Matematica e scienze

Nonostante tutto l'amore e le attenzioni che dedichiamo ai nostri cani, molto di ciò che questi splendidi animali fanno continua a rimanere un mistero. Pensate soltanto ai diversi comportamenti che possiamo osservare in una qualsiasi area cani: certo, sappiamo cosa significa quando scodinzolano, ma ignoriamo, per esempio, perché annusino e si rotolino su cose dall'odore francamente nauseabondo o perché alcuni siano timidi e altri audaci. Insomma, non sempre siamo in grado di comprendere che cosa passa nelle loro teste e nei loro cuori. Il libro di Marc Bekoff risponde a questi e a molti altri interrogativi. Le sue pagine non solo ci spiegano il comportamento dei nostri amici a quattro zampe, ma ci insegnano anche come migliorare la qualità delle loro vite. Partendo dagli studi più recenti sulle capacità cognitive ed emotive dei cani, Bekoff offre un'incredibile quantità di informazioni pratiche, sfatando allo stesso tempo molti dei miti più diffusi. Impariamo così, per esempio, che non sempre fanno pipì per marcare il territorio, così come non sempre mangiano erba per vomitare, o quanto sia discutibile il concetto di dominanza applicato a questi animali. Sicuramente, ci sono molte cose che ancora ignoriamo di loro, ma è certo che i cani hanno una profonda vita emotiva e che, come loro compagni umani, abbiamo il dovere di rendere le loro esistenze il più possibile ricche e soddisfacenti. È anche chiaro che ogni cane è un individuo e quindi si deve evitare di parlare del cane in generale, come se fossero tutti uguali. Bekoff sottolinea l'importanza di conoscere a fondo il comportamento canino anche ai fini dell'addestramento, che - contrariamente a quanto molti ritengono - per essere efficace non richiede affatto le maniere forti o la minaccia di una punizione. Da questo punto di vista, quindi, il libro rappresenta anche una lettura per quanti, educatori cinofili o addestratori, vogliano approfondire i temi del comportamento canino e rendere così il loro lavoro scientificamente più fondato. Presentazione di Angelo Vaira.

Rivolto ai candidati che intendono sostenere l'esame di Stato per l'abilitazione alla professione di biologo, questo volume comprende una raccolta di oltre 100 elaborati selezionati tra le tracce assegnate nelle prove scritte dell'esame di Stato nei diversi atenei italiani. Il volume è suddiviso in tre parti ciascuna delle quali è articolata in diversi ambiti disciplinari. Gli elaborati della prima parte riguardano la legislazione che regolamenta la professione di Biologo, le competenze professionali nei diversi ambiti lavorativi e il codice deontologico. Gli elaborati della seconda parte trattano tutti gli argomenti teorici che sono stati affrontati nel corso di studi, spaziando tra i diversi ambiti disciplinari, quali la citologia e l'istologia, la bioenergetica, la genetica e la biologia molecolare, l'anatomia e la fisiologia, la nutrizione, la biologia dello sviluppo, l'ecologia e la biologia evoluzionistica, l'igiene.Infine, gli elaborati della terza parte riguardano una varietà di tecniche di laboratorio comunemente utilizzate nei campi delle analisi biochimico-cliniche, della microbiologia, della biochimica e della biologia molecolare. Il testo è completato da approfondimenti e risorse di studio, accessibili dall'area riservata.

È il primo grande mistero: da dove veniamo? Dove hanno preso le informazioni le nostre cellule nella fase iniziale della vita? Quando gli occhi hanno iniziato a vedere, e cosa vedevano? "Il primo mistero" risponde a queste (e a tante altre) domande, ma soprattutto racconta la vicenda di ciascuno di noi, dalla prima cellula al primo respiro. Tra storia della scienza e divulgazione medica, Katharina Vestre ci svela mille fatti curiosi mentre narra «una storia di parenti lontani, di gemelli sconosciuti, placente pericolose e strani moscerini della frutta»: un viaggio unico in un universo nascosto e ancora in parte inesplorato, che ci spiega come siamo diventati ciò che siamo.

