Rizzoli: BUR Le scoperte, le invenzioni

Che cos’è davvero il big bang? Fino a quando brillerà il sole? Qual è l’origine dell’acqua sulla Terra? Come si è formata la Luna? E l’universo è sempre stato un luogo pieno di stelle? In tutti noi il cosmo suscita meraviglia e moltissima curiosità, ed è proprio da queste e altre domande che parte Amedeo Balbi – astrofisico e noto divulgatore scientifico – per provare a spiegare fino a dove arrivano le nostre conoscenze oggi e che cosa dobbiamo ancora scoprire. Negli interventi raccolti in questo libro – originariamente pubblicati sulla rivista “Le Scienze” e appositamente rivisti per l’occasione – Balbi affronta una serie di argomenti fondamentali per l’astrofisica, dall’origine dell’universo alla nascita della vita sulla Terra, dalle esplorazioni su Marte alle leggi che governano la vita e la morte delle stelle e delle galassie. Il risultato è un viaggio appassionante fino alle frontiere dello spazio e del tempo, una traversata tra le più recenti scoperte dell’astrofisica che ci permettono di immergerci nella meraviglia del cosmo.

Un fisico teorico del CERN di Ginevra torna in treno da un convegno, gli occhi fissi su un articolo di cosmologia quantistica. All’improvviso, la voce di una bambina interrompe le sue riflessioni. “Cosa stai leggendo?” “È la storia dell’universo.” “Se racconta tutta la storia dell’universo, parla anche di me?” Da questa domanda, e dall’urgenza di spiegare la storia del cosmo e delle teorie che lo descrivono, prende avvio questo libro: un viaggio attraverso l’evoluzione dell’universo che si snoda tra relatività generale e costante cosmologica, meccanica quantistica e geometrie non euclidee, principio di indeterminazione di Heisenberg e multiverso. Gian Francesco Giudice – direttore del Dipartimento di Fisica Teorica del CERN – ripercorre il dibattito che ha animato fisici e astronomi di fronte all’ipotesi e poi alla conferma del Big Bang: non l’“Inizio di Tutto”, l’ipotizzato evento all’origine dello spazio-tempo a cui spesso si collega questa espressione, ma il fenomeno fisico ormai assodato che segna l’avvento del cosmo descrivibile dalle leggi fisiche conosciute, “l’istante iniziale di una zuppa calda che contiene tutti gli ingredienti dell’odierno universo”. Una parabola affascinante e stimolante, che affronta concetti complessi con la fluidità del racconto e ci permette di comprendere meglio l’universo attorno a noi.

“Poco prima della sua morte, Hawking mi disse che era tempo di scrivere un nuovo libro. È quello che avete tra le mani.” Com’è stato possibile che le leggi cosmiche abbiano plasmato un universo dotato proprio delle caratteristiche necessarie per lo sviluppo della vita come la conosciamo? È questo l’interrogativo posto dal cosiddetto «principio antropico», forse la domanda più impegnativa a cui Stephen Hawking ha cercato di rispondere, lavorando per più di vent’anni con il suo collaboratore più stretto – Thomas Hertog – alla definizione di una nuova teoria del cosmo capace di offrire una risposta. Oggi Thomas Hertog è pronto a condividere con noi il risultato di tali ricerche, grazie alle quali lui e Hawking hanno individuato un livello di evoluzione cosmologica più profondo, in cui le stesse leggi fisiche si trasformano. Una scoperta che li ha portati a un’idea rivoluzionaria: quelle leggi non sono scolpite nella pietra, ma sono nate e si sono sviluppate assieme all’universo cui stavano dando forma. Sull’origine del tempo ci offre una visione nuova e sorprendente della nascita dell’universo, capace di incidere nel profondo sul modo in cui pensiamo al nostro posto nel cosmo, e che potrebbe rivelarsi la più grande eredità scientifica lasciataci da Hawking.

