Zanichelli: Chiavi di lettura

Nell'estate 2012 l'annuncio della scoperta del "bosone di Higgs" ha fatto conoscere a tutti il CERN di Ginevra e il suo grande anello sotterraneo LHC, la macchina più gigantesca mai costruita dall'umanità. Ma perché i fisici costruiscono acceleratori di particelle sempre più potenti? Che cosa vogliono scoprire? E quegli acceleratori servono soltanto a produrre conoscenza, o hanno anche qualche applicazione nella vita quotidiana? Un protagonista della ricerca scientifica ripercorre un secolo di progressi, dalla storia curiosa della prima radiografia fino alla speciale particella che oggi spiega perché la materia pesa, e la luce invece no.

I virus sono dappertutto: ogni giorno ne assorbiamo milioni, respirando e mangiando, e portiamo perfino antiche tracce virali nel nostro stesso genoma. Sperimentiamo da migliaia di anni i danni che i virus provocano alla salute, ma ancora non sappiamo rispondere del tutto a domande fondamentali come: i virus sono organismi viventi? Da dove vengono? Come ne nascono di nuovi? In un mondo sempre più affollato, mobile e veloce, i virus hanno tante opportunità per infettarci. Epidemie come l'AIDS, l'influenza, ebola o la SARS preoccupano gli esperti di salute pubblica e di bioterrorismo: è una minaccia reale o un'esagerazione dei media? Anche se i virus ci fanno paura, in molti casi abbiamo imparato a difenderci grazie a farmaci e vaccini che interferiscono con il loro ciclo vitale. Ma se vogliamo che per i virus sia più difficile infettare animali ed esseri umani, dobbiamo limitare l'impatto delle nostre attività sull'ambiente.

L'intero spettro delle scienze - fisica, matematica, scienze della Terra, biologia, medicina - esplorato con tocco leggero durante l'attesa in aeroporto e poi in volo, prendendo spunto da domande che qualsiasi viaggiatore curioso si può porre. Come funzionano i "metal detector" dei controlli di sicurezza? Come fa un aereo gigantesco ad alzarsi in volo? E perché lassù nel cielo lascia una scia bianca? Perché ci sono tanti tipi diversi di nuvole? C'è vita a 10 000 metri di quota? A quante radiazioni si è esposti durante un volo? E che cosa succede se un fulmine colpisce l'aereo? Che cos'è davvero il "jet lag" e come lo si può "curare"? È vero che, secondo Einstein, volando si rimane più giovani? E perché in cabina non servono mai una tazza di tè decente?

Molti libri divulgativi "danno un'idea" della teoria della relatività; questo invece ne fa comprendere in profondità le basi e le implicazioni. Anziché accontentarvi della parola degli esperti, potrete ricavare in prima persona i risultati curiosi e sorprendenti che hanno reso famoso Einstein: la dilatazione del tempo, la contrazione delle distanze, il paradosso dei gemelli, i buchi neri. Scoprirete che la teoria si può sviscerare senza ricorrere a formule matematiche complicate: per eseguire i calcoli basta conoscere le radici quadrate, grazie anche ai numerosi disegni che illustrano con chiarezza gli esperimenti ideali di Einstein. Il lettore motivato riceverà una ricompensa non da poco: capire davvero, e a fondo, una delle più brillanti costruzioni intellettuali prodotte dalla mente umana.

Il calcio non è fatto soltanto di emozioni, ma anche di numeri. A che velocità può viaggiare un pallone? Qual è la probabilità di segnare un rigore? E perché la palla a volte devia dalla sua traiettoria naturale, consentendo di realizzare gol "impossibili"? Come ogni fenomeno, anche il calcio obbedisce a leggi naturali studiate dalla fisica e dalla matematica, che risultano essenziali per comprendere ciò che succede sul campo. I processi che governano il gioco - dai diversi modi in cui si può colpire la palla alla biomeccanica dei tiri più acrobatici, fino alle illusioni ottiche che ingannano giocatori e arbitro - sono analizzati con rigore scientifico e leggerezza di scrittura, per svelare i segreti dello sport più popolare al mondo.

Quanta benzina consuma un'auto nella sua vita? Quanto è lungo il DNA di tutti gli esseri umani? Quanta energia solare raggiunge il tetto di casa vostra? Se organizzate un raduno di un milione di persone, di quanto spazio ci sarà bisogno? E quanti gabinetti serviranno? Questo libro insegna a fare valutazioni quantitative sui temi più disparati, anche quando le informazioni disponibili sono poche, con quattro calcoli che si possono fare su un tovagliolo di carta. La tecnica è semplice: chiunque può imparare a ottenere stime precise quanto basta per avere un'idea dei fenomeni e per prendere decisioni.

