Bollati Boringhieri: Saggi. Scienze

Migliaia di ciarlatani reclamizzano ciascuno la propria dieta miracolosa, salvo che nessuna di queste ricette si fonda su dati clinici scientificamente attendibili. Ma proprio nessuna. Per capire come funziona l'apporto nutrizionale nella nostra specie, a quanto pare, manca qualche ingrediente fondamentale; ma se diamo credito alla ricerca scientifica, almeno una cosa è certa: il 60-70% del nostro peso è dovuto alla nostra costituzione genetica, e quindi non ci possiamo fare granché. Resta però quel non indifferente 30-40%, sul quale invece possiamo intervenire. Ma come? Mangeremo solo verdura cruda? Solo proteine? Digiuneremo un giorno su tre? Eviteremo del tutto gli zuccheri?, i grassi?, o ci rimpinzeremo di beveroni, industriali, magari certificati "bio"? La risposta è altrove e si chiama "microbioma", ovvero quella complessa, variabile e ancora poco conosciuta flora batterica che vive nel nostro intestino e di cui non potremmo fare a meno. Il problema è che i microbi non li scrivono sull'etichetta, sono impopolari, benché i batteri che compongono la nostra flora intestinale si siano recentemente rivelati ben più importanti di quanto si pensasse un tempo. Lungi dall'essere indesiderati "inquilini" del nostro intestino, i batteri vengono ora visti come una componente fondamentale del nostro benessere, fin dai primi minuti della nostra vita.

Dopo "Fisica quantistica per poeti", Christopher Hill e Leon Lederman - il premio Nobel che ha coniato l'espressione "particella di Dio" - tornano in libreria con questo nuovo libro per spiegarci, con la loro usuale chiarezza cristallina, cosa dobbiamo aspettarci dalla fisica dei prossimi anni. Come ormai tutti sanno, nel luglio 2012 il Large Hadron Collider (LHC) di Ginevra, il più potente acceleratore di particelle del mondo, ha finalmente svelato l'esistenza della più elusiva delle particelle subatomiche, il bosone di Higgs. L'impresa, davvero titanica, svolta dall'intera comunità scientifica europea presso il CERN (in cui l'Italia ha avuto un ruolo da protagonista assoluta) ha ottenuto enorme risonanza nei media, ben oltre l'ambito scientifico di riferimento. Il motivo di tanto interesse sta nel fatto che il bosone di Higgs, la particella che per tanto tempo era sfuggita ai nostri strumenti, determina un campo che permea l'intero Universo, creando con esso la massa delle particelle elementari, che a loro volta creano tutto ciò che esiste al mondo. Senza il bosone di Higgs non esisterebbe nulla. La sua scoperta ha dunque fornito molte risposte in un colpo solo, ma come spesso accade nella scienza ha anche portato un'infinità di nuove domande, alle quali i laboratori di tutto il mondo stanno ora cercando di dare nuove soluzioni. Questo libro, usando un linguaggio semplice, spiritoso e comprensibile, mostra in che modo tutti questi problemi stanno ora portando gli scienziati a scandagliare la materia sempre più in profondità, fino al cuore della trama stessa della natura. Per raggiungere questo obiettivo, il libro ci spiega anzitutto come si è giunti – e perché – alla scoperta della «particella di Dio», per poi guidarci verso le frontiere più avanzate della conoscenza. Sullo sfondo, una sottile polemica, che una volta tanto vede l'Europa in vantaggio sui cugini d'Oltreoceano: l'eclatante successo dell'LHC di Ginevra offre ai due autori americani il destro per criticare le scelte strategiche degli Stati Uniti nel campo della ricerca fisica di base, dalla quale sono attese enormi ricadute economiche e di ordine pratico.

Com'è possibile che due persone totalmente estranee giungano alla conclusione che non solo sarebbe piacevole condividere la vita, ma che è necessario farlo? Non se ne può proprio fare a meno! E se poi non funziona ci si domanda: com'è stato possibile innamorarsi della persona "sbagliata"? L'amore è un mistero adatto ai poeti. Per descriverlo si immaginano lunghe notti al chiaro di luna, passione, intimità, sospiri e mancamenti. L'amore è un sentimento irriducibile, alieno alle strette maglie della logica e della comprensione razionale. O così ci piace pensare. Tuttavia l'amore ha anche la sua chimica, la sua anatomia, la sua storia evolutiva e i suoi esperimenti di laboratorio. Quando una donna dice a un uomo (o viceversa) "ho bisogno di te", molte cose si mettono in moto nel suo corpo e nel suo cervello. La seduzione genera nel partner una cascata neurochimica più che reale, e pochi al mondo la conoscono nel dettaglio meglio di Larry Young, uno dei due autori di questo libro. C'è un'intricata catena di eventi che porta quella donna a pensare di avere bisogno - proprio di quell'uomo, ci racconta questo libro; una catena non poi così differente da quella che si mette in moto nella dipendenza dalle droghe. Sono gli stessi circuiti nervosi che si animano in entrambi i casi. Insomma, l'amore è una droga, benché molto, molto bella e per fortuna universalmente accettata. Per l'amore e per il sesso siamo disposti a ridefinirci da capo a piedi...

