Fisica

Pubblicato in inglese alla vigilia della Seconda guerra mondiale e subito proposto in traduzione, "L'evoluzione della fisica" dovette aspettare la fine del conflitto per vedere la sua pubblicazione in Italia. Da allora (1948) questo testo non ha più smesso di rappresentare un punto di riferimento obbligato per il concetto stesso di divulgazione scientifica e per la fisica in particolare. Scritto dai protagonisti assoluti della rivoluzione relativistica e quantistica, ma destinato a un pubblico di non specialisti, il libro che avete tra le mani è il testo fondativo della moderna divulgazione delle idee, la pietra di paragone di ogni altro libro di fisica, che permette di intuire la straordinaria importanza e il valore rivoluzionario della svolta della fisica del Novecento.

Nel 1905 Albert Einstein sottopose agli «Annalen der Physik» tre articoli. Il primo, che prendeva in esame l'effetto fotoelettrico servendosi della Teoria dei quanti di Max Planck, chiarì la natura della luce e gli valse il premio Nobel. Il secondo affrontava il comportamento di piccole particelle in sospensione e fornì la prova dell'esistenza degli atomi. Il terzo, in cui delineava la teoria della relatività ristretta, si rivelò essere uno dei più straordinari scritti scientifici mai apparsi. Molto semplicemente, cambiò il mondo. Dopo aver risolto con la sua Teoria della relatività ristretta alcuni tra i maggiori misteri dell'universo, nel novembre del 1915 Einstein presentò all'Accademia Prussiana delle Scienze la teoria della relatività generale, unanimemente giudicata la più alta realizzazione intellettuale di ogni tempo. Divenuto un'icona universale della scienza, Albert Einstein si pose il problema di divulgare i suoi risultati. È così che, dalla mente di uno degli uomini più geniali che siano mai esistiti, nacque "Relatività. Esposizione divulgativa, poi continuamente ritoccato in vita dal suo autore, e continuamente" ripubblicato, tradotto e studiato in tutto il mondo.

La scienza viene sempre presentata attraverso i suoi successi. Come una cittadella inespugnabile. La situazione, in realtà, è un po’ più complessa. Letteralmente, tutte le teorie sono false e un giorno saranno sostituite da modelli migliori che, molto spesso, faranno tabula rasa dei concetti passati. Alla base di queste rivoluzioni, magnifiche e inquietanti, si trovano le anomalie. Esse s’intrufolano nel paradigma dei modelli standard e minano l’edificio costruito con grande pazienza dagli scienziati. Alcune si rivelano soltanto stranezze passeggere, fugaci e prive di conseguenze, ma altre resistono e scatenano vere e proprie tempeste. Proprio a partire da queste anomalie si delineano le premesse di una nuova scienza che, in sostanza, resta ancora tutta da scrivere. Dalla curiosa egemonia della materia nell’universo ai misteri dei buchi neri e del vuoto quantistico, Aurélien Barrau accompagna il lettore sulla difficile strada della ricerca scientifica, costellata di crepe e di pietre d’inciampo. Prefazione di Carlo Rovelli.

La fusione nucleare sarà la chiave per produrre energia pulita in abbondanza e sconfiggere il riscaldamento globale? Dopo più di settant’anni di ricerche, non disponiamo ancora di un reattore a fusione efficiente, eppure negli ultimi anni la tecnologia ha fatto passi da gigante e si sono moltiplicate le promesse di una svolta storica imminente. Nascono anche numerose notizie fuorvianti o false e così il sogno della fusione nucleare prende sempre più la forma del mito. Il libro guida verso la comprensione dell’energia nucleare svelando i segreti dei più promettenti progetti di fusione, inclusa la tanto discussa fusione fredda. Non solo per scoprire i vantaggi della fusione, ma per capirne anche i limiti e le problematiche, come la produzione di scorie radioattive e la scarsità del combustibile nucleare. Una lettura per chi vuole sviluppare e basare il proprio senso critico su fatti scientifici.

«Chiara Zagonel ha la rara capacità di saper coniugare un tema tanto ricco e articolato, con un linguaggio semplice e diretto, in grado di portare concetti complessi alla portata di tutti, rendendoli non solo ben comprensibili, ma anche radicandoli nella nostra vita quotidiana». Ajad M. Carrodano. La fisica quantistica è stata sviluppata a partire dal mondo microscopico e descrive perfettamente il comportamento delle particelle che vi appartengono. L’estensione delle leggi della fisica quantistica al nostro livello quotidiano risulta essere una grande opportunità per comprendere meglio noi stessi e le leggi dell’Universo. In questo libro troverai degli spunti preziosi per effettuare un profondo cambiamento nella visione della realtà, una vera e propria rivoluzione di pensiero perfettamente in linea con le filosofie orientali e con la spiritualità dei popoli nativi. Con questo libro scoprirai: i principi e i fenomeni fondamentali della fisica quantistica; come i principi della quantistica possono modificare la tua vita personale; come la teoria dei quanti conferma l’antica sapienza delle filosofie orientali; … e molto altro ancora.

