Bollati Boringhieri: Saggi. Scienze

Che cos'è il gusto? Ecco la fondamentale domanda a cui cerca di rispondere questo vivace saggio in cui André Holley illustra il percorso grazie al quale l'uomo ha trasformato il cibo da semplice strumento di sopravvivenza a raffinata fonte di piaceri. Una domanda che ci riguarda tutti e ci investe nel quotidiano, perché proprio attorno al gusto e ai suoi complessi meccanismi ruota l'enorme giro d'affari dell'industria alimentare a livello globale. Holley spiega in modo semplice ma documentato, sulla base di ricerche sperimentali e studi di neuroimaging, come nascono le preferenze e abitudini alimentari, come si stabilisce il delicato equilibrio tra fabbisogno e consumo, tra sazietà e appetito e, infine, come sorge il piacere della buona tavola. Un libro che consente anche al lettore digiuno di conoscenze scientifiche di intravedere tutta la complessità, determinata dall'evoluzione e dai circuiti neurali, nascosta dietro alle abitudini alimentari più semplici. Un libro che è anche un monito a non tradire la saggezza del corpo e a non lasciarci sedurre dal falso miraggio di zuccheri e grassi proposto dai cibi industriali.

Nel presentare la storia della fisica dello spazio-tempo da Newton a Einstein come un processo filosofico in costante evoluzione, Robert DiSalle offre un punto di vista nuovo sulle relazioni tra i concetti di spazio e di tempo e la nostra conoscenza fisica. Egli muove dal presupposto che l'influenza della filosofia sulla fisica si sia manifestata in primo luogo sul piano dell'analisi filosofica dei concetti di spazio, tempo e movimento, e sul ruolo svolto da questi ultimi nella formulazione di ipotesi sulla realtà fisica. Alla luce di questa premessa, diventa possibile interpretare in una chiave originale l'opera di Newton e Einstein e i loro punti di contatto, mettendo da parte la tradizionale controversia metafisica sulla natura assoluta o relazionale dello spazio-tempo. In questo modo, Disalle apre una prospettiva nuova su domande antiche che riguardano la conoscenza a priori, l'interpretazione fisica della matematica e la natura del mutamento concettuale.

Come funziona la coscienza? Scoprire in che modo le strutture cerebrali producano la consapevolezza di sé costituisce probabilmente la massima sfida delle neuroscienze. Denton avanza un'ipotesi nuova su questo tema antico e dibattuto: la coscienza si sarebbe progressivamente manifestata nel corso dell'evoluzione animale sotto forma di "emozioni primordiali", come la fame, la sete, il bisogno d'aria, il desiderio sessuale, cioè quelle forme impellenti di eccitamento che sono altamente funzionali alla sopravvivenza di un organismo, in quanto lo costringono ad agire, talvolta per scongiurare una minaccia alla sua stessa esistenza. L'ipotesi si basa sull'osservazione del comportamento di svariati animali - dagli elefanti che vanno in cerca di sale nelle grotte del Kenya alle tattiche di caccia dei polpi, dalla danza delle api alla capacità dei pesci di sentire dolore - e su studi di neuroimaging effettuati con soggetti umani, i cui risultati rivelano come siano le aree cerebrali ancestrali a rivestire un ruolo dominante nell'organizzazione delle emozioni primordiali. Anche attraverso il confronto delle proprie tesi con quelle di altri illustri scienziati, Denton delinea la teoria secondo cui le emozioni primordiali, oltre a giocare un ruolo primario negli stati di coscienza, costituiscono il fondamento della varietà di sensazioni e sentimenti tipicamente umani.

Come descrivere la capacità umana di leggere nella mente degli altri individui, comprendendo in modo immediato i loro pensieri e sentimenti e reagendo in modo appropriato alle azioni da essi compiute? Finora la scienza non era riuscita a spiegare questa fondamentale possibilità del nostro cervello, che, creando un ponte tra il sé e l'altro, permette lo sviluppo della cultura e della società. Oggi, grazie alla scoperta dei neuroni specchio si è aperta una prospettiva di ricerca rivoluzionaria. I neuroni specchio sono stati localizzati inizialmente, circa una ventina di anni fa, e la loro attività è stata subito connessa al riconoscimento di azioni finalizzate al raggiungimento di oggetti. In particolare, si è constatato che durante l'osservazione di un'azione eseguita da un altro individuo, il sistema neurale dell'osservatore si attiva come se fosse egli stesso a compiere la medesima azione che osserva: di qui il nome "neuroni specchio". Si ritiene che essi rendano possibile l'apprendimento imitativo e la comunicazione verbale, e che un loro cattivo funzionamento provochi un grave deficit come l'autismo. Marco Iacoboni ci conduce direttamente al cuore di queste ricerche, illustrando i principali esperimenti che ne hanno segnato le tappe e discutendo la loro ricaduta a livello scientifico, filosofico e sociale.