Troppo spesso la matematica è considerata uno sterile esercizio, nel quale è sufficiente applicare le formule stampate nel libro di scuola per risolvere il problema che l'insegnante ha dettato alla lavagna (e sperare così di ottenere almeno un 6). È un errore colossale, che condanna la matematica ad essere concepita esclusivamente come un defatigante lavoro automatico e noioso, complesso solo in quanto intricato. Non c'è da stupirsi che generazioni di studenti, formati in questo modo, la trovino ostica e antipatica. Ma la matematica non è questo. Basterebbe insegnare ai ragazzi a trovare la formula, col ragionamento, invece che semplicemente applicarla, dandola per scontata, e cambierebbe tutto. Una dimostrazione matematica non è mai una scorciatoia che qualcuno ha trovato (chissà come) per fare i calcoli più in fretta; semmai, come scrive Gabriele Lolli, «è più simile ad una passeggiata, senza fretta, con deviazioni e ritorni e visite su percorsi laterali, in un paesaggio abitato da pensieri e parole». La matematica della scuola non abitua a pensare; è più simile allo studio della religione, nel quale si forniscono «verità» date per appurate, da mandare a memoria, senza badare al fatto che le si sia «capite» o meno e, soprattutto, negando agli studenti la gioia (e il brivido) di trovare da sé una propria verità, sulla quale poi discutere e argomentare. Che è poi quello che la matematica (quella vera) fa continuamente. A scuola l'insegnate chiede quanto fa 2+2; se un ragazzo risponde «4» va bene così, ma nessun insegnante continua chiedendo «e perché 2+2=4?». Se per caso a chiederlo è uno studente (che di mestiere dovrebbe proprio porre domande all'insegnante), viene addirittura guardato male, come fosse inopportuno, o peggio. Eppure la domanda è tutt'altro che stupida, come si può ben comprendere leggendo questo libro, e ha impegnato le menti di non pochi matematici. È questa la matematica interessante, quella che apre la mente e insegna a ragionare, quella che Gabriele Lolli non si stanca di insegnare da molti anni.

Siamo ossessionati dalla fine del mondo. I millenaristi di ogni tipo ci ricordano che siamo sempre, potenzialmente, sull'orlo del baratro. "II Libro dell'Apocalisse" elenca profezie raccapriccianti sulla distruzione della Terra, entrate ormai nel nostro Immaginario comune; ma il mondo nel frattempo è progredito e di cause di distruzione ne sono emerse moltre altre, e ben più tangibili. Alcune catastrofi potrebbero essere causate dall'uomo stesso, altre da forze naturali immense, che sono quasi al di là della nostra comprensione, altre dal caso. Il giovane giornalista Alok Jha elenca in questo libro ben cinquanta apocalissi: cinquanta possibili catastrofi che potrebbero mettere la parola "fine" all'umanità intera, o alla vita sulla Terra, o persino alla Terra In quanto tale. Si tratta di un manuale che, più che spaventare (solo un pochino), insegna. C'è molta scienza nell'apocalisse. Ci sono le estinzioni di massa, l'esito disastroso di una guerra cibernetica o una possibile crisi alimentare globale. C'è anche l'impatto di un asteroide, una definitiva e inappellabile tempesta solare o l'esplosione di un supervulcano. C'è il dottor Stranamore con la sua "bomba fine di mondo" e ci sono molte tecnologie umane potenzialmente pericolose. Possiamo farci qualcosa? In certi casi sì, in altri, francamente no.

