Fisica

Appena dopo il Bing Bang, Primo il protone si ritrova accanto a Priscilla ed è amore a prima vista. «Non potrei usare il solito cliché del “lei era diversa delle altre”, difficile che una particella subatomica si distingua così tanto dalle sue simili» ci racconta lui stesso nelle pagine di questo libro, «però capii subito che era quella giusta. Che non aveva senso cercare altro». Ma l’universo si espande in fretta e i due molto presto si perdono. Inizia così per Primo un lungo viaggio attraverso gli eventi chiave della storia cosmica: diventerà parte di un atomo, quindi di una stella che esplode come supernova, per arrivare infine su un pianeta abitato dove sarà parte di un oceano, poi di piante carnivore, anellidi, narvali, cactus, salamandre, zanzare, fino all’essere umano. Ma anche attraverso i millenni e le distanze siderali, Primo non dimenticherà mai Priscilla: la cercherà ovunque, le scriverà appassionate lettere d’amore coltivando sempre la speranza di ritrovarla e le racconterà con stupore, meraviglia e a volte timore ciò a cui assiste. Riuscirà alla fine a ricongiungersi a lei? Con il taglio ironico che è proprio di “Chi ha paura del buio?”, progetto di divulgazione seguito da centinaia di migliaia di appassionati di astrofisica, Filippo Bonaventura racconta i momenti salienti della storia dell’universo, dal Big Bang a Homo Sapiens (quattordici miliardi di anni distillati in sole 272 pagine!), in un libro tanto divertente quanto impeccabile nei riferimenti scientifici.

Da sempre misuriamo il mondo. Per conoscerlo ed esplorarlo, per viverci, per interagire con i nostri simili. L’umanità misura per conoscere il passato, comprendere il presente, progettare il futuro. Ci sono voluti però millenni perché due rivoluzioni, quella scientifica iniziata con Galileo e quella francese, avviassero il percorso per rendere il sistema di misura condiviso e non più basato su deperibili artefatti umani, ma su elementi invariabili e universali della natura. Un cammino poco noto che è però una delle principali conquiste scientifiche e sociali dell’era moderna. Oggi con solo sette unità di misura fondamentali – metro, secondo, chilogrammo, kelvin, ampere, mole e candela – misuriamo e cerchiamo di comprendere la complessità e le meraviglie della natura, dal microcosmo delle particelle elementari ai confini dell’universo. Queste unità fondamentali sono protagoniste di sette affascinanti racconti che, insieme ai grandi della scienza e a tanti inaspettati personaggi, conducono il lettore in un viaggio alla scoperta della fisica – da Galileo a Einstein, dalla meccanica di Newton alla quantistica – e di come la scienza aiuti a costruire un futuro sostenibile e rispettoso dell’ambiente. Con un finale a sorpresa.

Di cosa siamo fatti? Cosa tiene assieme i corpi materiali? C’è differenza fra materia terrestre e materia celeste, quella che compone il Sole e le altre stelle? Quando Democrito tra il v e il iv secolo a.C. disse che siamo fatti di atomi furono in pochi a credergli. Per prenderlo davvero sul serio bisognerà aspettare Galilei e Newton nel xvii secolo, ma ci vorranno quattrocento anni di ricerche prima di ricostruire i componenti elementari della materia. Tutto quello che ci circonda – la materia ordinaria che forma rocce e pianeti, fiori e stelle, compresi noi – ha caratteristiche molto speciali. Le proprietà che ci appaiono usuali sono in realtà decisamente particolari, perché l’universo è oggi un ambiente molto freddo la cui evoluzione è cominciata quasi quattordici miliardi di anni fa. Nel libro si scoprirà come fanno le particelle elementari, quelle che compongono la materia, a combinarsi in forme stravaganti per costituire stati quantistici correlati, zuppe primordiali di quark e gluoni, o massicce stelle di neutroni. Si darà risposta alle nuove domande emerse dalle ricerche più recenti: in che senso il vuoto è uno stato materiale? Perché anche lo spazio-tempo può vibrare e oscillare? Possono esistere grani elementari di spazio o di tempo? Quali forme assume la materia all’interno dei grandi buchi neri? Dopo Genesi e Tempo, Tonelli ci guida in un nuovo e sorprendente viaggio nell’attualità della scienza contemporanea, raccontata con il consueto linguaggio semplice e coinvolgente, che permetterà al lettore di guardare all’universo, e forse anche a se stesso, con occhi nuovi.