«L'universo» scrive George Musser introducendo la sua sorprendente incursione nelle acquisizioni della fisica contemporanea «è un luogo selvaggio e capriccioso, pieno di insidie e di arbìtri»; eppure, su quello sfondo, «le leggi del mondo brillano per la loro rassicurante regolarità». Una regolarità che passa per vincoli come quello della «località», cui Einstein associava due aspetti chiave - la «separabilità» tra due oggetti e il loro interagire solo per contatto - e che rappresenta «l'essenza stessa dello spazio». Ma negli ultimi decenni la fisica sta dimostrando come, a un livello più fondamentale, il discorso muti, con le coppie di particelle sottoposte a quella che Einstein stesso definiva «un'inquietante azione a distanza», e che ora possiamo ricondurre al principio di «non-località». In certi esperimenti tali coppie si comportano come «monete magiche» in grado di far uscire sempre testa o croce in sinergia, a prescindere dallo spazio che le separa: possono cioè «allontanarsi fino alle estremità opposte dell'universo, e comportarsi lo stesso all'unisono». Ed è solo l'inizio: diverse tipologie di non-località sembrano agire molto al di sopra del livello subatomico (nei «paradossi» dei buchi neri o nella struttura «su larga scala» dell'universo), tanto da risultare decisive in una riformulazione della teoria unificata delle forze. Ma le conseguenze più profonde investono la natura stessa dello spazio, che secondo le nuove conoscenze potrebbe non essere «la base ultima della realtà fisica».

Un cibo non troppo caldo e non troppo freddo, un letto non troppo morbido e non troppo duro: ecco cosa vuole la giovane protagonista della fiaba "Riccioli d'oro e i tre orsi", qualcosa di «proprio giusto». Sembra bizzarro, eppure l'astrobiologia usa lo stesso criterio nella ricerca di possibili forme di vita nello spazio. Tanto che si chiama «Fascia Riccioli d'oro» la zona abitabile di un sistema stellare, lo spazio in cui si trovano i pianeti che possiedono le caratteristiche necessarie allo sviluppo della vita: presenza di acqua, temperature non eccessivamente calde o fredde, una distanza «proprio giusta» dal loro sole. Louisa Preston accompagna il lettore in un affascinante viaggio alla ricerca di altre forme di vita nell'universo; e lo fa partendo dalla Terra, dai luoghi più inospitali del nostro pianeta, dove le condizioni ambientali si avvicinano a quelle degli altri mondi e dove solo i microorganismi più tenaci riescono a adattarsi e prosperare. Campioni indiscussi degli ambienti estremi sono gli orsetti d'acqua, ossia i tardigradi: simili a microscopici panda a otto zampe, vivono praticamente ovunque, dalla cima delle montagne agli abissi oceanici, e sono sopravvissuti indenni alle cinque estinzioni di massa della storia della Terra. In caso di catastrofi possono entrare in uno stato che li rende praticamente indistruttibili, a prova di temperature estreme, radiazioni, assenza di ossigeno e mancanza di cibo - non per niente sono gli unici organismi che abbiamo inviato con successo nello spazio senza protezioni. Louisa Preston, studiando i tardigradi e utilizzando i dati delle più recenti missioni spaziali, traccia una mappa dei luoghi più promettenti in cui cercare la vita al di fuori della Terra, dai pianeti del Sistema solare a quelli più distanti dell'universo. "Riccioli d'oro e gli orsetti d'acqua" racconta l'esplorazione di nuovi mondi, lune e galassie, il viaggio alla ricerca di altre forme di vita (e forse di nuove civiltà) e la nostra inesauribile volontà di spingerci dove nessun umano è mai giunto prima: all'ultima frontiera della nostra comprensione dello spazio.

