Matematica e scienze

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. Con "L'esplorazione dell'universo", 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, 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 ed energia oscura, di cui sappiamo pochissimo 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.

Ogni pianta ha una storia. Il rabarbaro non cresce da sempre nei nostri orti, viene dal cuore della Cina e dal Tibet, e fu scoperto da Simon Pallas, inviato dall'imperatrice Caterina II a esplorare gli angoli più remoti della Russia. Il fiore più grande del mondo, la rafflesia, è una creatura vegetale fuori dal comune che prende il nome da sir Stamford Raffles, fondatore della città di Singapore. La peonia, scoperta nel giardino di un principe asiatico da un botanico eccentrico, Joseph Rock, meriterebbe un romanzo poliziesco. La sequoia della California ci porta nel Far West della corsa all'oro al seguito di Archibald Menzies, esploratore scozzese... "Le incredibili avventure delle piante viaggiatrici" racconta storie di piante che sono anche storie di cercatori d'oro verde, eroi di epoche passate, nomadi del sapere: il ginseng, la sequoia, l'hevea, il tabacco, le fragole, il rabarbaro, la peonia, il tè, il kiwi, la rafflesia indonesiana. Prefazione di Francis Hallé.

Uno dei grandi rompicapo della scienza contemporanea è spiegare come la vita sia emersa dalla materia inorganica. Possiamo affidarci esclusivamente al rigore della fisica e della biologia, com'è stato fatto negli ultimi decenni, nella convinzione che "là sotto" un insieme di leggi governa tutto ciò che accade nell'universo? Secondo Stuart Kauffman, personaggio chiave del Santa Fe Institute, il pensiero riduzionista ormai non basta: la vita che nasce e si evolve non è una macchina, e la sua creatività e fantasia ci impongono di guardarla in modo nuovo, come organismi, come totalità. Nessuna legge del moto, infatti, potrà mai rendere conto delle possibili configurazioni di una biosfera, e delle infinite interazioni tra gli esseri viventi che la popolano. Con "Un mondo oltre la fisica" Kauffman porta a compimento il suo trentennale studio sulle origini della vita, e ci propone un radicale cambiamento di visione del mondo.

Nei secoli la statistica ha svolto un ruolo di primo piano nella comprensione scientifica del mondo, e quotidianamente ognuno di noi sperimenta in quali innumerevoli modi le affermazioni statistiche determinano la nostra vita o vengono abilmente sfruttate da parte dei media e dei centri di potere. Nell’era in cui i big data si affermano come disciplina fondamentale del mondo dell’economia, della finanza e in tutti gli aspetti della vita politica e sociale, essere consapevoli delle basi della statistica è piú importante che mai. Con questo libro, semplice e autorevole insieme, David Spiegelhalter guida il lettore attraverso i principî essenziali di un universo fondamentale quanto sconosciuto. Partendo da casi particolari della vita di tutti i giorni per introdurre ai concetti generali, Spiegelhalter ci mostra quanto la statistica possa contribuire per esempio a catturare un serial killer prima che colpisca ancora o a individuare il passeggero più fortunato del Titanic o a capire quanto uno screening medico sia veramente necessario. E poi, quanti alberi ci sono sul pianeta? Davvero gli ospedali con più pazienti hanno tassi di sopravvivenza più alti?

È stato un pioniere del documentario naturalistico e uno dei massimi divulgatori scientifici a livello mondiale. Per più di 50 anni ha realizzato reportage di storia naturale trasmessi da numerose reti televisive. Anche Netflix celebrerà l'autore con un documentario sulla sua vita in uscita in autunno. David Attenborough è una star internazionale. Di quelle vere, che non fanno tanto parlare di sé ma che lasciano il segno quando aprono bocca. Il decano dei documentaristi, il grande divulgatore di scienza e natura, in questo viaggio nel tempo e nei luoghi simbolo ci racconta la sua vita di avventuriero, le bellezze del nostro pianeta e le trasformazioni avvenute nell'ultimo secolo o ancora in atto, causate dall'azione dell'uomo. L'inesorabile declino della biodiversità è la vera tragedia del nostro tempo. Il mondo naturale sta scomparendo. Le prove sono intorno a noi. C'è il rischio che il nostro silenzio e la nostra incuria ci portino dritti alla distruzione. Ma c'è ancora tempo per agire. C'è un'alternativa migliore alla catastrofe e Attenborough sembra conoscerla molto bene, grazie alla sua invidiabile esperienza sul campo. I prossimi decenni saranno l'ultima opportunità per costruire una casa stabile per noi e ripristinare l'ambiente ricco, sano e meraviglioso che abbiamo ereditato dai nostri antenati. È in gioco il nostro futuro sul pianeta, l'unico, per quanto ne sappiamo, in cui sia possibile la vita. "La vita sul nostro pianeta" è un coraggioso testamento per le generazioni di oggi e quelle future e per tutti coloro che vogliono preservare la bellezza di questo mondo. Oggi, ancora più di ieri, dopo la pandemia di Covid-19.