L'uomo sta creando una "specie" completamente nuova, in parte materiale e in parte digitale. La robotica moderna non si occupa più di androidi identici agli esseri umani, come avviene nei film: la tecnologia è lanciata a creare macchine indiscutibilmente superiori agli uomini, per certi aspetti, in grado di fare cose che noi non potremo mai fare, e con le quali dovremo sicuramente condividere il nostro mondo. Sarà allo stesso tempo un nuovo problema e un'incredibile opportunità. Senza dubbio una rivoluzione dalle conseguenze difficilmente prevedibili. Illah Nourbakhsh - uno dei leader mondiali della ricerca robotica - ci racconta in questo libro dei "bot" del futuro prossimo e di quelli che verranno appena un po' più in là: ce ne spiega il funzionamento, ce ne racconta le caratteristiche, ci mostra i problemi che si troveranno ad affrontare i nostri figli con queste macchine: robot pubblicitari interattivi in grado di individuare i clienti, giocattoli robotici volanti guidati dagli sguardi dei bambini, robot multimodali che ci consentiranno di essere in più luoghi nello stesso momento completando automaticamente per noi i comportamenti più prevedibili, e persino nanorobot in grado di assumere forme fisiche diverse. Sembra fantascienza, e del resto è quasi impossibile tracciare una linea netta di demarcazione tra fiction e non fiction quando si parla di robotica.

I gemelli identici non sono affatto identici e i nostri geni non determinano affatto il nostro destino. Questo è il messaggio centrale di questo libro, scritto con mano sicura e ricco di storie vere, tratte dal più grande studio sui gemelli che sia mai stato fatto e che Tim Spector conduce in Gran Bretagna da oltre vent'anni. Se siete a disagio ogni volta che leggete sul giornale che è stato trovato "il gene dell'alcolismo" (o del cancro, o della felicità, o dell'omosessualità ecc.) e se vi sembra riduttivo pensare a voi stessi come ad automi guidati ineluttabilmente dal DNA, con una condanna scritta nelle cellule da cui è impossibile sfuggire, allora questo libro vi offrirà una via di fuga inaspettata. La nuova disciplina si chiama "epigenetica" e sta rivoluzionando quello che sappiamo sui geni e sull'eredità biologica, aprendo campi di ricerca che erano considerati tabù solo pochi anni fa. Lo studio dei gemelli ha infatti convinto Tim Spector che la cosa più interessante sono le differenze, non le somiglianze, e che queste differenze sono il risultato di un dialogo continuo tra ambiente e DNA, in parte ereditabile. Ciò che fino a poco tempo fa la biologia considerava anatema, oggi non lo è più: i nostri comportamenti e le nostre esperienze modificano il nostro patrimonio genetico e sono in parte ereditati dai nostri figli e dai nostri nipoti.

Nel IX secolo il califfo abbaside di Baghdad, Abù Ja'far Abdullah al-Ma'mun, creò uno dei centri di studio più imponenti che la storia umana abbia mai conosciuto, noto col nome di Bayt al-Hikma, La casa della saggezza. Jim Al-Khalili ci svela i nomi dei protagonisti di questa avventura meravigliosa: Abu Rayhan al-Biruni, Ibn al-Shatir, al-Khwàrizmi, Ibn al-Haytham, al-Ràzi ed altri ancora. Dietro a questi nomi, per noi quasi sconosciuti, si nascondono le vite e le opere di scienziati che hanno di fatto posto le basi del mondo moderno. L'autore ricostruisce con straordinaria perizia la storia di un'epoca nella quale menti geniali spinsero le frontiere della conoscenza così in là da plasmare le civiltà che seguirono, fino ai giorni nostri. Il suo libro è anche un tentativo di reintrodurre in Occidente un pezzo fondamentale di una cultura a lungo ignorata e in buona parte ancora da esplorare. Il pensiero scientifico e culturale occidentale è in debito, ben più di quanto comunemente si pensi, con ciò che realizzarono mille anni fa gli scienziati e i pensatori del mondo islamico, in un periodo che fu elusivamente descritto come una lunga Età Oscura, una penosa parentesi posta tra la grande civiltà classica greco-latina e il Rinascimento europeo. Si omette così, troppo spesso, di dire che per 700 anni la lingua internazionale della scienza fu l'arabo.

Albert Einstein è da tempo diventato l'icona dello scienziato geniale, colui che vede più lontano degli altri, l'eletto in grado di porre le basi di una rivoluzione scientifica fertile e duratura. La svolta della relatività, iniziata nell'annus mirabilis 1905 e proseguita con la formulazione della teoria della relatività generale nel 1915, offre però moltissimo materiale per indagare più a fondo e in maniera meno ovvia le ragioni e le modalità di un cambiamento tanto epocale nel nostro modo di intendere il mondo. Einstein certamente poggiava, come si usa dire, "sulle spalle dei giganti" che lo avevano preceduto (da Galileo a Newton), ma per Jürgen Renn la scienza non progredisce in modo lineare, per semplice e lento accumulo di nozioni; più spesso di quanto si pensi all'impresa scientifica partecipano anche molti "nani", che contribuiscono in maniera decisiva a determinare le grandi scoperte. Si tratta di personaggi spesso dimenticati e secondari, di amici, persino di semplici artigiani il cui sapere diffuso gioca un ruolo fondamentale nell'avanzamento delle conoscenze. Questo è il contesto nel quale si muove il lavoro di Renn, frutto di un'indagine corale, svolta all'Istituto Max Planck di Berlino per oltre vent'anni, sulla base di un'abbondanza di fonti disponibili che hanno permesso di ricostruire la storia della teoria einsteiniana in modo completo e dettagliato.