Gli esseri umani sono da sempre affascinati dall’idea di abbandonare la Terra e viaggiare nel cosmo: nel 1966, mentre il programma Apollo era in pieno svolgimento, negli USA andava in onda per la prima volta la serie tv Star Trek in cui la nave stellare Enterprise viaggiava alla ricerca di «strani, nuovi mondi». Lo stesso sogno è alimentato oggi dai nuovi imprenditori spaziali, proposto anche come possibile risposta ai cambiamenti climatici e ad altre minacce per la sopravvivenza dell’umanità. Ma – si domanda Amedeo Balbi, astrofisico e apprezzato divulgatore scientifico – è realistico pensare di fondare colonie umane su altri pianeti o satelliti? Quali sono le difficoltà tecniche da affrontare? Come ci si può adattare ai nuovi ambienti? E, soprattutto, ne vale la pena? In un affascinante e inedito percorso fra immaginazione e scienza, il libro – vincitore del Premio letterario Galileo per la divulgazione scientifica – analizza ogni aspetto delle sfide che andrebbero affrontate: dai tempi di viaggio alla disponibilità di risorse, dalle richieste energetiche ai rischi per la salute. E contemporaneamente invita il lettore a una riflessione profonda sul senso della scienza, sui limiti del progresso e sul rapporto fra l’universo e l’umanità.

Fra tutte le teorie scientifiche, la relatività è quella che più ci affascina e ci sconcerta. Andando contro la nostra rassicurante percezione del mondo, ci costringe a prendere atto che spazio e tempo non sono due dimensioni fisse e separate, ma si contraggono e si dilatano, sfumando l’una nell’altra, fino a perdere la loro individualità. Tutto ciò può sembrare misterioso o comprensibile solo per gli scienziati. Ma non è così: Einstein stesso arrivò a formulare la teoria della relatività seguendo intuizioni nate da immagini molto semplici. Ispirandosi a questo stesso metodo dell’“esperimento mentale”, con straordinario talento da divulgatore, Amedeo Balbi accompagna passo dopo passo il lettore in un entusiasmante viaggio concettuale, con l’aiuto di situazioni concrete e degli scenari della migliore fantascienza (da 2001: Odissea nello Spazio a Star Wars, fino a Interstellar), illuminando così anche gli argomenti che potrebbero sembrare più inaccessibili – dalla relatività ristretta a quella generale, dai buchi neri alle onde gravitazionali. Inseguendo un raggio di luce è una lettura preziosa su una delle più alte creazioni dell’ingegno umano, la vetta del pensiero di Einstein: la relatività, uno strumento fondamentale per interpretare la realtà dell’universo, diventa in questo libro un’esperienza vertiginosa per la nostra immaginazione.

La realtà è complessa e imprevedibile, eppure il nostro cervello non può arrendersi di fronte a questa complessità: come potremmo vivere in un mondo che sappiamo decifrare solo in piccolissima parte? La pandemia, le reazioni scomposte di una certa politica e la circolazione delle fake news hanno mostrato che solo ragionare in termini scientifici ci consente di comprendere i molti aspetti di un fenomeno complicato. Come ci spiega in questo volume il fisico e divulgatore Roberto Battiston, è oggi sempre più importante che la scienza, pur con i suoi limiti, venga pienamente accolta nella discussione pubblica, in modo che cittadini bene informati possano partecipare efficacemente alla vita democratica. Quali sono le domande giuste davanti a una cosa che non capiamo? Come si smaschera una fallacia in un ragionamento? Quali sono gli errori cognitivi che condizionano le nostre decisioni? Oggi più che mai abbiamo davanti a noi una nuova sfida in cui mettere a frutto la lezione che abbiamo imparato con la pandemia: la questione ambientale, un tema decisivo per il nostro futuro. Grazie alla scienza abbiamo gli strumenti per capire i problemi e risolverli: dobbiamo solo imparare a usarli nel modo più opportuno.

