L'universo è governato da leggi deterministiche? Qual è il ruolo del tempo? Ilya Prigogine e Isabelle Stengers presentano l'emergere di una nuova scienza che non si limita più all'analisi riduttiva di situazioni semplificate, ma si propone di affrontare lo studio del mondo reale in tutta la sua complessità: una nuova scienza che si fonda su concetti nuovi come quelli di strutture dissipative, di instabilità dei sistemi dinamici, di sensibilità alle condizioni iniziali, di distribuzioni di probabilità, nel tentativo di restituire al tempo tutta la sua sostanza. Quella che gli autori ci indicano in questo libro è una stretta via tra un mondo deterministico governato da leggi ferree e un mondo assurdo in preda all'arbitrio del caso, dove le leggi della fisica assumono un senso nuovo. E in questa nuova visione del mondo c'è posto per la creatività della natura e dell'uomo.
Da millenni gli uomini si interrogano sulla natura ultima della vita, eppure le spiegazioni che sono state fornite nel corso della storia si possono dividere in due sole grandi categorie: da un lato c'è chi pensa che tutti i fenomeni vitali possono essere ricondotti al movimento di minuscole particelle fisiche; dall'altro c'è chi invoca un'entità speciale, una sostanza invisibile che anima la materia vivente dandole uno scopo. Chi la chiama Dio, chi "slancio vitale" o vis viva: sarebbe l'"intelligenza" cosmica necessaria a spiegare la mirabile organizzazione degli esseri viventi, così apparentemente diversa dal caos della materia bruta. La spiegazione "vitalistica" ha trionfato per secoli, benché della "forza vitale" non si sia mai trovata traccia. Democrito, Epicuro, La Mettrie e Darwin, campioni della visione "meccanicista", erano considerati i "materialisti" da combattere. Nel frattempo la scienza è progredita ed è grazie agli enormi passi avanti compiuti nei decenni scorsi da fisici e biologi che Peter Hoffmann ha potuto scrivere questo libro, un vibrante e aggiornatissimo racconto che di fatto rovescia la prospettiva e condanna al fallimento ogni forma residua di vitalismo: il moto caotico e casuale delle molecole, unito alla necessità imposta dalle leggi fisiche, è tutto ciò che serve per spiegare la vita.
La vita sessuale di insetti, uccelli e animali di ogni tipo può essere davvero strana. Ma ancora più bizzarri, contorti, persino grotteschi, possono essere gli organi genitali. Ed è logico che sia così: se la selezione naturale cesella nel tempo le forme della vita per adattarle all'ambiente e la selezione sessuale crea ornamenti spettacolari nei maschi, continuamente in competizione tra loro per l'accesso alle femmine (pensate alla coda dei pavoni), perché mai l'organo che si trova proprio sulla linea del fuoco, quello che in definitiva fa il "lavoro sporco", dovrebbe essere immune da questa logica? Infatti non lo è, e milioni di anni di evoluzione hanno fatto sì che si sviluppassero forme stranissime di genitali, maschili e femminili, legate a modalità riproduttive diversificate e straordinarie. Questo libro quindi non parla di sesso, parla della morfologia dell'organo deputato a fare la cosa in assoluto più importante per la vita: generare figli, propagare la specie. Leggere per credere. Menno Schilthulzen ci conduce, scanzonato e irriverente, nei dettagli anatomici e fisiologici di questo peep show darwiniano, che per un comprensibile tabù è diventato oggetto di studi scientifici accurati solo di recente. Generazioni di studiosi hanno descritto i peni di ogni specie da secoli, ma è solo da poco che i biologi hanno iniziato a dare un senso a questa esuberante varietà di forme.