I vaccini sono una risorsa straordinaria contro le malattie: costano poco, salvano innumerevoli vite umane, sono più efficaci delle migliori medicine. Ma come si costruisce per esempio il vaccino contro l'influenza? È possibile prevenire le pandemie con i vaccini? "Isola il germe, uccidilo, iniettalo" è il principio empirico usato dai tempi di Pasteur per fabbricare vaccini contro microrganismi pericolosi ma stabili. Oggi grazie alla genomica possiamo prevenire anche le malattie causate dagli agenti infettivi più mutevoli. Le nuove vaccinazioni sono più efficaci, sicure ed economiche di quelle del passato. Molto però resta da fare. I germi viaggiano in jet, ignorano i controlli di frontiera e sviluppano resistenze contro le terapie correnti. Nei paesi poveri si muore di malattie evitabili, mentre in occidente infezioni vecchie e nuove minacciano una società che invecchia. Su queste sfide si cimenta la vaccinologia del ventunesimo secolo.

È Homo l'unico sapiens? Molti animali sono capaci di scambiare informazioni e trasmetterle da un individuo all'altro per via non genetica. La loro cultura non è basata sui libri o sulle parole, ma non per questo è meno sorprendente. La gatta insegna ai piccoli come si cacciano i topi; certe scimmie per difendersi dai predatori hanno sviluppato forme di comunicazione che ricordano il nostro linguaggio; e ci sono fringuelli che cacciano gli insetti annidati nei tronchi usando bastoncini modellati allo scopo. Memoria, comunicazione e creatività costituiscono la base delle tradizioni culturali, mentre l'imitazione e l'apprendimento ne sono il motore. E osservare le culture degli altri animali ci aiuta a comprendere meglio anche gli exploit intellettuali della nostra specie.

La tavola di Mendeleev si può esplorare "dall'alto", come se fosse una variegata nazione di cui ogni elemento chimico costituisce una regione. I territori di questo Regno periodico hanno caratteristiche diverse tra loro, ma anche radici comuni e parentele. E i rapporti e gli scambi tra le regioni sono fondamentali per lo sviluppo della nostra tecnologia. Con la metafora del Regno Atkins racconta in modo originale le proprietà degli elementi chimici, la loro rilevanza nella vita quotidiana, la storia della loro classificazione e i principi che governano le reazioni chimiche.

Con il metodo scientifico, non con le terapie alternative: solo così possiamo sconfiggere il cancro. Dalle frontiere della ricerca sono in arrivo farmaci a bersaglio molecolare, vaccini, immunoterapie e terapie geniche. La trasformazione di una cellula sana in una cellula tumorale è irreversibile: una volta avviata, la cellula non torna più indietro. Grazie alle conoscenze sulle basi molecolari del cancro, oggi possiamo riconoscere le cellule tumorali, tracciarne l’identikit genetico e scegliere terapie personalizzate. Possiamo leggere il DNA alla ricerca delle mutazioni che provocano il cancro e sviluppare farmaci che colpiscono solo le cellule malate. Agiamo sul nostro sistema immunitario e lo rendiamo capace di riconoscere e aggredire i tumori. Arruoliamo virus e batteri per attaccare e uccidere le cellule cancerogene. Le cure alternative sono invece una minaccia. Omeopatia, cristalloterapia, diete miracolose a base di cartilagine di squalo o bicarbonato sono trappole mortali. La ricerca scientifica è l’unico investimento sicuro per curare il cancro.

Batteri ingegnerizzati che mangiano il diossido di carbonio e ne ricavano preziose molecole. Bioraffinerie che trasformano rifiuti agricoli e urbani in plastica, combustibili ed elettricità. Fotosintesi artificiale che sfrutta la luce del Sole per produrre composti utili a partire da acqua e CO2. Questa è la Chimica verde 2.0: come la natura, meglio della natura. Gli scienziati stanno percorrendo diverse strade per riciclare il diossido di carbonio, ma la diffusione su larga scala di queste innovazioni può avvenire solo se ripensiamo il modo di produrre i nostri beni di consumo. I nostri sistemi produttivi devono diventare circolari, in modo che gli scarti di un’attività siano la materia prima di un’altra. Ci sono altri modi per fare a meno del petrolio. E il diossido di carbonio, una delle cause del cambiamento climatico, non sarà più un rifiuto ma una risorsa.

Tutti usiamo energia, spesso senza accorgercene, in ogni istante della giornata. Il libro aiuta a capire che cos’è l’energia e quali conseguenze ha il suo uso sull’ambiente, sulla salute, sull’economia e sulle guerre. La terza edizione contiene dati aggiornati: la scena energetica globale, i tentativi di accordi internazionali per la salvaguardia del clima, il petrolio e il gas «non convenzionali», il declino dell’energia nucleare e i formidabili progressi delle energie rinnovabili. La transizione dai combustibili fossili alle fonti rinnovabili richiede un uso razionale delle limitate risorse minerali dell’astronave Terra e nuove tecnologie a elevato «ritorno energetico». Ma per vincere questa sfida bisogna anche limitare i consumi nei Paesi più ricchi, passare dall’economia lineare a un’economia circolare e ridurre le disuguaglianze. Vincitore del premio letterario Galileo per la divulgazione scientifica.