Una nuova prospettiva sulla formazione scientifica e filosofica di Einstein, a partire dalle sue note autobiografiche, che tracciano un quadro avvincente sull'itinerario che portò alla relatività generale. Gutfreund e Renn presentano al lettore di oggi le riflessioni del celebre fisico, seguendo il suo percorso intellettuale dall'infanzia agli ultimi anni attraverso gli scritti e la corrispondenza personale di Einstein e i saggi critici dei suoi contemporanei. Oltre alla replica di Einstein effettivamente pubblicata, sono citati vari estratti dalla prima bozza inedita in cui il grande scienziato cercò di ribattere alle osservazioni dei detrattori. Il saggio si chiude prendendo in esame un breve testo autobiografico di Einstein, scritto poche settimane prima di morire e finora inedito, in cui le sue idee rivoluzionarie sono contestualizzate nel panorama degli altri straordinari progressi scientifici compiuti nel Novecento.

Fisica H24. Dal risveglio all'alba in cui il cielo appare rosa (perché?), alla lotta per allontanare la tendina della doccia che tende ad appiccicarsi addosso (perché ce l'ha con me?), al viaggio in bici per arrivare al lavoro (come mai sto in equilibrio solo se mi muovo?), al pranzo con un bel piatto di pasta (posso cuocerla senza far bollire l'acqua?), al pericolo esplosivo delle bevande gassate (perché mi fanno quest'effetto?), alla passeggiata all'aperto (come si formano le nuvole?), fino all'ora di andare a dormire (perché riesco a tenermi caldo sotto le coperte?) Fisica H24: un libro pieno di tante domande e tante risposte, per scoprire la fisica che ci accompagna in ogni momento della giornata e imparare a guardare il mondo con occhi curiosi e nuovi.

Lo studio della luce ha accompagnato tutta la scienza moderna. Indagando la sua natura si è sviluppata la meccanica quantistica e si è arrivati a un nuovo modo di interpretare la realtà, in cui le particelle diventano onde e le onde si comportano come particelle. La costanza della velocità della luce ha permesso lo sviluppo della relatività speciale, aprendo la strada verso una nuova comprensione dello spazio e del tempo. Il comportamento della luce, influenzato dalla gravità, ha addirittura dimostrato come lo spazio, oltre che a contrarsi o allungarsi, possa torcersi e come la gravità cambi il fluire del tempo. Il libro si chiude con la spiegazione dei vari modi in cui la luce nasce, dalle cariche accelerate alla radiazione di Hawking, dalla prima luce del Big Bang al laser. Sono tutti concetti strani e affascinanti, che l'autore spiega nel modo più semplice possibile, spesso ricorrendo a esempi e aneddoti, mantenendo un tono informale, accattivante e divertente.

Con accattivante chiarezza e un entusiasmo contagioso gli autori, Brian Cox e Jeff Forshaw, si confrontano con la meccanica quantistica, una delle teorie fisiche più affascinanti, ma notoriamente ostica al grande pubblico. Semplicemente: cos’è la meccanica quantistica? Come si lega con le teorie di Newton e Einstein? E soprattutto, come facciamo a essere certi che sia una teoria valida? Il regno subatomico vanta una reputazione ambigua, sospesa tra la capacità di previsioni concrete e sbalorditive sul mondo che ci circonda, e la genesi di innumerevoli malintesi. Nell'Universo quantistico svelato, Cox e Foshaw fanno piazza pulita di ogni confusione, offrendo un approccio illuminante e accessibile al mondo della meccanica quantistica, mostrando non solo cos’è e come funziona, ma anche perché è così importante.

