Soggetto: Storia della scienza

Lo studio della luce ha accompagnato tutta la scienza moderna. Indagando la sua natura si è sviluppata la meccanica quantistica e si è arrivati a un nuovo modo di interpretare la realtà, in cui le particelle diventano onde e le onde si comportano come particelle.

La costanza della velocità della luce ha permesso lo sviluppo della relatività speciale, aprendo la strada verso una nuova comprensione dello spazio e del tempo. Il comportamento della luce, influenzato dalla gravità, ha addirittura dimostrato come lo spazio, oltre che a contrarsi o allungarsi, possa torcersi e come la gravità cambi il fluire del tempo.

Il libro si chiude con la spiegazione dei vari modi in cui la luce nasce, dalle cariche accelerate alla radiazione di Hawking, dalla prima luce del Big Bang al laser. Sono tutti concetti strani e affascinanti, che l’autore spiega nel modo più semplice possibile, spesso ricorrendo a esempi e aneddoti, mantenendo un tono informale, accattivante e divertente.

L’energia è l’unica moneta universale, necessaria per ottenere qualsiasi cosa. In questa storia monumentale, Vaclav Smil offre un racconto complessivo di come l’energia abbia plasmato la società, dalla preistoria in cui si scopre il fuoco alla società moderna che dipende dalle fonti fossili.

Gli uomini sono l’unica specie capace di imbrigliare energia al di fuori del proprio corpo, usando le capacità dell’intelletto e un gran numero di strumenti – dai più semplici attrezzi fino ai motori a combustione interna e ai reattori nucleari. La transizione epocale verso l’uso delle fonti fossili ha riguardato ogni aspetto della vita umana: agricoltura, industria, trasporti, armi, comunicazione, economia, urbanizzazione, qualità della vita, politica e ambiente.

Come scrive Alessandro Lanza nell’introduzione, «Energia e civiltà di Vaclav Smil rappresenta la sintesi cronologica del rapporto inscindibile tra uomo ed energia nella storia, ma anche una fondamentale messa a fuoco di come questo rapporto sia destinato a svilupparsi, illuminando i punti critici e le sfide sociali e antropologiche che attendono l’umanità per la salvaguardia delle fonti naturali – dalle quali proprio quell’energia scaturisce – principale fonte di ricchezza e sviluppo della nostra specie».

L’equazione più famosa del mondo, spiegata da due scienziati di grande livello nel modo più accessibile, piacevole e istruttivo. Brian Cox e Jeff Forshaw si spingono alla frontiera della scienza del XXI secolo per riflettere sul vero significato della sequenza di termini matematici che creano l’equazionesimbolo di Einstein, E=mc².

Spiegando i termini uno per uno, si chiedono: cos’è l’energia? Cos’è la massa? Cosa c’entra con energia e massa la velocità della luce? Per rispondere, ci portano fino a un esperimento tra i più grandi mai esistiti: l’acceleratore di particelle noto con il nome di Large Hadron Collider, che si snoda per 27 km nel sottosuolo di Ginevra, a cavallo del confine tra Francia e Svizzera. Usando questa macchina gigantesca – in grado di ricreare le condizioni dell’universo poche frazioni di secondo dopo il Big Bang – Cox e Forshaw descrivono la teoria contemporanea sull’origine della massa.

Insieme a energia e massa, la terza componente dell’equazione è “c” – la velocità della luce – probabilmente la più affascinante. Perché la velocità della luce permette la conversione tra energia e massa? La risposta è davvero il cuore della questione: gli autori mostrano che per comprendere realmente E=mc² si deve prima capire perché si possa viaggiare nel futuro ma non nel passato e come si muovano i corpi del nostro mondo tridimensionale in uno spaziotempo a quattro dimensioni. In altre parole, si deve capire come è fatta la struttura fondamentale e profonda del nostro mondo.

Una storia dell’atomo da Democrito alla fisica moderna, con la scoperta di elettrone e nucleo, fino alla fisica quantistica, per capire la struttura del mondo.

A partire dalle riflessioni degli antichi, la grande avventura intellettuale alla ricerca dell’atomo passa attraverso la nascita della scienza e conduce alla moderna descrizione di come è costruita la materia, come interagisce e quali leggi la governano.

Un percorso ricco di temi sia scientifici sia filosofici nella continua dialettica tra vuoto e materia, continuo e discreto, parte e tutto, onda e particella, caso e necessità.