Attraverso il racconto incalzante di cinque secoli di scoperte e invenzioni, impariamo che la fisica non è una disciplina arcana e misteriosa, ma una parte fondamentale della nostra esistenza. Le storie raccontate in questo libro abbattono le pareti del laboratorio e ci mostrano il volto umano della fisica: lo scienziato non è più il sacerdote di una disciplina oscura e misteriosa, ma è anzitutto un abitante del suo tempo, che condivide le passioni, le debolezze e le contraddizioni dei suoi simili. Brillante e mai banale, il volume ci parla delle leggi di Newton prendendo spunto dalla Famiglia Addams, e ci spiega i dettagli più segreti della relatività ristretta partendo dal celebre film Ritorno al futuro. Pagina dopo pagina, scopriamo che la fisica è anche nelle invenzioni che hanno cambiato la qualità della nostra vita, dal microscopio ai supercomputer, passando per gli apparecchi a raggi X, il fax, il velcro e le bombe atomiche.

Può sembrare un libro di curiosità, invece è un libro di fisica. Ogni nostra esperienza quotidiana, ogni fenomeno comune, che spesso guardiamo senza passione, nasconde infatti segreti che alla luce delle leggi della fisica diventano improvvisamente comprensibili e molto più affascinanti di quanto avremmo mai sospettato. Helen Czerski ci coinvolge col sorriso in decine di storie comuni, dalle onde del mare ai cucchiaini da caffè, per raccontarci quanto può essere bella la fisica, che danza tutt'intorno a noi, se solo ci fermiamo a osservarla. Le più grandi teorie, le più complesse e affascinanti congetture, si nascondono infatti negli oggetti più insospettabili e comuni. I venti antartici possono essere spiegati con lo scoppio del popcorn nella padella; persino bere da una cannuccia può essere una buona lezione di fisica. Nel nostro bicchiere c'è un brulichio di molecole, un invisibile e turbolento sfrecciare e scontrarsi di infinite, minuscole biglie. È un gioco di pressione e temperatura nel quale si nasconde la legge dei gas, il comportamento dei liquidi e molto altro, e non ci si annoia mai. La fisica, insomma, fa parte della nostra vita di ogni giorno, basta saperla scovare per apprezzarla, soprattutto se in cattedra c'è Helen Czerski a raccontarcela col suo entusiasmo contagioso.

"Ogni cosa è collegata. E lo dimostrerò scientificamente." Ci sono parole che nascondono un mondo bellissimo, che sembrano precise come termini medici, eppure vengono usate da chiunque e nei momenti più disparati per affermare concetti spesso lontani dal contesto in cui queste parole sono nate. Prendiamo il termine "sincronicità", per esempio, che usiamo solitamente per indicare quegli eventi che si verificano nello stesso istante. Ci sono scienziati che hanno timore a usare questa parola, perché evoca concetti mistici o terreni troppo scivolosi. Ma la scienza non è a favore o contro concetti sincronici: semmai lo sono gli scienziati. Infatti c'è un fisico, che è andato contro tutto e tutti, a cui questa parola non faceva paura. Anzi, si è messo a indagarla. E lo ha fatto insieme allo psicanalista in attività più famoso del mondo, colui che quella parola l'aveva creata. Questa è la storia di un fisico così talentuoso che a trent'anni (anzi, meno) è stato collocato esattamente tra Einstein e Maxwell nella classifica dei fisici più importanti del ventesimo secolo: Wolfgang Pauli. Ma anche del personaggio più criticato, sbeffeggiato, deriso di tutto il mondo scientifico. Soprattutto per la sua seconda vita, che Pauli ha scelto di trascorrere nei quartieri più malfamati delle grandi città, girando per bordelli, bevendo whisky, prendendosi a botte con la gente più strana, e tornando sempre a casa alle prime ore del mattino. Ma, come se non bastasse, c'é un altro colpo di scena. Wolfgang Pauli andava in analisi da Carl Gustav Jung, il quale aveva chiesto una sola cosa in cambio: che Pauli gli spiegasse la fisica quantistica. Questa è una storia di inquietudine. Una storia in cui viene messo in discussione un modo di ragionare che ci è proprio, e che diamo per scontato. Quella raccontata in questo libro è la vera, incredibile storia di Pauli e Jung, della fisica quantistica e della sincronicità, della mente e dell'amore, e di come tutto sia straordinariamente legato insieme.