Dopo aver imparato che le certezze della fisica newtoniana sono illusorie e dipendono da semplificazioni artificiose della realtà, l'universo non ci appare più come un meccanismo perfetto e il mondo si è rivelato per quello che è: fluttuante, rumoroso e caotico. Ilya Prigogine è stato il primo a formulare una nuova scienza che propone di affrontare lo studio del mondo reale in tutta la sua complessità, oltre la meccanica classica e quantistica: una nuova scienza che si fonda su concetti nuovi come quelli di strutture dissipative, di instabilità dei sistemi dinamici, di sensibilità alle condizioni iniziali, di distribuzioni di probabilità, nel tentativo di restituire al tempo tutta la sua sostanza. Quella che Prigogine ci indica in questo libro è una stretta via tra un mondo deterministico governato da leggi ferree e un mondo assurdo in preda all'arbitrio del caso: le leggi della fisica assumono un senso nuovo, esprimendo ormai solo delle probabilità.
L'uso parsimonioso degli aggettivi "strano", "bizzarro" e "misterioso" è indubbiamente una buona regola. Quindi, per mettere bene in chiaro che l'argomento del suo nuovo libro è davvero molto strano, bizzarro e misterioso, Jim Al-Khalili lo dice subito, e si capisce perché lo fa. Il tema del suo libro è infatti il mondo del molto-molto piccolo, quello dei quanti, dove le regole del "nostro" mondo non valgono o, in molti casi, sono completamente rovesciate. Dopo più di un secolo, la fisica si è ormai abituata a scendere a patti con le implicazioni della meccanica quantistica, perché questa teoria controintuitiva si è dimostrata solidissima e perfettamente adeguata a descrivere i fenomeni della materia. Ma chi non ha avuto in sorte l'occasione di studiare fisica è piuttosto perplesso, e fa bene ad esserlo. In che senso una particella può passare da due parti contemporaneamente? Cosa vuol dire esattamente che un corpo si comporta simultaneamente come un'onda del mare e come un granello di materia? Ma davvero il gatto nella scatola è allo stesso tempo vivo-e-morto finché non lo guardiamo? E come è possibile che agendo su una particella qui sulla Terra si ottenga un effetto simultaneo sulla sua gemella, che ormai naviga oltre Plutone, verso il vuoto interstellare. Dopo "La fisica del diavolo", il grande fisico inglese si cimenta ancora una volta paradossi della fisica, facendosi accompagnare, con brevi saggi illuminanti, da invitati d'eccezione, come Anton Zeilinger, Frank Close e Paul Davies.
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.
Come ha avuto origine la vita sulla Terra? È venuta prima la riproduzione cellulare per replicazione o il metabolismo? A queste domande fondamentali risponde Freeman Dyson, spirito inquieto, eccezionalmente colto, e lontanissimo dallo stereotipo dello scienziato chiuso nella propria torre d'avorio. Benché di formazione sia un fisico teorico, e fra i più brillanti, in questo saggio Dyson esamina e discute le principali teorie sull'origine della vita, spaziando tra i lavori di fisici, chimici, matematici e biologi, riuscendo a compendiare con estrema naturalezza Schrödinger e von Neumann, Margulis e Kimura. Si arriva così a elaborare un vero e proprio modello matematico, basato sulla teoria della "duplice origine" della vita, con il quale osservare il comportamento delle popolazioni molecolari nel momento cruciale della transizione, svelando paesaggi estremi e interessanti simmetrie nei territori di confine fra ordine e disordine, fra vita e non vita.
Per le esigenze del calcolo digitale i modelli matematici devono essere approssimati con "procedure puramente aritmetiche" grazie a "metodi iterativi o per passi successivi". Con queste parole, intorno al 1950, Herman Goldstine e John von Neumann segnalavano l'importanza degli algoritmi iterativi nel calcolo scientifico su grande scala. Essi osservavano pure che, a causa dell'elevata mole dei calcoli, i metodi computazionali sono condizionati da ciò che è effettivamente realizzabile nel tempo e nello spazio di un processo automatico. Da qui nasceva un nuovo orientamento di ricerca basato sull'analisi della complessità dei problemi numerici. Oggi iterazione e complessità sono diventati una chiave per rispondere a due quesiti fondamentali: che cosa, in generale, può essere automatizzato? E come si possono risolvere i più diversi problemi della matematica applicata, ad esempio quelli posti dalla fluidodinamica e dall'elaborazione di immagini, dall'apprendimento automatico e dai motori di ricerca su rete? Questo libro si propone di attraversare uno dei settori più ardui e intricati della scienza del calcolo in una prospettiva originale: si combinano sistematicamente complessità e iterazione e si esplorano i percorsi che legano, per diverse teorie, le motivazioni originarie ai risultati più recenti.