1+1=2, che cosa c'è di più semplice? Si tratta della prima formula che tutti incontriamo a scuola, ma anche del primo paradosso della mente: quanto fa una pera più una mela? A che cosa è uguale? In una carrellata fantastica, tra gli antichi sistemi numerici e la logica della computer science, Barrow ci accompagna in una lezione di matematica, tra molti interrogativi e tante risposte, fino a riportarci all'apparente, irragionevole efficacia di questa «formula». Scoperta o invenzione? Rimane l'evidenza per cui modelli così semplici, come l'aritmetica, sono tanto ricchi e potenti da svelare la struttura dell'universo. Una struttura che, in un'ultima analisi, si fonda su 1+1 = 2.

La matematica non lascia indifferenti. Se ne può rimanere folgorati e innamorarsene follemente, oppure non sopportarla affatto, dichiarando, quasi come fosse un vanto, di non saperne nulla. È spesso considerata fredda e spietata e, nel migliore dei casi, viene vista come un male necessario per sviluppare una tecnologia o una teoria fisica e cercare di sondare, almeno superficialmente, gli immensi misteri della natura. Tuttavia, chi si addentra nei suoi meandri, superando la noia dei primi stucchevoli esercizi, è concorde nell'affermare che la matematica è bellezza, poesia e fantasia. Possiamo dire che gli oggetti matematici non solo hanno a che fare con l'arte, ma sono essi stessi opere d'arte. Certamente si tratta di un'arte difficile da visualizzare e da cogliere. In questo libro proveremo a raccontarne la limpida bellezza in sette semplici lezioni, attraverso metafore d'amore e morte, suggestioni calcistiche e meringhe sbriciolate tra insiemi infiniti, strutture algebriche, vettori, infinitesimi, funzioni, curve frattali, spazi geometrici e le loro svariate applicazioni.

"Cerco di fare il punto su quanto si conosce sulla natura della vita, sulla sua origine, sulla sua presenza altrove. Nel far questo sono in perfetta mala fede, perché credo di essere arrivato alla conclusione che la vita non esiste. Precisando: credo che da un punto di vista formale sia sostanzialmente impossibile definire la vita in modo rigoroso, e che la distinzione tra vivente e non-vivente sia un artificio causato dalla asimmetria della nostra posizione di Osservatori interessati. Essendo Osservatori dall’interno il nostro sguardo non può arrivare molto lontano. Mi occupo quindi di distinzione tra vivente e non-vivente, di definizione della vita, di origine della vita, della vita altrove, del rapporto tra le forme di organizzazione basate sulla purezza e l’ordine (cristalli) e quelle basate sul disordine apparente e auto-programmato (vita). Lo scopo è cercare di guardare me stesso in prospettiva. Giunti a un certo punto della propria esistenza ragionare su questo argomento sia ineludibile. Ho cercato allora di dare un po’ d’ordine nei dati che la scienza contemporanea ha raccolto e interpretato provando a immettere un po’ di logica in un argomento squisitamente esistenziale."

Dopo gli orrori perpetrati dal Nazismo durante la Seconda guerra mondiale, il mondo della scienza ha voltato le spalle all'eugenetica e agli studi sulle differenze razziali. Da allora, tuttavia, una rete globale di intellettuali razzisti e segregazionisti ha lavorato nell'ombra per finanziare ricerche e fondare riviste specializzate che si propongono di diffondere e sostenere con dati scientifici una presunta diversità nelle capacità cognitive delle diverse razze. Eppure, anche se la stragrande maggioranza degli scienziati e degli studiosi ha rifiutato con decisione queste teorie, considerando il concetto di razza un costrutto sociale, l'idea in qualche modo è sopravvissuta nel modo in cui gli scienziati concepiscono la genetica e le varianti tra i diversi gruppi umani. Sviscerando le affermazioni e il lavoro degli scienziati contemporanei che studiano la biodiversità umana, e che per lo più affermano di attenersi ai dati, "Superiori" dimostra come persino nella comunità scientifica mainstream sia tuttora radicata l'idea che il concetto di razza abbia un fondamento biologico. La nostra comprensione di caratteristiche complesse quali l'intelligenza, e degli effetti delle influenze ambientali e culturali sull'uomo dal livello molecolare in su, è in costante crescita, eppure la speranza di trovare delle semplici differenze genetiche tra le "razze" – in grado di spiegare la diversa distribuzione delle malattie tra le varie etnie, o la povertà, o i risultati nei test scolastici, o semplicemente di giustificare i presupposti culturali – resiste ostinatamente. In un momento in cui la minaccia del nazionalismo etnico torna ad affacciarsi in tutto il mondo, Angela Saini, autrice britannica di origini indiane, esplora il concetto di razza dalle origini a oggi, e con il contributo di genetisti, antropologi, storici e sociologi di tutto il mondo analizza con rigore le teorie della "scienza della razza", ne denuncia la natura insidiosa e distruttiva, e ci ricorda che dal punto di vista biologico siamo di gran lunga più simili che diversi.

