Bollati Boringhieri: Saggi. Scienze

L'epoca che va dalla metà del Cinquecento alla metà del Seicento è quella in cui si assiste ai preludi, alla nascita e agli sviluppi dell'opera galileiana. In quel periodo ricco d'innovazioni la matematica ha un ruolo primario nel determinare la nuova mentalità che è alla base della «rivoluzione scientifica», da Galilei a Newton. Si studiano i classici, che vengono tradotti e commentati, e nel complesso si pongono le basi per gli sviluppi futuri. Descartes algebrizza la geometria dando di fatto agli oggetti geometrici una entità algebrica. I metodi d'indagine come pure la logica e i fondamenti vengono esaminati esplicitamente sulla scia della tradizione medievale. Si prende in considerazione l'analisi delle dimostrazioni matematiche, in particolare geometriche. La tradizione archimedea porta a nuovi e suggestivi metodi per la determinazione delle misure di aree e volumi. Le tecniche di prospettiva sempre più matematizzate condurranno agli albori della geometria proiettiva. I protagonisti sono i grandi matematici dell'epoca, come Maurolico, Clavio, Bombelli, Viète, Luca Valerio, lo stesso Galilei, e poi Cavalieri, Torricelli, Descartes, Desargues e Pascal. I risultati presentati nel volume costituiscono una parte rilevante dei fondamenti storici della geometria.

La “geometria frattale”, nata negli anni settanta dall'intuizione di Benoit B. Mandelbrot, è tuttora più una provocazione al modo di pensare prevalente nelle scienze esatte della natura – quello fondato sui paradigmi collaudati dell'astrazione matematica – che una teoria organica, rigorosamente fondata. Ciò non toglie che essa consenta di arricchire con nuove prospettive e impostazioni teorie scientifiche ben note, che spaziano dalla fisica alla biologia, dall'astronomia all'economia, sotto il comune denominatore dello studio dei “sistemi dinamici complessi”. È questo il settore nel quale si sono specializzati i due autori: dalle loro ricerche, e da una serie di mostre organizzate per offrirne il frutto a un più largo pubblico, è nato questo libro. Laddove la contemplazione della pura bellezza geometrica era un tempo riservata a pochi eletti e presupponeva comunque un duro tirocinio, il lettore comune ha qui la possibilità, grazie ai più recenti progressi della computer graphics, di partecipare di un'esperienza matematica nuova, estetica non meno che scientifica. (E di parteciparvi anzi attivamente, se dispone di un personal computer: negli Experimenta, in fondo al volume, le istruzioni per il “fai da te”.) Dal vaso di Pandora di una semplice formula ricorsiva immessa nella macchina, fuoriesce una profusione di forme, tipicamente “autosimili”, di straordinaria eleganza, una fauna policromo, ora realistico, ora di sogno, ora da incubo. Sotto il soffio dell'iterazione, lo specchio immobile della geometria si increspa e diventa un mare in movimento, un luogo incantato che è vano sperare di attraversare con la bussola e il sestante della retta euclidea e delle equazioni differenziali newtoniane, strumenti deterministici. La simulazione al calcolatore – e questa è un'autentica svolta concettuale – tempera l'apriorismo astratto, e inevitabilmente dogmatico, della regina delle scienze restituendo ad essa una dimensione “naturale”, perfettamente consona alla sensibilità dei tempi nuovi.

Per millenni l'universo è stato sinonimo della volta stellata che ci sovrasta e noi ne eravamo il centro. Con la modernità si sono sviluppate nuove idee, sono state intraprese molte strade e si è iniziato un cammino di osservazioni e mappature del cosmo, sempre più precise, che ha mutato la nostra comprensione del mondo. Negli ultimi cento anni, poi, un'improvvisa accelerazione delle ricerche scientifiche ha radicalmente trasformato le nostre conoscenze. Ma il cammino per arrivare all'immagine attuale della struttura dell'universo non è stato per nulla lineare, tutt'altro. Gelosie, vicoli ciechi, ambizioni e frustrazioni dei protagonisti di questa avventura hanno costellato il cammino della conoscenza, e se oggi sappiamo infinitamente più cose di quelle che si sapevano anche solo all'inizio del Novecento, certo non possiamo dire di sapere tutto: molto altro ancora ci stupirà in futuro, forse tra breve. In questo libro, scritto da una protagonista assoluta della mappatura del cosmo, possiamo seguire le più importanti e affascinanti scoperte dell'astrofisica contemporanea. L'universo che conosciamo oggi non sta più fermo: è in accelerazione costante, contiene immensi buchi neri - una delle strutture più misteriose che l'uomo abbia mai scoperto -, riverbera di un'eco dell'esplosione che lo originò oltre 13 miliardi di anni fa, e forse è solo uno degli infiniti possibili universi. A complicare il quadro vi è la scoperta del fatto che ciò che vediamo rappresenta un misero 4% di tutto ciò che c'è, mentre il 96% restante è costituito di materia oscura ed energia oscura, di cui sappiamo pochissimo (e proprio l'autrice di questo libro è una delle protagoniste della mappatura dettagliata di questo nuovo mondo misterioso). Infine, abbiamo scoperto ormai centinaia di esopianeti, Terre orbitanti attorno a Soli lontani che potrebbero un giorno far svanire la nostra convinzione di essere soli nel cosmo. Solo la scienza, con tutta la sua provvisorietà e la sua incompletezza, ha potuto darci un quadro tanto grandioso.