Tutta la nostra storia è il racconto di un viaggio. Dalla caverna al bosco, oltre le montagne impervie, dentro il terrore degli abissi marini, sempre alla ricerca di qualcosa di nuovo da scoprire. Fino a quando anche la Terra ha iniziato a starci stretta, e abbiamo rivolto il nostro sguardo sognante lassù, verso il cielo. Ancora più su, mai sazi di conoscenza: l'immenso cosmo, l'irraggiungibile spazio extragalattico. Ma come arrivarci, lassù? Come diventare esploratori dello spazio, turisti dell'infinito? Antonio Ereditato ci imbarca in questa traversata affidandosi alle possibilità della fisica. Ci guida nella costruzione di una caravella spaziale, assembla un equipaggio capitanato da un'intelligenza artificiale, mette in valigia la relatività einsteiniana, l'antimateria, le leggi fondamentali e gli esperimenti realizzati con gli acceleratori di particelle, scrivendo un libretto d'istruzioni comprensibile a tutti. Poi si parte: tappa dopo tappa, sull'imperscrutabile Luna, tra le stelle che illuminano i nostri sogni, a due passi dal Sole, sulla soglia perigliosa di un buco nero, oltre i confini del Sistema Solare, ai margini impossibili dell'universo. A tu per tu con il mostro cosmico Sagittario A* - il Re della Galassia -, nel mezzo dello sconosciuto nulla, tra Andromeda e la Via Lattea, affacciati al finestrino della nostra navicella per ammirare per la prima volta ciò che non avremmo mai immaginato di vedere. Per fare infine ritorno sulla Terra quarantasette anni dopo, quando però, sul nostro pianeta, saranno trascorsi ben ventimila secoli. Cosa troveremo? Sarà la fine? No, forse solo l'inizio di una nuova, inaspettata avventura.

La fisica quantistica è nata all?inizio del ?900 dall?impossibilità di spiegare classicamente alcuni risultati sperimentali relativi alla fisica atomica e all?interazione tra radiazione elettromagnetica e materia alla scala atomica. Attualmente è diventata una grammatica universale ? cioè un insieme di principi che qualunque teoria fisica deve soddisfare ? che cambia radicalmente il quadro concettuale della fisica classica, modificando il significato di predittività e di realtà. Oggi non esiste fisica non quantistica. Questa origine storica ha contribuito alla fama della fisica quantistica come di una materia particolarmente ostica. Dall?esigenza di smarcarsi dalla sua presunta incomprensibilità e di fornirne un?introduzione completa è nato questo manuale, alla portata di uno studente che si affacci alla meccanica quantistica e al suo formalismo per la prima volta. Gli autori hanno scelto un approccio radicato negli sviluppi più recenti, concettualmente più appropriato e didatticamente più efficace; in particolare, i principi della fisica quantistica sono resi più trasparenti perché formulati per sistemi con un numero finito di gradi di libertà. La meccanica quantistica diventa così il risultato dell?applicazione di questi principi alle leggi di base della meccanica e può essere costruita a partire dalle proprietà di simmetria di quest?ultima. La materia è stata organizzata secondo un criterio di sinteticità e la trattazione rispecchia due convinzioni: che lesimmetrie forniscano appunto il miglior principio organizzatore nella presentazione della materia (si inizia perciò con la formulazione della meccanica in una sola dimensione per poi passare allo studio di sistemi in più dimensioni); che imetodi algebrici siano in generale più comprensibili rispetto alla risoluzione di equazioni differenziali. Gli argomenti coprono lo spettro di una formazione di base in fisica quantistica nonrelativistica e sono sufficienti per affrontare corsi più avanzati. Infine, dal momento che imparare a risolvere esercizi e problemi è fondamentale per lo studente, nel libro si trovano: * ? esercizi dimostrativi completamente svolti (almeno un paio per capitolo) * ? una raccolta di temi d?esame (ciascuno composto da 6/7 esercizi e una domanda aperta) suddivisi in due parti, da usare come test di autovalutazione. Stefano Forte è professore ordinario di Fisica teorica all?Università degli Studi di Milano. Per Zanichelli ha curato anche la seconda edizione italiana di Meccanica quantistica moderna, di Sakurai e Napolitano (2014). Luca Rottoli è ricercatore post-dottorale all?Università degli Studi di Milano-Bicocca. Le risorse digitali online.universita.zanichelli.it/forte A questo indirizzo sono disponibili le risorse digitali di complemento al libro.

Il volume propone un centinaio di facilissimi "esperimenti" che rendono la fisica più familiare. Spiega numerosi spettacoli della natura (l'arcobaleno completo, la luna blu, il lampo verde...) esamina situazioni sorprendenti (il canto della pentola, il ghiaccio che fuma, il pepe che scappa...) e stimola a verificarle concretamente: si può far bollire l'acqua in una pentola di carta, rendere invisibile uno spillo dentro una tazza, congelare più rapidamente un liquido riscaldandolo.