Bill Barton accompagna il lettore alla scoperta di inusuali idee matematiche nascoste nel modo in cui l'umanità parla dei numeri e delle figure, dei diversi mondi matematici descritti dalle lingue parlate in luoghi e culture lontani dai nostri, come le lingue polinesiane e quelle dei nativi americani. Facendoci apprezzare congruenze e incongruenze tra lingua e matematica, ci aiuta a svelare i blocchi mentali causati dalla nostra abitudine a parlare di matematica sempre nello stesso modo, senza contemplare alternative. L'autore riesce così a farci riflettere sulla natura della matematica stessa e porta a far vacillare (se non addirittura cambiare) almeno parte della nostra visione della matematica. Questa diversa prospettiva non può che farci interrogare circa il modo in cui comunichiamo le idee matematiche, soprattutto ai più giovani. Le conclusioni del libro forniscono consigli preziosi per chi insegna la matematica a tutti i livelli, soprattutto in contesti multilinguistici e multiculturali.

Perché una mela cade dall'albero anziché galleggiare nello spazio? Be', è merito - o colpa - della gravità, lo sappiamo tutti. A scuola ci hanno insegnato che è questa forza a tenerci agganciati alla superficie del nostro pianeta, mentre lui ruota su se stesso e intorno al Sole. Ma il nostro corpo la conosceva ben prima che la incontrassimo sui libri di testo: appena venuti al mondo sapevamo già reagire ai suoi stimoli, e di lì a qualche anno abbiamo imparato a gestirla senza nemmeno pensare, magari mentre... corriamo giù per le scale. A noi sembra un traguardo da nulla, ma per i robot è ancora un problema quasi insormontabile. Insomma, il nostro rapporto con la gravità dura letteralmente da una vita, ed è anche l'unica interazione fondamentale della fisica di cui siamo coscienti. Tanto da sognare di liberarcene. Eppure, quanto la conosciamo davvero? Sappiamo cosa sia lo spazio-tempo, in cosa consista la sua curvatura e come si produca? Siamo pronti ad accettare che il tempo possa accelerare o rallentare a seconda del posto in cui ci troviamo? Sappiamo cosa sono le onde gravitazionali, o come funziona un buco nero? L'astrofisico italiano che ha realizzato per primo, assieme ai colleghi del progetto Event Horizon Telescope, delle immagini fotografiche di un buco nero supermassiccio ci invita a un viaggio per trovare risposta a tutte queste domande, e a molte altre. Ad esempio: com'è possibile fotografare un buco nero se per definizione cattura tutta la luce che lo colpisce? Con piglio divertito ed enorme passione, Luciano Rezzolla è pronto a guidarci alla scoperta dei più profondi misteri del cosmo. Senza mai banalizzare le complessità dell'astrofisica, ma pronto a illuminarle per noi attraverso analogie immediate e fulminanti, ci condurrà passo dopo passo a scoprire la verità su un fenomeno che, prima ancora di attrarre i nostri corpi, attira da sempre la nostra curiosità.

Pedro Domingos è universalmente considerato uno degli scienziati di punta nello studio dell'intelligenza artificiale . Sotto la sua guida scopriremo gli algoritmi che si nascondono dietro le nostre ricerche su Google, Amazon e Netflix e scopriremo le diverse strategie in atto per arrivare all'Algoritmo Definitivo, il Sacro Graal della ricerca informatica, la macchina in grado di imparare da sola e fare tutto, proprio tutto ciò che vogliamo, persino prima che lo chiediamo. La ricerca di questa macchina universale dell'apprendimento è uno degli sviluppi più affascinanti e rivoluzionari del pensiero umano di tutti i tempi e "L'Algoritmo definitivo" è la guida fondamentale per capirne a fondo il peso e le implicazioni.