Fisica? Il mazzo di Chiavi da non perdere

In confronto alla realtà, tutta la nostra scienza è primitiva e puerile; eppure è la cosa più preziosa che abbiamo.
Albert Einstein

 

Quello della divulgazione scientifica è un campionato a parte, nel grande gioco della saggistica, di cui siamo tifosi sfegatati, indipendentemente dai colori delle squadre.

In questo campionato, di cui questo blog fatto di pagine di pixel vuole essere una delle gazzette, gioca anche Zanichelli soprattutto con la collana Chiavi di letturanata nel 2008 su idea di Lisa Vozza e Federico Tibone: una collana viva e spesso sorprendente che al momento conta 40 titoli (tutti con prezzi di copertina compatibili a tasche adolescenziali), di cui ben 2 vincitori del prestigioso Premio Galileo.

Nel corso degli anni la collana ha dimostrato di saper spaziare in ogni ambito dell’indagine scientifica, spesso con libri scritti direttamente dagli stessi protagonisti coinvolti nella ricerca, come nel caso di Ugo Amaldi che vedremo fra poco, in questo percorso di lettura interamente dedicato alla fisica e alle sue meraviglie.

 

 

Capire davvero la relatività

Alla scoperta della teoria di Einstein

Scritto da Daniel F. Styer (1955), professore all’Oberlin College in Ohio, il libro (2012, 272 pp., euro 13,50. Tit. or.: Relativity for the Questioning Mind, traduzione di Luisa Dolpicher) nasce dalle lezioni sulla relatività che l’autore ha tenuto per circa 20 anni a un totale di 2776 studenti.

Il confronto costante con loro e con le loro domande ha portato Styer ad affinare sempre di più la sua capacità di divulgare le rivoluzionarie e solidissime idee di Einstein (finora sempre sperimentalmente confermate), fino a raggiungere una chiarezza e una sintesi sorprendenti, senza però nulla perdere di importante lungo il percorso. Forse il segreto di questo libro sta proprio in quel “davvero” presente nel titolo dall’editore italiano, fatto che trova conferma leggendo le entusiastiche recensioni dei lettori presenti in rete, per esempio su Amazon.

Il lettore farà un viaggio nel cuore della relatività ristretta, nata in quell’annus mirabilis che è il 1905, e scoprirà come sono fatte le sue colonne portanti: dilatazione del tempo, contrazione delle lunghezze e relatività della sincronizzazione. Il lettore ritroverà ovviamente il famoso paradosso dei gemelli e capirà davvero anche la copertina della recente riedizione curata da Riccardo Falcinelli, con due orologi vicini che segnano ore differenti. In sintesi, lettore, raggiungerai, per citare l’autore, «una pietra miliare nella tua comprensione della natura, conquistando una vetta dell’intelligenza umana» [p. 89].

Libro impegnativo ma accessibile, chiaro e nello stesso tempo profondo, tanto che chiunque entri in questa avventura potrà dire di aver compreso le implicazioni delle due relatività di Einstein. Siamo di fronte a una lettura importante anche per le studentesse e gli studenti che sentono i programmi scolastici di fisica un po’ stretti e magari sono in cerca di spunti per la tesina di maturità.

 

 

 

Sempre più veloci

Perché i fisici accelerano le particelle: la vera storia del bosone di Higgs

Il fisico Ugo Amaldi (1934), ai più noto come L’Amaldi, in riferimento al famoso testo scolastico ormai identificato con l’autore, ha vissuto da protagonista la storia della fisica della seconda metà del Novecento, iniziando a lavorare al CERN di Ginevra nel lontano 1960. Nel 1992 contribuì a far nascere la Fondazione TERA la quale, grazie alle conoscenze acquisite nel corso degli anni attraverso gli esperimenti svolti con gli acceleratori di particelle, è stata in grado di sviluppare una tecnologia che, utilizzando gli adroni (una famiglia di particelle subatomiche composte da quark), ha dato un contributo enorme all’oncologia con quella che è, appunto, l’adroterapia o terapia adronica, che prevede il bombardamento delle cellule tumorali con queste particelle.

Abbiamo quindi già in parte risposto ad alcune delle domande che i fisici delle particelle si sentono fare ancora oggi: “Perché accelerare le particelle? A cosa serve? Davvero con tutti i problemi che ci sono nel mondo dobbiamo dare tanta attenzione e soldi a questa roba? La mia vita non cambierà di una virgola!”

Con Sempre più veloci (2012, 280 pp., euro 11,90) l’autore dimostra che questa visione delle scienza è profondamente sbagliata e che conoscere le particelle subatomiche cambia la vita di tutti, anche di coloro che nell’estate del 2012 non hanno compreso la portata della scoperta del cosiddetto bosone di Higgs, teorizzato nel 1964 dal fisico Peter Higgs.

