Fisica

Cos'è la fisica quantistica? Come funziona esattamente? Qual è il collegamento tra fisica e coscienza? Cosa si cela dietro il cosiddetto "enigma quantico"? I fisici e ricercatori Bruce Rosenblum e Fred Kuttner rispondono a queste domande in maniera chiara e completa e senza l'utilizzo di formule matematiche complesse. Attraverso una fedele ricostruzione storica della fisica dei quanti (da ciò che l'ha preceduta a ciò che l'ha configurata), gli autori ripercorrono le principali tappe del suo sviluppo, passando attraverso aneddoti, esperimenti, dubbi, controversie, conferme, esitazioni ed eccitazioni. Con un linguaggio immediato e scorrevole ci mostrano come la teoria quantistica funzioni perfettamente: nessuna previsione elaborata in base ad essa si è mai dimostrata errata ed è la base teorica di tutta la fisica, e pertanto di tutta la scienza. Un terzo della nostra economia, infatti, dipende da prodotti sviluppati a partire da essa: dai lettori DVD alle stampanti, dai computer alle TV, dai cellulari agli orologi. Gli autori ci spiegano perché l'incontro tra la fisica e la coscienza ha turbato i fisici sin dalla nascita della teoria dei quanti, avvenuta ormai oltre ottant'anni fa grazie ai paradossi di Erwin Schroedinger. Infatti si è creato un vero e proprio enigma quantico su cui gli esperti hanno opinioni discordanti. Quando la scienza non trova un accordo, potete scegliere voi da che parte stare. Leggendo queste pagine potrete svelare questo mistero e sciogliere l'enigma.

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.

Sappiamo davvero poco del mondo in cui viviamo, di come ha avuto inizio, di cosa è fatto e di come finirà. Ci chiediamo da dove vengano lo spazio e il tempo, se siamo soli nell'universo e come funzionano le leggi della fisica quando vengono applicate all'infinitamente piccolo e all'infinitamente grande, ma la verità è che... non ne abbiamo la più pallida idea! Con rigore, ironia e grande facilità divulgativa gli autori di questo libro - un PhD in robotica a Stanford, creatore di una nota striscia di divulgazione scientifica a fumetti, e un docente di fisica delle particelle che collabora con il Cern - hanno unito le forze per esplorare i più grandi misteri insoluti del cosmo e spiegare come mai siano ancora tanto misteriosi e cosa hanno fatto, finora, gli scienziati per trovare delle risposte (o almeno porsi le domande giuste). Hanno provato insomma a spiegare alcuni argomenti davvero complicati in parole semplici. Dalla materia oscura all'antimateria, dalle onde gravitazionali ai buchi neri, con l'ausilio di infografiche e illustrazioni che accompagnano e semplificano i concetti più complessi, Cham e Whiteson ci accompagnano in un viaggio di scoperta che ci mostrerà l'universo sotto una nuova luce: un'immensa distesa di territori ancora enigmatici e selvaggi, tutti da decifrare.

La storia delle riflessioni umane sul cosmo, dall'astrologia babilonese alla rivoluzione quantistica: un racconto avvincente sulla nascita della scienza moderna e su come la fisica fondamentale stia regredendo alle sue radici prescientifiche. All'inizio del Seicento, Galileo si liberò dal giogo dell'antica filosofia platonica e aristotelica. Affermando che la comprensione della realtà si sarebbe dovuta basare su ciò che possiamo osservare e non sul pensiero puro, Galileo rivoluzionò drasticamente la nostra visione del mondo naturale. In questo modo inventò quella che è stata chiamata scienza e preparò il terreno a Keplero, Newton ed Einstein. Ma all'inizio del Ventesimo secolo la scienza inizia a cambiare rotta. Quando la fisica quantistica condusse in regni sempre più lontani da ciò che si poteva osservare direttamente, i teorici furono costretti ad affidarsi alle virtù estetiche della matematica per sviluppare la loro concezione della realtà fisica. Per molti fisici, il potere della matematica iniziò a sostituire le intuizioni scientifiche su cui si erano basati i predecessori. Questo processo, però, rese le loro teorie sempre piú resistenti all'esame sperimentale e all'osservazione. Di conseguenza, oggi gran parte della fisica teorica è ancora una volta più simile alla filosofia di Platone che al modello secolare di scienza da cui ha avuto origine. Ma la scienza che ha perso ogni collegamento con i fenomeni misurabili, si chiede David Lindley in questo libro, è ancora scienza? «Immaginare che la fisica potesse rendere conto di ogni singolo dettaglio della costruzione e dei contenuti del nostro universo era senza dubbio esagerato, ma ora la ricerca sembra essere finita all'estremo opposto. Secondo l'ipotesi del multiverso, la risposta a quasi ogni domanda su come o perché il nostro universo ha l'aspetto che ha è che una risposta non esiste. Nel nostro universo le cose hanno questo aspetto, ma in qualche altro universo ne hanno uno diverso. È un bel passo indietro rispetto alle stravaganti speranze di qualche decennio fa. In più, ne deriva una domanda provocatoria: esattamente, che cosa stanno cercando di ottenere oggi gli studiosi di fisica fondamentale? Se le loro teorie non hanno uno specifico potere esplicativo riguardo al nostro universo in particolare, a quale domanda più generale, se ne esiste una, stanno cercando di rispondere? Questo nuovo libro è la mia esplorazione di quella domanda e giunge ad alcune conclusioni che pochi fisici che si occupano di questioni fondamentali o cosmologiche saranno felici di sentire».