La Via Lattea ha circa 300 miliardi di stelle. Si fa già fatica a immaginare un numero così elevato, eppure da tempo sappiamo anche che la nostra non è che una delle innumerevoli galassie presenti nell'universo. Di fronte a numeri di questa impensabile enormità la mente vacilla, ma non è che l'inizio della storia di questo libro. J. Richard Gott è stato uno dei primi cosmologi a proporre un modello nel quale la struttura del nostro universo somiglia a una spugna, fatta da ammassi di galassie connessi tra loro attraverso filamenti di galassie, a formare una gigantesca "ragnatela cosmica" che si sviluppa attorno a immensi spazi vuoti. Negli anni questa ragnatela è stata effettivamente mappata e questo libro è il racconto di prima mano, da parte di un protagonista assoluto della vicenda, di come una generazione di teorici e di astronomi sia riuscita a svelare la struttura macroscopica del cosmo. I pionieri dell'astronomia extragalattica sono i protagonisti dell'inizio di questa storia affascinante: nomi del calibro di Edwin Hubble e Fritz Zwicky. La storia prosegue poi con un mondo diviso in due dalla Guerra Fredda, nel quale la scuola americana si era concentrata su un modello basato su una struttura ad ammassi isolati, mentre quella sovietica descriveva una struttura fatta a nido d'ape, con le galassie disposte geometricamente attorno a grandi spazi privi di materia. Il lavoro di Gott si inserì in questa contesa, grazie a un'idea che l'autore aveva già iniziato a elaborare durante il liceo. In seguito, Gott misurò assieme a Mario Juric la Grande Muraglia Sloan, la più grande struttura di galassie mai mappata fino ad allora, coi suoi 1,37 miliardi di anni-luce di lunghezza (entrarono nel Guinness dei primati per questo). Mappando l'estremo confine dell'universo conosciuto, "La ragnatela cosmica" ci racconta i dettagli di questa affascinante ricerca e segna la via per una comprensione più accurata del cosmo che, grazie alla struttura di questa gigantesca ragnatela, ci appare sempre più chiara.

Grande scienziato, innamorato del proprio mestiere, Peter B. Medawar ha scritto un'apologia della scienza, brillante e appassionata: la scienza è "una grande e splendida impresa, la più felice che gli esseri umani abbiano mai intrapreso". Con lucidità, e anche con garbata ironia, Medawar procede, per via di esempi, a illustrare al lettore quel che la scienza davvero è, come si fa scienza, quali siano le ragioni del suo successo - quando ha successo quali i legami tra scienza e politica o tra scienza e cultura, quale l'importanza dell'immaginazione creativa e della fortuna nelle scoperte scientifiche. Soprattutto, Medawar vuole difendere la scienza dall'accusa di non sapere rispondere agli "interrogativi ultimi" sull'origine, sul destino e sul significato dell'uomo. Sono interrogativi, egli dice, che richiedono risposte trascendenti, dominio della metafisica o della religione, e che non possono essere oggetto di analisi e di comprensione scientifica. Al contrario, per tutti i problemi che la scienza è in grado di risolvere non ci sono limiti al suo potere: l'arte della ricerca scientifica è appunto l'"arte dei risolvibile". Il discorso di Medawar si chiude con una nota di ottimismo. Tutti noi possiamo in qualche modo contribuire a cambiare il mondo e a migliorarlo, e quindi il destino nostro sarà quello che noi stessi avremo saputo crearci.