Immaginiamo di dover rappresentare, una accanto all'altra, due ruote: una in moto attorno al suo asse e l'altra ferma. Se vogliamo mettere un osservatore in condizione di riconoscere quella in moto, dobbiamo far ricorso a una serie di artifici grafici, pittorici, plastici, atti a trasmettere l'informazione desiderata. Questo saggio si propone di delineare la storia di questi artifìci comunicativi, e soprattutto di rintracciare, in ogni nuovo modello di rappresentazione del movimento, le costanti "mitiche" e i presupposti filosofici che nelle diverse epoche e nelle varie culture hanno costituito per dir così il fondo geologico delle immagini. Dai graffiti paleolitici ai capolavori greci, da Piero della Francesca a Raffaello e Bernini, dall'impressionismo di Monet all'action painting di Jackson Pollock: le opere d'arte sono qui intese come rappresentazioni indipendenti dal progresso scientifico e tecnologico e tuttavia a esso legate da infinite corrispondenze culturali e percettive, sicché l'arte finisce con il seguire le scienze e talvolta, sorprendentemente, si trova ad anticiparle.

Che cos'hanno in comune la complessità di una rete informatica e quella degli insetti sociali? Quali sono le possibilità e i limiti dell'intelligenza artificiale? Che cos'è il caso? Dio è un orologiaio, o piuttosto un computer cosmico? L'Universo è finito o infinito? È possibile una teoria del tutto? Ecco alcune delle affascinanti questioni poste da Réda Benkirane ai più grandi esperti di teoria della complessità, tra cui Edgar Morin, Ilya Prigogine e Francisco Varela. Le conversazioni, riportate nel libro, formano la trama di un viaggio attraverso diversi campi e livelli della realtà: particelle elementari, atomi, molecole, geni, neuroni, formiche, pulci elettroniche, automi cellulari, robot, cyberspazio, individui e società contemporanee, entità matematiche, corpi celesti saranno osservati e descritti attraverso il prisma della complessità.

Il principale contributo della etnomatematica è quello di offrire una visione globale della matematica, riconducendone i concetti astratti al contesto umano delle differenti culture che li hanno generati. In questo libro, partendo da riflessioni su come particolari società strutturano il concetto di tempo, prendono importanti decisioni riguardo al futuro, costruiscono modelli e mappe e stabiliscono relazioni, Marcia Ascher dimostra che le culture tradizionali possiedono concerti matematici molto più sofisticati di quanto in genere non si creda. Alcuni rituali religiosi del Madagascar si basano su complessi algoritmi algebrici e che alcune popolazioni indonesiane, i kodi e i balinesi, usano calendari molto più astratti ed eleganti dei nostri. Ascher ci mostra da un lato che alcuni concetti da noi ritenuti universali - ad esempio: il tempo come una successione di singoli istanti o che nell'idea di eguaglianza si esprima una relazione statica - non lo sono affatto; dall'altro che ulteriori concetti ritenuti di dominio esclusivo della matematica occidentale risultano invece ampiamente condivisi in differenti contesti culturali. Questa esplorazione in terreni matematici "lontani" spazia attraverso diverse aree geografiche: tra i borana e i malgasci dell'Africa, tra gli abitanti delle isole Tonga e Marshall in Oceania, fino ai tamil nel sud dell'India, ai baschi in Europa occidentale, ai balinesi e ai kodi in Indonesia.

