Fisica

L'opera analizza e descrive le strutture chimiche in base a un approccio che riesamina la nozione del doppietto elettronico, sia per quanto concerne la “collocazione” degli elettroni negli orbitali sia per quanto riguarda la descrizione dei legami chimici. La struttura dei composti, inoltre, è presentata secondo la dinamica dei cambiamenti delle reciproche relazioni spaziali tra gli atomi e non solo come conseguenza delle ibridizzazioni dei gusci atomici. Questi elementi teorici portano un contributo innovativo nella descrizione delle strutture chimiche, delle quali vengono analizzate approfonditamente le strutture di risonanza e i reticoli metallici.

La presente raccolta propone una parte significativa dei temi d'esame assegnati negli anni scorsi ai corsi di Fisica 1 di Ingegneria del settore Informazione dell'Università di Padova da parte degli autori. I problemi sono stati accuratamente selezionati e riorganizzati per argomenti corredandoli con soluzioni commentate con lo scopo di fornire agli studenti uno strumento avanzato di preparazione della prova scritta. Ogni argomento viene introdotto gradualmente, ma è comunque richiesta, per la soluzione, una conoscenza teorica della materia sufficiente a permettere di interpretare correttamente le situazioni proposte. I problemi presentati sono articolati e costituiscono l'ideale complemento agli esercizi trattati dal docente durante lo svolgimento dei corsi oppure incontrati come esempi o semplici esercizi da risolvere nei libri di testo.

L'autore: «Cerco di chiarire concetti e idee che derivano dalla classica visione dei sistemi considerati come macro unità e non in riferimento alla loro costituzione microscopica. Cerco di chiarire nozioni e significati che si sono diffusi come una sorta di virus pedagogico in tutta la società, producendo una vera pandemia.»

La prima metà del Novecento può essere senza dubbio considerata l'età d'oro della fisica. Proprio in quegli anni Marie Curie, Max Planck, Niels Bohr, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger e Albert Einstein non soltanto hanno rivoluzionato la scienza, ma hanno letteralmente reinventato la realtà, abbattendo vecchie e solide convinzioni, e hanno cambiato per sempre il nostro modo di pensare e il mondo intero. In queste pagine, l'intento di Tobias Hürter non è però quello di spiegare la meccanica quantistica o la teoria della relatività, quanto piuttosto di ricostruire le vite travolgenti di questi grandi geni. Basandosi su diari, lettere e autobiografie, traccia profili inediti, delineando la personalità dei protagonisti e svelandone i tratti meravigliosamente o banalmente umani. Oltre a essere formidabili scienziati, infatti, erano anche avventurieri, intellettuali, dandy o, per usare una terminologia moderna, «nerd», legati da profonde amicizie e rancorose inimicizie. Così, accanto al racconto dei pionieristici lavori di Einstein, all'epoca un semplice impiegato dell'Ufficio brevetti di Berna, o degli esperimenti di Marie e Pierre Curie sulla radioattività, trovano posto innumerevoli scorci di vita privata. Ma il vero merito dell'autore è di aver saputo intrecciare queste biografie con il corso della Storia. La prima guerra mondiale, la fame, la pandemia, l'antisemitismo, l'inflazione, il nazionalsocialismo. Dall'avvento di Hitler, poi, ognuno ha dovuto trovare la propria strada, Einstein come un celebre esule, Planck come un poco convinto opportunista, Heisenberg come il pioniere della bomba atomica tedesca. Con una scrittura coinvolgente, il libro di Hürter è un patrimonio di storie straordinarie, capace di allargare lo sguardo sulle ricerche che hanno impresso una svolta inattesa alla scienza, creando un nuovo mondo fisico che a tutt'oggi non è stato ancora compreso fino in fondo.

Il presente testo raccoglie una selezione di esercizi, complementi ed applicazioni relative alle equazioni di Maxwell nel dominio del tempo. Nel contesto della fisica classica, affiancate dalla forza di Lorentz, le equazioni di Maxwell governano ogni possibile fenomeno elettromagnetico, descrivendo l’evoluzione temporale e i vincoli a cui il campo elettromagnetico è soggetto, a partire dalle distribuzioni di carica e corrente elettrica da cui è generato. Nel presente testo non si considerano né i fenomeni propagativi guidati né quelli radiati, che evidentemente sono insiti nelle stesse equazioni. Il testo è accompagnato da una serie di schede applicative che evidenziano alcune applicazioni ingegneristiche delle suddette equazioni oltre a focus di carattere storico.