Questo libro straordinario racconta la grande e appassionante avventura della fisica delle particelle dell’ultimo secolo, dalla scoperta dei raggi X di Wilhelm Röntgen (radiazione misteriosa, per questo c’è la “X”) fino ad arrivare all’inimmaginabile tecnologia di LHC (Large Hadron Collider, che tradotto in italiano significa “Grande Collisore di Adroni”) al CERN, in grado di riprodurre le particelle presenti un milionesimo di milionesimo di secondo dopo il Big Bang (10 alla meno 12).

Come molti già sanno, Sempre più veloci è un libro importante, che offre più livelli di lettura. Chi non ha basi solide di fisica potrà apprezzarne gli aspetti narrativi e le affascinanti suggestioni; chi invece mastica bene la materia non resterà deluso, perché Amaldi non ha alcuna paura di andare a fondo. In entrambi i casi, se la curiosità è la medesima, cioè capire meglio l’universo, una cosa è certa: le aspettative non saranno deluse.

Oltre a chiarire le implicazioni profonde della fisica delle particelle e del lavoro del fisico ricercatore, uno dei molti punti di forza del libro è quello di essere scritto da uno dei protagonisti indiscussi di queste ricerche, come racconta egli stesso in questa preziosa intervista, suddivisa in quattro parti, raccolta dall’Aula di Scienze. Quello che segue è il video della prima parte dell’intervista:

Puoi trovare qui la seconda parte, qui la terza e qui la quarta.

 

 

Nel mondo di mezzo

Il moto browniano tra materia e vita

Con questo libro (2008, 271 pp., euro 13,50. Tit. or. The Middle World – The Restless Heart of Matter and Life, traduzione di Luisa Doplicher) scritto da Mark Haw, le prime parole che vengono in mente sono Storia e storie. La narrazione attraversa i secoli, da Democrito a Galileo, e dopo molti perigli approda ai giorni nostri passando attraverso la vita del botanico inglese Robert Brown (1773-1858), da cui deriva il “moto browniano”.

Un giorno del 1827 Brown si accorse, mentre osservava con il suo microscopio a 370 ingrandimenti dei piccolissimi granelli di polline (del quale non si conoscevano ancora i meccanismi, si sapeva solo che avevano un ruolo nella riproduzione delle piante), che ogni cosa che vedeva attraverso quelle lenti, dalle cellule vive alle particelle morte come la polvere di carbone, danzava convulsamente, senza uno schema, in un modo del tutto casuale e costante. Più le particelle e i granuli erano piccoli, più si muovevano. Che cosa significava? Che cosa stava osservando? “Ne ho osservate una moltitudine in moto evidentissimo”, scrisse subito dopo senza lontanamente immaginare cosa queste righe avrebbero comportato in futuro.

«In quel giorno di giugno del 1827 Brown disperse nella goccia d’acqua sotto la lente del suo microscopio alcuni granuli di polline di Clarkia pulchella. Sperava di poter scoprire qualche cosa in più sull’impollinazione. Invece stava puntando dritto al cuore della materia» [p. 8].

Con le sue ricerche e i suoi interrogativi, che avrebbero trovato reale risposta solo nel 1905 con Einstein (sempre lui!), Brown contribuì a risolvere «un rompicapo vecchio di duemila anni – il mistero di che cosa costituisca la materia» [p. 5].

Aveva scoperto “il mondo di mezzo” della materia, ovvero tutto ciò che sta tra la scala subatomica e la scala macroscopica di ciò che ci è familiare. Una scala di grandezza dove i corpuscoli vengono sballottati, in modo indirettamente proporzionale alle loro dimensioni, dalle molecole sempre in movimento del fluido in cui si trovano. Il ruolo di Einstein e di tutti coloro che hanno preso parte a questa scoperta negli ultimi due secoli li scoprirà il lettore immergendosi in questa appassionante storia di storie, di scoperte, di fallimenti e di grandi successi umani, cioè scientifici. Talmente grandi che, come dice la quarta di copertina del libro, «le acrobazie del mondo di mezzo sono ancora oggi al cuore delle ricerche sulla biologia molecolare e le nanotecnologie, al punto di incontro tra materia e vita».

 

 

[Se questo percorso di lettura fosse una cena, a questo punto saremmo sazi e appagati. Dopo primo, secondo e contorno, rispettivamente Capire davvero la relatività, Sempre più veloci e Nel mondo di mezzo, probabilmente ci chiederemmo: cosa può la sazietà di fronte alla golosità? È dunque il momento del dolce e del caffè. L’ammazzacaffè invece lo saltiamo…]

 

 

La scienza nel pallone

I segreti del calcio svelati con la fisica

In questi giorni di Mondiali di calcio, è lecito supporre che la maggioranza delle persone che in tutto il mondo salteranno sul proprio divano davanti alla televisione per un gol o per un gol mancato non staranno leggendo questo libro (2011, 176 pp., euro 11,50). Sia loro concesso, ma prima della partita, oppure dopo a mente fredda, questo è un libro che andrebbe letto eccome.