Immaginiamo di vivere prigionieri in una caverna: come sosteneva Platone, scambieremmo per oggetti reali le ombre bidimensionali proiettate sulla parete della caverna. Tuttavia, osservando attentamente le ombre, i fisici che si trovassero tra i prigionieri potrebbero elaborare delle teorie su come i corpi si muovono e interagiscono nel loro mondo bidimensionale. Per quanto difficile da concepire, alcuni di loro potrebbero avanzare l'ipotesi che esista una sottostante realtà tridimensionale: forse, però, verrebbero derisi e scherniti per le loro idee così stravaganti. Questo libro di Stephen Webb parla delle audaci idee della fisica contemporanea e delle ragioni per cui un gruppo di persone assennate, competenti e dotate di intelligenza superiore ritiene possibile che tali idee siano vere. Le idee in questione hanno le loro radici nella fisica delle particelle, mattoni elementari di cui l'universo è costituito, e si estendono fino alle congetture sulle condizioni che si verificarono nei primissimi istanti dopo il big bang. Queste idee fantasiose, profonde e bellissime potranno un giorno essere sottoposte a verifica sperimentale: molte di esse si riveleranno sbagliate, ma per altre verranno fornite delle prove che ci consentiranno di scoprire di cos'è fatto l'universo, come ha avuto inizio e quale potrebbe essere il suo destino.

"Scusi professore, lei che è italiano, mi può spiegare cosa significa il nome latino Golgi?" Si tratta di una domanda plausibile per uno studente americano che, pur avendo incontrato molto spesso il termine "Golgi", in locuzioni come Golgi complex o Colgi apparatus, non ha mai sentito parlare di Camillo Golgi, tanto da ritenere più probabile che si tratti di una parola latina di cui ignora il significato piuttosto che di uno scienziato in carne e ossa. Tra le molte cause che contribuirono ad appannare la figura di Camillo Golgi (1843-1926), vi è certamente il suo ostinato rifiuto della "teoria del neurone" (secondo cui il sistema nervoso è composto da unità cellulari indipendenti anche se reciprocamente connesse tra loro), sostenuta dallo spagnolo Santiago Ramòn y Cajal, con il quale Golgi condivise il premio Nobel per la medicina nel 1906. La teoria del neurone si impose nel corso del XX secolo e divenne il paradigma fondamentale delle neuroscienze: la sconfitta scientifica di Golgi ebbe il sapore della beffa, in quanto proprio i suoi studi furono tra i contributi più rilevanti per l'affermarsi della teoria da lui tanto avversata. Obiettivo di Paolo Mazzarello, nel tracciare la biografia scientifica di Golgi, è recuperare la perduta identità storica di questo grande ricercatore, a cui dobbiamo alcune delle più entusiasmanti scoperte nell'ambito della biologia e della medicina e che sono alla base della moderna concezione del cervello e della cellula.

Nell'agosto 1859 Bernhard Riemann, matematico giovane e ancora poco noto, presentò all'Accademia di Berlino un articolo intitolato "Sul numero dei primi minori di una certa grandezza". In quella circostanza discusse per la prima volta l'ipotesi che prende il suo nome e che è passata alla storia come uno dei più famosi problemi irrisolti della matematica. Dimostrare questa ipotesi permetterebbe di trovare una formula per generare l'elenco dei numeri primi, cosa che avrebbe conseguenze fondamentali non solo per la scienza matematica, ma anche per la fisica quantistica e per la sicurezza informatica. In questo libro viene ricostruita la figura di Riemann, matematico e uomo, attraverso un'alternanza di capitoli, alcuni dedicati alla descrizione dei tratti storici e biografici della sua vita, altri alla puntuale esposizione matematica della sua ipotesi.

I concetti di spazio e tempo nascono dal confronto fra le cose, dalla consapevolezza del loro esistere come entità separate e animate da una tendenza ancestrale al cambiamento. Quest'ultimo è un incontrovertibile fatto osservativo, un comportamento comune che assicura alle nozioni di spazio e tempo, che di esso sono il supporto concettuale, un ovvio carattere di universalità. Tuttavia l'osservazione del mondo fisico si basa sul concetto di misura e ciò che il libro illustra è quel carattere contingente che scaturisce dalle diverse condizioni di misurazione e che conferisce alle misure in generale e a quelle di spazio e tempo in particolare, la loro natura relativistica.

L'uomo si è confrontato per millenni con le questioni fondamentali dell'origine e della fine del nostro universo. Oggi siamo alla vigilia di scoperte che daranno una risposta a queste domande rivelandoci i più profondi segreti della natura. Oggi gli scienziati sanno come l'universo finirà e sono sul punto di capire come è cominciato. Le loro scoperte costituiranno uno dei più grandi trionfi della scienza moderna, confrontabile con la decifrazione del genoma umano. Questo libro fornisce tutte le risposte alle domande che le sempre più numerose notizie sulle più recenti scoperte cosmologiche suscitano nel lettore non specialista, rendendo la scienza più avanzata meravigliosamente chiara ed eccitante.