L’opera, divisa in due volumi, contiene gli argomenti previsti per i corsi di Fisica 1 e 2 della laurea triennale. L’approccio didattico particolarmente attento alle applicazioni, rende il volume uno strumento particolarmente idoneo per gli studenti di Ingegneria (in modo particolare Biomedica e Informatica), Architettura, Informatica e dei corsi delle Lauree Scientifiche dove si richieda un livello matematico che comprenda il calcolo differenziale. Questo secondo volume presenta la parte di programma relativa a Elettromagnetismo e Ottica. L'attuale edizione offre allo studente numerosi esercizi, con cui consolidare quanto appreso sia nel testo cartaceo sia nella piattaforma MyLab.

Il mondo dell'antimateria è così vicino al nostro che è praticamente impossibile distinguerlo dal mondo della materia. Si tratta di una vicinanza paradossale in quanto l'incontro tra questi due mondi porterebbe a una conflagrazione di estrema violenza e alla completa eliminazione di almeno uno dei due: incontrando l'antimateria, la materia si annichilirebbe quasi istantaneamente in uno scatenamento di energia che in una frazione di secondo raggiungerebbe una temperatura di circa un miliardo di gradi. Questo scenario catastrofico, e fortunatamente irreale, permette di chiarire il fatto che l'antimateria può esistere nelle nostre vicinanze solo in scarsissime quantità e che l'asimmetria materia antimateria è alla base della nostra stessa sopravvivenza. Eppure, agli albori dell'universo doveva esserci una pari quantità di materia e di antimateria: dov'è andata a finire tutta l'antimateria presente all'inizio dell'universo? Perché la natura si è presa la briga di creare un mondo specchio che oggi brilla per la sua assenza? Per cercare di rispondere a queste domande, Gabriel Chardin ripercorre qui la storia dell'universo, in particolare della sua tumultuosa giovinezza, e conduce il lettore alla ricerca dei mondi di antimateria, partendo dal Sistema solare per risalire verso le galassie e le sue altre grandi strutture.

Kurt Fischer racconta di aver scoperto la relatività da ragazzo, grazie ai libri della biblioteca della sua città natale. Quei libri, però, erano stati anche fonte di frustrazione: alcuni erano troppo semplici e superficiali, altri offuscavano il significato fisico della teoria in un intrico di simboli matematici incomprensibili. Relatività per tutti nasce dal desiderio di colmare questo divario con un libro capace di spiegare in modo chiaro la teoria einsteiniana senza rinunciare a una trattazione rigorosa: pochi concetti fondamentali - luce, energia, massa, spazio e tempo - sono usati per ripercorrere l'approccio fisico-geometrico adottato da Einstein.

Il nucleo è un minuscolo puntino materiale al centro dell'atomo, del quale possiede pressoché tutta la massa. Un puntino apparentemente insignificante che cela in realtà un intero mondo. Per esempio, la sua struttura e le interazioni che in esso avvengono sono all'origine dei tre tipi di radioattività che possiamo osservare e misurare. Inoltre, mentre nei processi chimici gli elementi si ridistribuiscono, nei processi nucleari gli elementi vengono invece trasformati gli uni negli altri, quasi riecheggiando sul piano scientifico quella che era una delle idee centrali dell’alchimia: la trasmutazione della materia. Lo studio della fusione nucleare, cui si deve l'enorme ammontare di energia prodotta nel Sole, ci svela come nascono, evolvono e muoiono le stelle. Infine, l'esistenza stessa del carbonio, l'elemento alla base delle molecole organiche, poggia sulla struttura del nucleo. Giorgio Chinnici esplora questi e altri temi, che si intrecciano con le storie delle grandi personalità della ricerca nella fisica, e ci conduce alla scoperta dei segreti del nucleo, colmando un vuoto nel panorama della divulgazione scientifica.