“Le idee spesso sono come un boomerang: partono in una direzione ma poi vanno a finire altrove. Se si ottengono risultati interessanti e insoliti, le applicazioni possono apparire in campi assolutamente imprevisti.” Realtà sperimentali che sembrano sfuggire a ogni legge, ricerche che portano a scoperte che sorprendono lo stesso ricercatore, l’intuizione fisica e matematica che lampeggia inaspettata: questo è il mondo che Giorgio Parisi, vincitore nel 2021 del premio Nobel, indaga da oltre mezzo secolo. Dall’ingresso, nel 1966, all’istituto di Fisica di Roma al Nobel sfiorato già all’età di venticinque anni, dagli studi pionieristici sulle particelle all’interesse per fenomeni enigmatici come le trasformazioni di stato, i “vetri di spin” e il volo degli storni; dalle riflessioni su come nascono le idee a quelle sul senso della scienza nella nostra società, "In un volo di storni" – qui presentato in un’edizione completamente riveduta e aggiornata e con una nuova prefazione dell’autore – è un viaggio nella mente geniale di un fisico che ha cercato le regole dei sistemi complessi, perché quelli semplici gli sono sempre sembrati un po’ troppo noiosi.

Perché una mela cade dall’albero anziché galleggiare nello spazio? Be’, è merito – o colpa – della gravità, lo sappiamo tutti. A scuola ci hanno insegnato che è questa forza a tenerci agganciati alla superficie del nostro pianeta, mentre lui ruota su se stesso e intorno al Sole. Ma il nostro corpo conosceva la gravità ben prima che la incontrassimo sui libri di testo: appena venuti al mondo sapevamo già reagire ai suoi stimoli, e di lì a qualche anno abbiamo imparato a gestirla senza nemmeno pensarci, magari mentre… corriamo giù per le scale. Insomma, il nostro rapporto con la gravità dura letteralmente da una vita, ed è anche l’unica interazione fondamentale della fisica di cui siamo coscienti. Eppure, quanto la conosciamo davvero? E sappiamo davvero cosa sia lo spazio-tempo? Siamo pronti ad accettare che il tempo possa accelerare o rallentare a seconda del luogo in cui ci troviamo? Sappiamo cosa sono le onde gravitazionali, o come funziona un buco nero? In questo libro Luciano Rezzolla – l’astrofisico italiano che ha realizzato per primo, assieme ai colleghi del progetto Event Horizon Telescope, delle immagini fotografiche di un buco nero supermassiccio – ci accompagna con piglio divertito ed enorme passione alla scoperta dei più profondi misteri del cosmo, guidandoci passo dopo passo a scoprire la verità su un fenomeno che, prima ancora di attrarre i nostri corpi, attira da sempre la nostra curiosità.

“Siamo soli nell’universo?” è una domanda che lascia un senso di vertigine a chiunque. Amedeo Balbi se la pone fin da bambino, e oggi che è diventato un astrofisico, quando ammira il cielo stellato, non smette di porsela. Che cosa potrebbe dire a quel bambino per non deluderlo? Una risposta definitiva non c’è ancora, però la scienza ha fatto formidabili balzi in avanti e oggi abbiamo molti elementi nuovi per orientarci in quel luogo pieno di mistero e meraviglia che è l’universo. Questo libro è un volo emozionante, con qualche deviazione tra filosofia e storia della scienza, alla scoperta di queste ultime acquisizioni: fra le altre cose, Balbi ci dà un’idea realistica – e da far scoppiare la testa! – delle distanze siderali, ci spiega in quali particolari condizioni possa fiorire la vita (magari finora non l’abbiamo cercata nel posto giusto!) e ci elettrizza facendoci seguire le sonde nello spazio e rivelandoci l’esistenza di un numero incommensurabile di pianeti extrasolari. Dove sono tutti quanti? è una rara combinazione di rigore scientifico, chiarezza divulgativa e passione, una lettura che ci porta lontanissimo nel cosmo ma ci fa anche riflettere su noi stessi. Perché scoprire se siamo soli nell’universo è un tassello fondamentale per capire chi siamo.