"La matematica ha una storia lunga, gloriosa, ma per certi versi trascurata, e l'influsso della disciplina sullo sviluppo della cultura umana è stato immenso". Così lan Stewart racconta la sua impresa temeraria di raccontare in poco più di 350 pagine l'intera storia della matematica, la disciplina umana forse più pervasiva, necessaria eppure costantemente temuta. Stewart non è il primo e non sarà certo l'ultimo a cimentarsi in un compito del genere, ma dalla sua ha ormai decenni di esperienza nel campo della comunicazione della matematica e moltissimi libri che attestano la qualità della sua scrittura e la dote, davvero rara, di saper esporre in modo comprensibile concetti molto complessi. Per questo "Domare l'infinito" è rapidamente diventato un classico della buona divulgazione, un libro che accompagna il lettore nei meandri del pensiero matematico, dall'invenzione stessa dei numeri, nella più remota antichità, ai più recenti sviluppi della moderna teoria del caos. Per scrivere una storia così variegata e così intimamente legata alla storia stessa dell'umanità non ci si può fermare alla superficie, lasciando intendere che solo gli addetti ai lavori possono apprezzarne davvero i contenuti. Proprio il contrario: Stewart ci vuole dimostrare che con un po' pazienza e di buona volontà chiunque può godere dell'universo che la matematica ci ha svelato.

L'"ignota quantità" è lei, l'incognita, la x che abbiamo incontrato alle medie quando ci siamo cimentati con le equazioni di primo grado. Allora ci è stata rivelata l'esistenza di una parte della matematica che calcola con le lettere, invece che con i numeri. Forse non ne eravamo consapevoli fino in fondo, ma stavamo facendo un bel passo avanti sulla strada dell'astrazione concettuale. Di certo non potevamo sapere che la disciplina in questione, l'algebra, ha l'"ignoto" anche nel suo certificato di nascita. La comparsa del pensiero algebrico, tra il XVIII e il XVII secolo a. C, infatti non è preceduta da una fase di transizione documentabile che la colleghi all'aritmetica precedente. Chi ci racconta adesso questa storia plurimillenaria parla, a proposito delle sue origini avvolte nell'oscurità, di un "anello mancante". È bravo, John Derbyshire, a trovare gli snodi che dai tempi arcaici a oggi hanno scandito lo sviluppo irregolare e incostante dell'algebra. Grazie a lui si compiono atti di giustizia: figure ritenute minori sono restituite alla loro importanza, vengono tolti alcuni galloni proprio a lei, alla nostra x. Pare che solo banali motivi tipografici abbiano fatto cadere la scelta su quella lettera nel 1637, per le equazioni di un libro di Cartesio. Un piccolo colpo di scena tra i molti che movimentano una vicenda intellettuale di enorme portata, ora finalmente spiegata a tutti.

Dinamica non lineare, modellizzazione complessa, intelligenza artificiale, autorganizzazione: temi ostici - ma di straordinaria rilevanza per le sfide attuali della scienza - che Bertuglia e Vaio presentano a un lettore non necessariamente specialista, delineando un panorama ampio, variegato e interdisciplinare dei fenomeni complessi, delle tecniche proposte per la loro descrizione e dei modelli che sono stati realizzati, sia nelle scienze della natura sia in quelle della società. Con un linguaggio chiaro e rigoroso ma nel contempo alieno dalle asperità di un eccessivo formalismo matematico, essi ripercorrono il cammino che ha portato dalla teoria dei sistemi dinamici e dagli studi sull'instabilità di fine Ottocento alla comparsa della teoria del caos, fino agli sviluppi odierni della complessità a partire dagli anni settanta del Novecento. Entro questa cornice di carattere storico, speciale attenzione viene rivolta alle tecniche di modellizzazione complessa - le reti neurali, gli automi cellulari, la programmazione ad agenti - e alle loro applicazioni, in particolare nell'ambito delle scienze cognitive e delle nuove economie. Infine, lo studio di due casi di fenomenologia complessa particolarmente rilevanti - la turbolenza nei gas reali e il comportamento dell'agente economico caratterizzato da imperfetta razionalità -introduce a una delle questioni cruciali della complessità: la sua definizione formale. Prefazione di David A. Lane.