etologia, ma perché lorenz ha saputo vivere con gli animali, con una curiosità, un'affettuosità verso ogni creatura, un senso del gioco e un dono del raccontare le loro storie che mai ha manifestato così compiutamente come nell'«anello di re salomone».

Che i pesci possano essere estremamente passionali; che le tortore siano più feroci dei lupi con gli animali della propria specie; che un'oca possa credere di appartenere alla specie umana, e in particolare di essere la figlia dello scienziato che l'ha covata: ecco alcune delle sorprese che avranno i lettori di questo libro. Che cosa significhi capire gli animali moltissimi di noi lo hanno imparato dalle pagine di lorenz. Non solo perché lorenz è stato uno dei padri fondatori dell'etologia, ma perché lorenz ha saputo vivere con gli animali, con una curiosità, un'affettuosità verso ogni creatura, un senso del gioco e un dono del raccontare le loro storie che mai ha manifestato così compiutamente come nell'«anello di re salomone».

Il senso comune ci dice che la materia non svanisce nel nulla, che una particella e un'onda sono entità molto diverse e che una conoscenza sufficientemente accurata conduce a buone predizioni. Eppure, quando usciamo dall'ambito dell'esperienza quotidiana, per addentrarci nel mondo della fisica quantistica, le cose mostrano di stare in tutt'altro modo: le particelle di materia si possono annichilare, onde e particelle sono due facce della stessa medaglia e i risultati di certi esperimenti sono totalmente imprevedibili. Kenneth ford ci spiega come le leggi che governano l'enormemente piccolo e l'enormemente rapido sfidino il senso comune e mettano alla prova il nostro intelletto al limite delle sue possibilità. Ford ci introduce alle grandi idee della fisica quantistica, che, nonostante i numerosi successi, continua a rimanere piena di concetti misteriosi: la granularità, il dualismo onda-particella, il principio di indeterminazione, la natura dei bosoni e dei fermioni, il principio di sovrapposizione e la non separabilità.

«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. «un piacere da leggere per i lettori curiosi e una fonte preziosa di idee per scienziati e filosofi» - carlo rovelli «di grande erudizione. Un libro utile, educativo e divertente» - matthew stanley, new york university «weatherall spiega in modo molto accessibile, comprensibile e chiaro tutto quello che volevi sapere ma avevi paura di chiedere sul nulla (il vuoto quantistico)» - priyamvada natarajan «weatherall racconta l'affascinante storia di come la nostra concezione del nulla sia cambiata nel corso dei secoli, fino ad arrivare alla moderna teoria quantistica dei campi e alla gravità quantistica» - sean carroll nelle mani di un fisico, però, la domanda assume un valore del tutto inaspettato, come si vede leggendo questo splendido, 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».

La storia avventurosa della più radicale rivoluzione scientifica di ogni tempo e la sua proiezione nel futuro. «il viaggio per comprendere il mondo ci conduce fino alla relazione delle relazioni, alla mente umana e alle soglie della nostra coscienza, pronti ad andare oltre» – corriere della sera «ho scritto queste pagine in primo luogo per chi non conosce la fisica quantistica ed è curioso di comprendere, per quanto riusciamo, cosa sia e cosa implichi. Ho cercato di essere più conciso possibile, trascurando ogni dettaglio che non sia essenziale per cogliere il cuore della questione. Ho cercato di essere più chiaro possibile, su una teoria che è al centro dell'oscurità della scienza» – carlo rovelli per il corriere della sera «la fisica ha trovato il suo poeta» – john banvillea helgoland, spoglia isola nel mare del nord, luogo adatto alle idee estreme, nel giugno 1925 il ventitreenne werner heisenberg ha avviato quella che, secondo non pochi, è stata la più radicale rivoluzione scientifica di ogni tempo: la fisica quantistica. A distanza di quasi un secolo da quei giorni, la teoria dei quanti si è rivelata sempre più gremita di idee sconcertanti e inquietanti (fantasmatiche onde di probabilità, oggetti lontani che sembrano magicamente connessi fra loro ecc. ), ma al tempo stesso capace di innumerevoli conferme sperimentali, che hanno portato a ogni sorta di applicazioni tecnologiche. Si può dire che oggi il mondo si regga su tale teoria, tuttora profondamente misteriosa. In questo libro non solo si ricostruisce, con formidabile limpidezza, l'avventurosa e controversa crescita della teoria dei quanti, rendendo evidenti, anche per chi la ignora, i suoi passaggi cruciali, ma la si inserisce in una nuova visione, dove a un mondo fatto di sostanze si sostituisce un mondo fatto di relazioni, che si rispondono fra loro in un inesauribile gioco di specchi. Visione che induce a esplorare, in una prospettiva ancora una volta stupefacente, questioni fondamentali ancora irrisolte, dalla costituzione della natura a quella di noi stessi, che della natura siamo parte.

La fisica quantistica è la più solida base delle nostre conoscenze. Praticamente tutto ciò che sappiamo sul mondo passa per questa disciplina, e sono tantissime le realizzazioni pratiche che questa scienza ha reso possibili: dal laser ai transistor, dalla risonanza magnetica al telefono cellulare che ognuno di noi ha in tasca. Eppure, per la grande maggioranza delle persone si tratta di una materia totalmente ignota, ritenuta troppo 'difficile', 'arida' nella sua trattazione matematica, o 'astrusa' nei suoi assunti di base. Nel migliore dei casi, un gioco per menti eccentriche, terribilmente complesso, al quale non conviene avvicinarsi, e che comunque nulla ha a che fare con la poesia del mondo. E questo è un vero peccato, perché la fisica quantistica è innanzi tutto 'bella', almeno quanto la poesia; e sebbene sia in effetti controintuitiva in maniera sconcertante (come la poesia) e a suo modo complicata, per capirne i segreti non è affatto necessario conoscere la matematica, almeno se a raccontarcela sono il premio nobel leon lederman e il suo collega christopher hill. Il dono della divulgazione di questi due autori, la loro verve stilistica e la loro indubbia competenza, permettono infatti a chiunque legga 'fisica quantistica per poeti' di capire finalmente a fondo fenomeni reali (eppure in un certo modo fiabeschi), come l'esistenza di particelle che 'sanno' dove andare ancor prima di partire o che possono trovarsi in due luoghi contemporaneamente.

In questo agile volume, il grande fisico stephen hawking delinea una breve storia dell'universo 'dal big bang ai buchi neri' (per citare il titolo italiano della sua opera più famosa). Per farlo, presenta le principali teorie cosmologiche da aristotele fino ad einstein, passando da tolomeo, copernico, galileo e newton; quindi espone le conoscenze attuali sulle leggi fisiche alle quali obbedisce il nostro universo; infine, avanza alcune ipotesi in direzione di quella 'teoria del tutto' capace di unificare la meccanica quantistica, la gravità e le altre interazioni della fisica. Solo una 'teoria del tutto', infatti, ci consentirebbe di rispondere alla vera questione ultima: perché esiste l'universo?