Scritto dal ricercatore Nicola Ludwig e dal giornalista scientifico Gianbruno Guerrerio, La scienza nel pallone, nonostante il numero di pagine, è una miniera di informazioni, e dopo la lettura sarà impossibile guardare una partita di calcio con gli stessi occhi di prima, accecati dall’illusione di meritare la panchina della Nazionale. «Chi sa solo di calcio non sa nulla di calcio», disse una volta un ispirato José Mourinho. Tralasciando gli aspetti psicologici ed emotivi, questo mirabile motto si potrebbe in questo caso parafrasare con la frase: «chi sa anche di fisica del calcio sa molto di calcio».

Dal fallimento del pallone Jabulani (Mondiali 2010 in Sudafrica), troppo liscio per comportarsi in modo corretto dal punto di vista aerodinamico, a causa delle mancate turbolenze (come sanno bene i bombi), alla fisica dei dribbling e dei colpi di testa, fino ai tiri ad effetto, dove a farla da padrone è l’effetto Magnus. L’applicazione delle leggi fisiche al giuoco del calcio che i due autori mettono in campo in questo libro è davvero divertente, appagante e nello stesso tempo rigorosa.

Finita la lettura sarete in grado di spiegarvi (e spiegare agli amici) un gol come quello, epocale, di Roberto Carlos:

«La palla, prima di insaccarsi in rete colpendo l’interno del palo alla sinistra del portiere, deviò dalla sua ipotetica traiettoria rettilinea iniziale addirittura di quasi 6 metri!» [p. 61].

 

 

Le regole del gioco

Come la termodinamica fa funzionare l’universo

Un caffè in copertina e un caffè metaforico per finire questa bella abbuffata.

Nella collana Chiavi di lettura sono stati pubblicati ben tre libri del chimico ed eccellente divulgatore Peter Atkins (1940), uno più bello e apprezzato dell’altro. Qui vogliamo consigliare un libro interamente dedicato alla termodinamica (2010, 144 pp., euro 11,50. Tit. or. Four Laws That Drive the Universe, traduzione di Luisa Doplicher), breve ed efficacissimo per comprendere davvero le quattro leggi alle quali qualunque cosa fatta di materia e qualsiasi sorgente di energia deve sottostare. Se con il principio zero conosceremo il concetto di temperatura, con il primo principio conosceremo l’energia e il lavoro, con il secondo, come già accennato, faremo nostro il concetto di entropia e non solo, scoprendo per esempio come funzionano i nostri frigoriferi. Questo e molto altro, con una consapevolezza preziosa: «Quando tenevo corsi di termodinamica per gli studenti di chimica, spesso iniziavo dicendo che nessuna legge scientifica ha contribuito a emancipare la mente umana più del secondo principio della termodinamica» [p. 57]. Ringraziando Kelvin e Clausius per i loro enunciati logicamente equivalenti, e lasciando al lettore la scoperta del terzo principio della termodinamica relativo allo zero assoluto, al termine di questo libro saprete cosa avviene esattamente quando buttate un cubetto di ghiaccio in un caffè bollente. Conoscerete la frustrazione di non poter tornare indietro nel tempo per riavere indietro il vostro gelido cubetto, e potrete così abbandonarvi al piacere di sorseggiare un caffè shakerato nella canicola estiva con questo libro nell’altra mano.

 

Buona vacanze

Prima di salutarci, vorremmo sottolineare un paio di cose. La prima: Einstein è presente come coprotagonista in quasi tutti questi libri (a parte il primo libro, di cui è protagonista assoluto). La seconda: i più attenti avranno notato che nel consigliare queste letture ricorrono spesso parole come “avventura”, “narrazione”, “storia”. Non sono messe lì a caso, naturalmente. L’isola del tesoroMoby Dick o Pinocchio sono bellissime storie che ognuno dovrebbe avere il piacere di leggere, almeno una volta nella vita. Questi libri, però, dimostrano che le storie belle e appassionanti possono anche essere fatte di idee nuove e rivoluzionarie, esperimenti, particelle e stelle. Possono essere storie che raccontano i meccanismi profondi del mondo, cioè dell’universo che abitiamo e di cui siamo parte, attraverso le scoperte incredibili che esseri umani straordinariamente curiosi e capaci sono riusciti a raggiungere, nonostante mille difficoltà e fallimenti. In una parola: scienza.

Con l’augurio di un’estate piena di buone letture, dimostriamo ai vicini di ombrellone che in spiaggia è possibile leggere non solo romanzi, ma anche libri di divulgazione scientifica!

Buone vacanze a tutti.

Per la lezione

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