Si rimane colpiti dal conflitto della Relatività speciale di Einstein con il Principio degli stati corrispondenti di Lorentz, conosciuta come la teoria dell'etere, entrambe di grande autorevolezza essendo gli autori Premi Nobel per la fisica. Infatti, per la prima tutto si muove e niente è in riposo assoluto, mentre per la seconda esiste un sistema di riferimento privilegiato, sede di propagazione delle onde elettromagnetiche. “Sia la relatività ristretta sia il principio degli stati corrispondenti di Lorentz rendevano conto dei fatti, ed erano ambedue in accordo con l'esperimento. Pur avendo una visione del mondo completamente diversa andavano perfettamente d'accordo nei fatti e nelle conseguenze” (cfr. Tullio Regge. Infinito, pag. 86. Scienza Oscar Saggi Mondadori, 1996). Dove sta il trucco? Einstein aveva preso a prestito le equazioni dell'etere, che sono conosciute come le trasformazioni di Lorentz e le aveva costituite a formalismo teorico di base della propria teoria, dandogli un'originale interpretazione: “risulta perciò dimostrato che, prendendo a base i nostri principi cinematici, i fondamenti elettrodinamici della teoria di Lorentz dell'elettrodinamica dei corpi in movimento sono conformi al principio di relatività” (cfr. Albert Einstein. Pagine 20, 21 della traduzione in italiano del testo originale Zur Elektrodynamik bewegter körper of June 1905). Ciò era chiaro sin dall'inizio, ma c'era una cosa che non convinceva: due teorie e due concetti molto diversi tra loro dovrebbero condurre a formulare, a sostegno delle proprie idee, due sistemi matematici diversi. Quindi si scopriva che Lorentz aveva assolto al suo compito (ponendo coerentemente come valori minimi la velocità uguale a zero e il termine relativistico pari a uno), ma Einstein no, perché, incoerentemente, aveva espresso gli stessi valori della teoria dell'etere. Perciò, ci si è chiesti se esistano equazioni tipiche della relatività speciale e se sì quali fossero, che considerasse solo il proprio punto di vista. Così è stata elaborata la Relatività Speciale Perfetta, fondata su nuove equazioni e su nuovi principi cinematici. Sottoponendo le relazioni scoperte a tutte le situazioni e in condizioni diverse ai molteplici esperimenti, ricevono verifica sperimentale sino all'ultima cifra decimale. Tre esempi di esperienze sono riportate nel Saggio con grande successo. L'obiettivo che s'intende conseguire con questo libro è quello di comunicare la grande scoperta all'intera Comunità Scientifica.

C’è una domanda aperta che anima la natura dell’universo e condiziona le nostre esistenze quotidiane: che cos’è l’energia? Un dilemma scientifico e filosofico al tempo stesso, che ha suscitato altre questioni irrisolte: da dove proviene l’energia? Perché il nostro pianeta, le nostre città e i nostri corpi ne hanno costante bisogno? Perché sentiamo parlare continuamente, nei più diversi contesti, di crisi energetica e di energie rinnovabili? Dagli attimi immediatamente successivi al Big Bang fino alla formulazione delle teorie quantistiche, esplorando il macro e il microcosmo, Edoardo Boncinelli e Antonio Ereditato nelle pagine di “Tutto si trasforma” hanno deciso di rispondere a questi interrogativi, che da secoli generano incessanti dibattiti, e raccontare una storia dell’energia come motore e causa prima di ogni cosa viva: che si tratti del nostro organismo, di una centrale nucleare o di una delle infinite stelle del cosmo. Il risultato è un viaggio nei «misteri energetici » – l’entropia, la materia oscura, il funzionamento cellulare – e nelle tante scoperte del mondo della scienza – la relatività di Einstein o gli esperimenti per intrappolare il Sole in laboratorio – che ci permettono di leggere questa breve storia di 13 miliardi di anni come la storia stessa della vita.

La nuova edizione è stata ampliata, rivista e aggiornata in base agli attuali studi scientifici. Novità: nella prima parte, il cap. 1 descrive le recenti teorie sull'origine della vita cellulare e il nuovo. Cap. 2 analizza gli organismi viventi. Nella seconda parte, la trattazione sulla membrana plasmatica è stata ampliata e ripartita in due capitoli che riguardano il transito dei composti (Cap. 11) e la segnalazione cellulare (Cap. 12). Nella Terza parte, il Cap. 22 include il nuovo paragrafo sulla regolazione della traduzione negli eucarioti e il nuovo Cap. 24 analizza il controllo di qualità delle proteine. Nella Quarta parte, il Cap. 31 è dedicato alla cellula tumorale. Sono presenti Domande di ricapitolazione alla fine di ogni capitolo. Molti contenuti del libro sono disponibili online grazie ai codici QR evidenziati lungo il testo.

Che cos'è la luce? Questa domanda, che già si ponevano gli antichi filosofi greci, ha attraversato pressoché immutata la storia fino ai nostri giorni, trovando una risposta definitiva solo in tempi relativamente recenti. La scoperta della sua reale natura ha portato alla comprensione dei numerosi fenomeni luminosi di cui siamo quotidianamente spettatori e, al contempo, allo sviluppo di altrettanto numerose applicazioni in campo tecnologico. Tutto questo è descritto in termini semplici ma rigorosi in "Fiat lux". Il testo - rivolto soprattutto a studenti e insegnanti ma anche a coloro che provano interesse per la divulgazione scientifica - è suddiviso in quattro sezioni che trattano i diversi aspetti della radiazione luminosa. La prima parte del testo è dedicata alla descrizione della luce come fenomeno fisico. Si procede attraverso un approccio storico che, partendo dall'infuocato dibattito sulla sua vera natura (onda o particella?) prosegue con il racconto dei vari tentativi fatti per determinarne la velocità e le vicende legate alla scoperta della sua origine atomica. Nella seconda parte del libro si analizzano i comportamenti della luce nell'interazione con la materia.