Tutti i grandi protagonisti della storia della scienza hanno gualcosa in comune: un'ingenua, entusiastica curiosità, l'abitudine di osservare, la consapevolezza di non possedere a priori la verità. È l'atteggiamento dei "cercatori di meraviglia" che da sempre anima chi tenta di capire il mondo interrogando direttamente la natura (con risultati migliori dopo Galileo, grazie all'uso sistematico del metodo sperimentale). Per mostrare guesto approccio in azione, Amedeo Balbi, astrofisico e divulgatore, ha individuato sei grandi domande che potrebbe porre anche un bambino (La Terra si muove o sta ferma? Perché le cose cadono verso il basso? Cos'è l'elettricità? Cos'è il calore? A che velocità viaggia la luce? Di cosa è fatta la materia?) e racconta come nei secoli gli scienziati si siano cimentati a rispondere. Arriva così a intessere storie affascinanti come quelle di Faraday, il libraio che inventò la dinamo, o di Becquerel, scopritore della radioattività, o di Cavendish che "pesò la Terra", solo per citarne alcune. E, in tutto questo, ci dimostra che la scienza non è una materia fredda e asettica, ma un percorso appassionante fatto da persone in carne e ossa, innamorate dell'universo e con l'ossessione di capirlo.

Per tutta la vita, Stephen Hawking si è dedicato a indagare il mondo attraverso la lente della fisica, maneggiando concetti complicatissimi in bilico tra scienza e filosofia: dalla natura dei buchi neri all'origine del tempo, fino alla ricerca di un senso per la nostra esperienza su questo sperduto pianeta, ai confini di una remota galassia sospesa nell'impressionante vastità del cosmo. Ma, mentre sfidava con acume e coraggio i misteri dell'universo, si è anche speso per raccontare a tutti noi le sue intuizioni, per renderle comprensibili e farle diventare un bagaglio culturale condiviso. E, sensibile tanto al fascino della natura quanto ai problemi dell'uomo, ha scritto libri di divulgazione diventati bestseller nonostante la difficoltà degli argomenti trattati. In questo volume, risponde alle grandi domande - scientifiche ed esistenziali - che hanno accompagnato non solo la sua vita, ma buona parte della storia della nostra civiltà. Come è iniziato tutto quanto? È possibile viaggiare nel tempo? Possiamo predire il futuro? Esiste un Dio? Ci sono altre forme di vita intelligente nell'universo? Riuscirà l'homo sapiens a sopravvivere sulla Terra, e a non distruggere il suo pianeta natale? Colonizzeremo mai lo spazio? Quesiti affascinanti e immortali, affrontati con il piglio dello scienziato geniale, la chiarezza dell'insuperabile divulgatore e lo spirito del grande uomo, affinché nessuno si senta perso davanti ai misteri dell'esistenza. In fondo, come diceva l'autore, neanche «i buchi neri sono le prigioni eterne che pensavamo. Se vi sentite intrappolati in un buco nero, non mollate, c'è sempre una via di uscita».

Mai come oggi l'atmosfera terrestre, gli oceani e i continenti sono stati tanto sorvegliati dal punto di vista meteorologico e ambientale, e ogni anno la comunità scientifica internazionale produce migliaia di ricerche che confermano la portata epocale dei danni inflitti dalle attività umane al sistema-Terra. Non conosciamo tutto di come funziona il clima terrestre, ma ormai da anni ne sappiamo abbastanza per comprendere la gravità della situazione, il rischio di collasso degli ecosistemi da cui dipendiamo e l'urgenza di intervenire con azioni efficaci. A cosa servirebbero, infatti, secoli di avanzamento della conoscenza, se poi restassimo impreparati di fronte alla più grande sfida della storia umana, pur avendola prevista con decenni di anticipo? Luca Mercalli, ricercatore e divulgatore scientifico che da anni racconta agli italiani la meteorologia e l'attualità climatica e ambientale, ci aiuta a orientarci con questo libro, pubblicato per la prima volta nel 2009, e ora completamente revisionato alla luce dei molteplici aggiornamenti dal mondo della ricerca e dei negoziati internazionali. Dalla storia di chi ha scoperto il riscaldamento globale, alla fusione dei ghiacciai alpini, fino a ciò che possiamo fare nella vita quotidiana per alleggerire il nostro contributo climalterante, una base di informazione per costruire la consapevolezza necessaria a quel “salto evolutivo” che (se riusciremo a fare) permetterà alle prossime generazioni di vivere ancora dignitosamente su questo pianeta.