La fisica quantistica è la più solida base delle nostre conoscenze. Praticamente tutto ciò che sappiamo sul mondo passa per questa disciplina, e sono tantissime le realizzazioni pratiche che questa scienza ha reso possibili: dal laser ai transistor, dalla risonanza magnetica al telefono cellulare che ognuno di noi ha in tasca. Eppure, per la grande maggioranza delle persone si tratta di una materia totalmente ignota, ritenuta troppo "difficile", "arida" nella sua trattazione matematica, o "astrusa" nei suoi assunti di base. Nel migliore dei casi, un gioco per menti eccentriche, terribilmente complesso, al quale non conviene avvicinarsi, e che comunque nulla ha a che fare con la poesia del mondo. E questo è un vero peccato, perché la fisica quantistica è innanzi tutto "bella", almeno quanto la poesia; e sebbene sia in effetti controintuitiva in maniera sconcertante (come la poesia) e a suo modo complicata, per capirne i segreti non è affatto necessario conoscere la matematica, almeno se a raccontarcela sono il Premio Nobel Leon Lederman e il suo collega Christopher Hill. Il dono della divulgazione di questi due autori, la loro verve stilistica e la loro indubbia competenza, permettono infatti a chiunque legga "Fisica quantistica per poeti" di capire finalmente a fondo fenomeni reali (eppure in un certo modo fiabeschi), come l'esistenza di particelle che "sanno" dove andare ancor prima di partire o che possono trovarsi in due luoghi contemporaneamente.
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.
"È sempre sbagliato, ovunque e per chiunque, credere a qualcosa in base a evidenze insufficienti". Queste parole riassumono il progetto filosofico di William K. Clifford e la sua critica radicale verso ogni credenza religiosa. Inserendosi da protagonista nell'infuocato dibattito tra scienza e religione dell'Inghilterra vittoriana, il giovane filosofo e matematico articolava con grande finezza e ironia il suo pensiero. Il "dovere della ricerca", nemico di ogni principio di autorità, era per Clifford una condizione necessaria, tanto che per lui esisteva "soltanto una cosa più perversa del desiderio di comandare: la volontà di ubbidire". Claudio Bartocci e Giulio Giorello presentano qui, per la prima volta in italiano, i tre saggi più importanti e affilati del filosofo-matematico inglese, tanto attuali quanto sorprendenti nella loro chiarezza.
Il mondo ci appare come una lunga serie di contingenze locali: ogni fatto accade per ragioni sue e quindi ogni previsione relativa al fatto successivo sembra azzardata. C'è però un altro modo di guardare il mondo, ed è quello fondato sulle regolarità intrinseche, sulle trame ordinate della sua tessitura sottile. In fisica il discorso sulla struttura del mondo giunge a noi addirittura da Anassimandro, ma è con Einstein che si fa strada prepotentemente l'idea di necessità, o di inevitabilità, nel mondo fisico. È con la relatività ristretta, nel 1905, che per la prima volta entra a far parte della fisica il concetto di simmetria come elemento fondamentale della spiegazione del mondo. Da Einstein in poi, il mondo apparirà dotato di una sua struttura intrinseca, che permette lo sviluppo di certe regolarità, mentre ne nega altre, proprio come avviene nel "Castello dei destini incrociati" di Italo Calvino, dove il gioco di incroci tra le storie raccontate dai tarocchi permette alcuni sviluppi narrativi e solo quelli, con regole ben definite e inaggirabili.