Come si passa dai neuroni alla mente? Come è possibile che una "cosa" - un aggregato di atomi, molecole, sostanze chimiche e cellule - sia capace di esprimere il mondo vivido che abbiamo nella testa? Michael Gazzaniga presenta qui un riesame complessivo di quanto la scienza ha scoperto finora in materia di coscienza. L'idea che il cervello sia una macchina, comparsa secoli fa, ha indotto a immaginare il rapporto tra mente e cervello in forme che continuano a paralizzare gli studiosi. Gazzaniga è convinto che quel modello funzioni a rovescio: il cervello è capace di costruire macchine, ma non può essere ridotto a una macchina. Le scoperte più recenti inducono piuttosto a rappresentarlo come una federazione di moduli indipendenti che operano in parallelo. Capire come la coscienza possa emergere da un'organizzazione di questo genere ci aiuterà a definire il futuro delle scienze del cervello e dell'intelligenza artificiale, fino a gettare un ponte sul baratro che si apre tra il cervello e la mente.

Interrogato da un amico artista che gli chiese se uno scienziato, studiando una rosa, non ne uccidesse la bellezza, Richard Feynman rispose che lui riusciva senz'altro a percepirne lo splendore, ma vedeva anche un'altra bellezza, più profonda, rivelata solo dalla comprensione: il fatto, per esempio, che i fiori abbiano assunto colori sgargianti nel corso dell'evoluzione per attirare gli insetti. Una conoscenza più precisa non toglie niente alla bellezza del fiore, anzi dà alla rosa ancora più fascino e mistero. È proprio dallo stupore e dalla meraviglia quotidiana che proviamo per il mondo intorno a noi che Stefan Klein prende spunto per rivelarci la sorprendente bellezza dell'universo: come può un uragano dall'altra parte del mondo rivelare l'imprevedibilità del clima e del caso? L'irreversibilità del tempo che passa, improvvisamente si manifesta a noi nel colore della barba che va ingrigendosi; un divertente racconto poliziesco riesce a spiegare al meglio i concetti di multiverso e di entanglement quantistico; le riflessioni di Einstein sulla luce danno corpo allo spaziotempo; esiste davvero il nulla, l'universo è vuoto o pieno, e cos'è la materia oscura? "Il tutto e il niente" trasforma una cosa semplice, come un fiore o un giorno di tempesta, nella chiave per comprendere le idee e le teorie più complesse della fisica del XXI secolo, e Stefan Klein con limpidezza e un tocco di poesia scioglie le complessità del mondo con le sue domande gioiose. Più conosciamo la realtà, più ci appare misteriosa, ma è solo continuando a interrogarci su di essa che una rosa sarà ancora molto di più di una semplice rosa.

Ogni anno sugli scaffali delle librerie vediamo fiorire nuove ricette miracolose pronte a promettere con le loro diete percorsi più o meno facili per perdere peso, e vivere più sani e felici. Ora, grazie ali mito della dieta, abbiamo finalmente a disposizione un antidoto contro le false promesse di dietologi e ciarlatani. Per capire come funziona l'apporto nutrizionale nella nostra specie ci mancava qualche ingrediente fondamentale: il 60-70% del nostro peso è dovuto alla nostra costituzione genetica, e quindi non ci possiamo fare granché. Resta però quel 30-40%, sul quale possiamo intervenire. Ma come? La risposta si chiama «microbioma», ovvero quella complessa, variabile e poco conosciuta flora batterica che vive nel nostro intestino e che lungi dall'essere un inquilino indesiderato del nostro organismo, è una componente fondamentale per il nostro benessere. Dobbiamo dunque imparare a rispettare e curare questi batteri amici e a coltivare la biodiversità che inconsapevolmente ospitiamo.

Sempre più spesso sentiamo parlare di «benessere animale», ma cosa significa davvero? Niente, perché è un'espressione sterile, buona solo per le campagne marketing di chi sfrutta gli animali, dalle aziende alimentari agli zoo, passando per la ricerca scientifica. "Qualcuno lo chiama benessere" ci mostra come sviluppare un nuovo rapporto con gli animali, fondato sul rispetto dei loro bisogni e della loro natura, per transitare dall'Antropocene alla rivoluzionaria età del Compassiocene.