Perché la matematica è il linguaggio perfetto per rivelare i segreti della natura? E come ci si sente a essere i primi in assoluto a predire qualcosa di inatteso riguardo l’Universo?

Questa è la storia degli scienziati che, proprio grazie a formule teoriche matematiche, hanno predetto l’esistenza di sconosciuti pianeti, buchi neri, invisibili campi di forze, oscillazioni nello spaziotempo, insospettate particelle subatomiche e persino l’antimateria. Quegli scienziati sono «gli stregoni», ovvero quelle menti visionarie che sanno estrarre miracolose descrizioni straordinariamente accurate da ciò che fino ad allora era solo oscurità.

Un incredibile viaggio dalla predizione alla dimostrazione attraverso quasi due secoli di ricerca scientifica, dagli studi di Parigi e di Cambridge al fronte russo devastato dalla guerra, fino ai bunker accanto ai reattori nucleari, agli osservatori astronomici a Berlino e in California, agli enormi tunnel sotto il confine franco-svizzero; il tutto alla luce del mistero centrale della scienza: il suo miracoloso potere predittivo.

Nella storia della scienza, e nella storia in generale, non si può prescindere dal concetto di tempo, passando per le idee di tempo assoluto, relativo, irreversibile.

Il contributo più noto, o almeno il più popolare anche se non sempre realmente compreso, è stato quello di Einstein, che tolse ai fisici, e non solo a loro, l'illusione nata con Galileo e Newton che il tempo fosse universale.

Oggi la termodinamica insegna che il tempo ha una direzione preferenziale, in avanti, ed è irreversibile, come Prigogine mise a fuoco negli ultimi decenni del Novecento.

Il volume aiuta a capire come si possano misurare i rapporti di causa ed effetto, e i tempi diversi fra quelli del pianeta Terra e degli esseri che esso ospita. Temi questi assolutamente decisivi poiché ne va della sopravvivenza dell'intero sistema o, come lo chiamava Lovelock, di Gaia.

Rinvenuto casualmente da pescatori di spugne nel 1901 al largo dell’isola greca di cui porta il nome, il meccanismo di Anticitera si presentava come un insieme di resti corrosi e malconci di un dispositivo a ingranaggi risalente all’antica Grecia. Dal giorno della scoperta a oggi, gli esperti sono riusciti a ricostruirne la struttura e il funzionamento, combinando osservazione diretta, strumenti radiografici sempre più potenti e surface imaging. Il meccanismo riproduceva di fatto l’universo così come lo concepivano i Greci, era una macchina dotata di una mezza dozzina di quadranti per illustrare le orbite nello spazio di Sole, Luna e pianeti, e i conseguenti cicli del tempo. Nella Macchina del cosmo, il meccanismo di Anticitera diventa la chiave per capire l’astronomia e la tecnologia dell’antica Grecia e il loro ruolo nel contesto socioculturale grecoromano. Considerato a lungo un congegno eccentrico per l’epoca, le ricerche più recenti hanno mostrato che si tratta in realtà di una macchina del cosmo concepita in tarda età ellenistica sulla base di raffinate, consolidate e diffuse conoscenze meccaniche e astronomiche. Oltre a essere un capolavoro nel genere delle macchine strabilianti, create per imitare la natura senza rivelare il proprio funzionamento allo spettatore, il meccanismo era anche una sorta di manuale animato di divulgazione scientifica.

“Questo libro è un successo sotto tutti i punti di vista, come resoconto di investigazioni scientifiche di altissimo livello, come esposizione di antiche teorie astronomiche e come trattazione che approfondisce il legame fra quelle teorie e la società che le ha prodotte (...) Una lettura consigliata a chiunque sia interessato all’astronomia antica.”

– Sir Geoffrey Lloyd, “Journal for the History of Astronomy”

“Avvincente come un thriller o un giallo... il libro di Jones è preciso, ma misurato, elegante e dotato di charme. La sua erudizione è ampia: Tolomeo, il funzionamento degli ingranaggi, Cicerone e Galeno, i Babilonesi, i pianeti, i mesi lunari, Glauco, gli epicicli e il fuso della Necessità. Non è solo il cosmo a essere presentato, ma anche la grande differenza e al tempo stesso la sorprendente similarità tra noi e i nostri antenati. Così dalla storia della scienza scaturisce un senso di comprensione della nostra umanità e l’antico desiderio di comprendere.”