"Ogni numero è speciale. Quando si arriva ad apprezzarli individualmente, quasi fossero persone, sono come vecchi amici. Ognuno ha la sua storia da raccontare e spesso questa storia porta a incontrare un sacco di altri numeri. I numeri sono i personaggi di un dramma: la cosa più importante è il dramma in sé, certo, ma non si può avere un dramma senza i suoi personaggi". In questo libro Ian Stewart racconta la sua passione per i numeri, che significa passione per la matematica, ma anche meraviglia di fronte alle proprietà, spesso inaspettate, che certi numeri possiedono. I numeri da uno a dieci potranno apparire noiosi, ma in effetti non lo sono affatto a giudicare da quanto viene detto in queste pagine. E se non lo sono loro, figuriamoci il numero i, la radice "immaginaria" di -1. E che dire dell'enorme numero che rappresenta tutte le possibili combinazioni del sudoku? Eccolo: 6.670.903.752.021.072.936.960: se qualcuno si fosse mai chiesto come fanno le riviste di enigmistica a produrre così tanti schemi ogni settimana, qui troverà la risposta (e una rassicurazione: non stiamo certo per esaurire le combinazioni). I curiosi troveranno tra queste pagine relazioni tra i numeri che neppure sospettavano, mondi interi fatti di cifre, che lungi dall'essere aridi e prevedibili si rivelano invece fantasiosi e pirotecnici. Le relazioni tra le note della scala musicale, l'insondabile distribuzione dei numeri primi, le magnifiche proprietà del pi greco... ogni cosa diventa meraviglia.

Robert Oppenheimer è stato probabilmente il più noto e discusso scienziato della cosiddetta «nuova generazione». Il più noto, per essere stato il «padre della bomba atomica», alla cui altissima preparazione scientifica e tecnica fu affidata una delle più spettacolari e terribili realizzazioni della scienza moderna. Il più discusso, per le manifestazioni contraddittorie della sua personalità, che lo videro a volte assertore di una fredda morale tecnologica, a volte paladino di un nuovo umanesimo scientifico. Scienziato di indubbio valore, l'uomo era perfettamente consapevole delle orribili conseguenze che avrebbe provocato la costruzione della bomba atomica, e nel dopoguerra divenne un fiero sostenitore della messa al bando degli ordigni nucleari, interrogandosi a lungo, e con rara intensità, sulla possibilità che la scienza potesse essere guidata da principi etici. Frutto di un ciclo di conferenze che Oppenheimer tenne in Inghilterra nel 1953, Scienza e pensiero comune affronta in modo semplice il legame esistente tra lo scienziato e il profano, nell'intento di conciliare le esperienze fondamentali della scienza con il senso comune. Per mezzo di facili esempi fisici Oppenheimer riesce a fornire al lettore tutti i concetti necessari per capire il profondo rivolgimento avvenuto nel passaggio dalla fisica classica alla teoria atomica. L'orientamento non dogmatico di questo libro rappresenta perfettamente l'atteggiamento dell'uomo che ha imparato la lezione di Hiroshima. Quell'uomo siamo tutti noi.

Nella scienza i capolavori sono rari come nelle arti. Per essere tali, in loro la perfezione deve uguagliare la dirompenza. Perché rivoluzionano il mondo, alla lettera. John Gribbin non esita a spendere la parola "capolavoro" per la teoria generale della relatività, che lo stesso Albert Einstein definì "la scoperta più preziosa della mia vita... una teoria di incomparabile bellezza". Quando la elaborò nella forma che conosciamo era trascorso un decennio dal 1905, ritenuto concordemente dagli studiosi il suo annus mirabilis: pochi mesi leggendari durante i quali, in un impeto di creatività scientifica che non si era più registrato dai tempi di Newton, aveva concepito anche la teoria ristretta della relatività e scoperto la legge dell'effetto fotoelettrico, che gli avrebbe poi valso il premio Nobel nel 1921. Gribbin tuttavia rivede l'opinione comune, posticipando il vero miracolo dal 1905 al 1915, quindi alla generalizzazione della teoria, questa sì in sconvolgente anticipo sui tempi della ricerca. L'estensione della relatività dagli oggetti che si muovono a velocità costante in linea retta al moto accelerato e alla gravità compie il prodigio di descrivere il nostro Universo e tutto lo spaziotempo che contiene. Nel secolo trascorso da allora, ciò che suscitò sconcerto si è via via consolidato, soprattutto durante gli ultimi cinquant'anni, come una delle teorie più comprovate dell'intera storia della scienza.