Per molti lettori un libro sulla matematica e sul modo in cui viene insegnata, sui suoi contenuti e sulla sua didattica, non può non richiamare alla mente i ricordi di un passato scolastico più o meno lontano; e spesso si tratta di ricordi dolorosi, segnati da un rapporto conflittuale, difficile - talvolta traumatico - con la disciplina. Questo probabilmente perché, ormai da tempo, nelle aule scolastiche la matematica è stata confinata a materia tecnica, importante più per le sue presunte applicazioni pratiche o per i suoi supposti rapporti con il mondo reale che per il suo valore squisitamente intellettuale. O perché ridotta a un insieme di definizioni, di formule, di regole da mandare a memoria e da applicare acriticamente, senza interrogarsi sul loro significato. Eppure, come ci invita a fare Riccardo Giannitrapani in "Un labirinto incerto", basterebbe provare a metterle in discussione, queste regole, a smontarle per capire come funzionano, per scoprire che cosa c'è dentro. Allora vedremmo non solo la trama nascosta che ne giustifica l'adozione, ma anche le intuizioni e le visioni, gli inciampi, le incertezze e i fallimenti da cui sono scaturite, e soprattutto la bellezza vertiginosa dei panorami inattesi che esse dischiudono, i sentieri nascosti che ci chiedono di percorrere. Così, muovendo dal terreno confortevole di quel che crediamo che sia o debba essere la matematica - per molti una «scienza esatta», e quindi necessariamente arida e inflessibile, se non addirittura noiosa - potremmo liberarci dai luoghi comuni e cominciare a seguire altri percorsi, meno scontati e rassicuranti, quelli del labirinto, appunto. Potremmo così interrogarci sulla natura ontologica degli enti matematici o sulla relazione tra la matematica e le scienze del mondo fisico, oppure indagare la forma dei numeri o il concetto di infinito, o ancora il rapporto fra i numeri, il tempo e lo spazio. O verificare la sorprendente vicinanza tra matematica e poesia, e scoprire come entrambe siano impegnate a rappresentare un mondo altro, non quotidiano e non necessario, e a tradurlo in parola, in simboli capaci di svelarne tutta la complessità e la bellezza. Dal labirinto incerto della matematica, naturalmente, è possibile uscire. A condizione, però, di non essere lasciati soli. Ed è questo il compito a cui oggi è chiamata la scuola: aiutare chi si confronta con la matematica a trasformare gli errori in curiosità, i fallimenti in opportunità didattica. Per non smarrirsi per sempre, per superare l'angoscia del labirinto, per imparare a sbagliare e a ricominciare.

La matematica come strumento di analisi per capire cosa si nasconda dietro alle accattivanti interfacce che siamo soliti utilizzare. Oggetti matematici quali grafi, insiemi, matrici e studi di funzione, nelle loro caratteristiche base, si intrecciano a ricerche di sociologia che hanno cercato di codificare i comportamenti e le relazioni umane secondo princìpi tecnici. L'analisi sull'attuale evoluzione dei social network parte da Facebook e non esclude piccoli excursus su altre piattaforme con relativi confronti, quali per esempio la differenza tra l'engagement rate di Facebook e il time rate di Twitter che determina la visibilità di un contenuto rispetto a un altro.

Gli affascinanti misteri dell'astronomia sono qui raccontati in maniera appassionante e divulgativa: com'è nato l'universo? E quanto è grande? Quanto tempo è trascorso dal Big Bang? Cosa succederà al nostro pianeta e al nostro sistema solare? Un viaggio dall'infinitamente piccolo all'infinitamente grande per rispondere a questi e a molti altri quesiti, dalla nascita di una stella alla sua morte, dalle ultime scoperte sulla gravità ai grandi misteri dei buchi neri, della materia oscura e dell'antimateria. Attraverso esempi concreti e un linguaggio divertente l'autore riesce a rendere comprensibili concetti e scoperte di grande complessità.