– Michael Bywater, “The Spectator”

“Con uno stile chiaro e lucido, Alexander Jones è riuscito a combinare tutti i necessari dati letterari, archeologici e scientifici riguardanti il meccanismo di Anticitera. Il risultato è un’analisi dettagliata, approfondita e perspicace, che costituirà il testo di riferimento sul meccanismo per molto tempo a venire.”

– Alex Nice, “Bryn Mawr Classical Review”

Nikola Tesla ha dato un contributo decisivo alla rivoluzione elettrica che ha trasformato la vita quotidiana all’inizio del XX secolo.

Le sue invenzioni, i brevetti e le teorie sono alla base della moderna elettricità a corrente alternata e hanno promosso lo sviluppo di radio e televisione. Come il suo rivale Thomas Edison, Tesla fu uno dei primi scienziati-celebrità d’America, che godeva della compagnia dell’alta società di New York e che incantava Mark Twain con le sue dimostrazioni elettriche. Astuto promotore di se stesso e dotato uomo di spettacolo, Tesla coltivò una pubblica immagine di genio eccentrico. Anche alla fine della sua vita, quando viveva in povertà, Tesla continuava ad attrarre giornalisti per la sua annuale intervista di compleanno, intrattenendoli con l’annuncio di una nuova invenzione, un’arma a raggio di particelle capace di abbattere un aereo nemico.

In questo straordinario libro, W. Bernard Carlson demistifica l’inventore leggendario, collocandolo nel contesto culturale e tecnologico del suo tempo e concentrandosi sulle sue invenzioni oltre che sulla costruzione e sull’alimentazione della sua fama. Basandosi su documenti originali dalla vita pubblica e privata di Tesla, Carlson mostra come fosse un inventore “idealista” che cercava la perfetta realizzazione sperimentale di una grande idea o principio e che vendeva abilmente le sue invenzioni al pubblico attraverso la creazione di miti e illusioni. Non ultimo, grande spazio è dato alle vere e proprie sfide con Ferraris sul motore elettrico in corrente alternata e con Marconi sulla trasmissione di segnali senza fili.

Nel 1969 i primi due uomini mettevano piede su un altro corpo celeste, la Luna. Era un passo storico che segnava il ventesimo secolo, esprimendo il lato buono dell’umanità in un periodo tormentato da grandi tragedie. Dopo cinque decenni ci si sta preparando al ritorno sulle sabbie seleniche, ma adesso per rimanerci costruendo una colonia dove gli esploratori del cosmo potranno vivere e lavorare. Gli uomini e le donne che hanno avuto l’intelligenza e l’ardire di affrontare l’uscita dalla Terra, volando oltre il cielo, sono i protagonisti di questo libro. Assieme ci sono coloro che hanno pensato e costruito i mezzi per affrontare le ardue sfide nelle quali spesso era in gioco la vita. Tutti parlano e raccontano direttamente le loro storie in queste interviste frutto di incontri straordinari avvenuti nei luoghi dove le imprese dello spazio si inventavano, prendevano forma o si controllavano. Il libro è una storia dello spazio raccontata dalla voce dei personaggi che l’hanno realizzata. Ed è stato meraviglioso ascoltare la passione, l’entusiasmo, la visione che animavano le loro parole spesso intrise da una sorprendente umiltà. Testimonianze preziose, che ci portano nel futuro volando dalla fantascienza alla realtà.

Macchine per volare, gigantesche balestre impossibili da costruire, montagne animate che si aprono per dare spettacolo: le meravigliose invenzioni di Leonardo da Vinci nascono dall’osservazione, uno dei principali strumenti per conoscere il mondo. Leonardo osservava, disegnava e descriveva qualsiasi cosa lo interessasse. Le radici di molte sue invenzioni affondano profondamente nel suo tempo: al di là del ritratto costruito dal mito, tutte le sue opere raccontano oggi come esplorava il mondo grazie alla sua normale genialità. Questa visione d’insieme era il miglior ritratto del mondo che si potesse allora avere e forse ha qualcosa da dire alla scienza contemporanea, nella quale molte discipline cominciano a compenetrarsi. Leonardo scienziato ha lasciato un contributo in vari campi, tra cui la meccanica, l’idraulica, l’anatomia e la zoologia. Le sue invenzioni in ambito tecnico-scientifico hanno lo stesso appeal della Gioconda e meritano di essere ricordate. Con interventi di Luca Parmitano, Elena Cattaneo, Roberto Cingolani, Ilaria Capua, Guido Tonelli, Diana Bracco e Cristiano Dal Sasso.