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.

La storia di cui parla questo libro inizia con Sadi Carnot, un giovane ingegnere dell'École polytechnique di Parigi, che nel 1824 pubblicò a sue spese un libro dal titolo Riflessioni sulla potenza motrice del fuoco. È questo l'inizio della termodinamica. Ma si era anche all'inizio della Rivoluzione industriale e da allora innovazione tecnologica e innovazione scientifica hanno proceduto in parallelo, specchiandosi l'una nell'altra, e dando vita di fatto al mondo nel quale noi oggi viviamo. « Termodinamica è un nome terrificante per quella che forse è la teoria scientifica universale più utile che sia mai stata concepita», scrive Paul Sen. Spesso relegata alla descrizione delle macchine a vapore e dei frigoriferi, nelle pagine di questo libro la termodinamica in effetti appare molto più di questo. I tre concetti fondamentali che stanno alla base di questa disciplina, infatti - energia, entropia e temperatura -, rappresentano il nucleo teorico fondante di buona parte delle nostre conoscenze sul mondo fisico. L'epopea della narrazione di Sen, dopo Sadi Carnot, contempla i nomi dei grandi della scienza degli ultimi due secoli: James Watt, James Joule, lord Kelvin, Hermann von Helmholtz, Rudolf Clausius, James Clerk Maxwell, Ludwig Boltzmann, Albert Einstein, Emmy Noether, Claude Shannon, Alan Turing, Stephen Hawking... un pantheon di giganti che coi loro studi, le loro vite e le loro intuizioni hanno contribuito a cambiare radicalmente la nostra visione del mondo. È grazie a loro che sappiamo che esistono gli atomi, ne conosciamo il comportamento, sappiamo finalmente cos'è il calore (uno dei problemi centrali della scienza) e come si propaga; ma grazie alla termodinamica sappiamo anche cosa sono il tempo, l'informazione, la vita, l'intelligenza e persino i buchi neri dell'universo: ognuna di queste cose senza la termodinamica non avrebbero senso.

L'uomo ha sempre cercato di comprendere le forze che regolano la natura. Da quando gli antichi greci ipotizzarono l'esistenza degli atomi, il nostro cammino per giungere alle fondamenta dell'universo non si è mai arrestato, guidato da menti brillanti capaci di formulare teorie sempre più comprensive e predittive. Newton scoprì le leggi del moto e della gravità, unificando fenomeni terrestri e celesti. Faraday e Maxwell ci introdussero alle meraviglie dell'elettromagnetismo. Einstein gettò nuova luce sul legame tra materia ed energia, offrendoci una diversa spiegazione della struttura dell'universo. Schrödinger e Heisenberg aprirono la strada alle infinite potenzialità della meccanica quantistica. Il percorso verso un'unica teoria che desse ragione di tutte le forze fondamentali sembrava tracciato, e lo stesso Einstein passò la vita a cercare la fantomatica e rivoluzionaria «equazione di Dio». Purtroppo, senza successo. Per decenni scienziati del calibro di Stephen Hawking si sono mossi alla ricerca di questo Santo Graal della fisica, ma le più grandi scoperte scientifiche del Ventesimo secolo - la relatività generale e la meccanica quantistica - parevano inconciliabili. Almeno fino a oggi. Michio Kaku, tra i maggiori esperti mondiali di teoria delle stringhe e celebre divulgatore, racconta le tappe che hanno condotto gli scienziati a un passo dalla meta: svelare la singola equazione capace di rispondere a tutte le domande sul cosmo. Che cosa c'era prima del Big Bang? Cosa si nasconde oltre un buco nero? È possibile viaggiare nel tempo? Esistono i wormholes, cunicoli spazio-temporali che portano ad altri universi? Ripercorrendo le grandi scoperte della storia, tra intuizioni illuminanti e frustranti vicoli ciechi, e facendo il punto sulle indagini più recenti, l'autore ci guida con chiarezza e un entusiasmo contagioso ad approfondire il dibattito che anima la fisica moderna.

Questo libro è stato ideato per aiutare lo studente delle scuole secondarie di secondo grado ad affrontare e a risolvere correttamente i problemi di fisica in vista della prova di ammissione alle facoltà scientifiche, in particolare presso le scuole di eccellenza. Nel volume sono presentati i problemi di fisica assegnati dal 1997 al 2019 per l'ammissione al corso di laurea in Ingegneria e i temi usciti tra il 2005 e il 2019 per l'ammissione a Medicina presso la Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa. Dopo una breve introduzione teorica, l'approccio ai quesiti avviene in tre fasi: inizialmente vengono proposti i soli testi dei problemi e dei temi, con l'indicazione dell'argomento e del grado di difficoltà, in seguito l'Autore fornisce alcuni suggerimenti per stimolare la soluzione autonoma dello studente, infine, viene suggerita una possibile soluzione. Il problema scientifico diventa così il nucleo centrale della formazione dello studente, eliminando dall'apprendimento della fisica ogni dogmatismo nozionistico e ripetitivo.

La fisica è, per antonomasia, la scienza che studia i fenomeni naturali: lo dice il nome stesso, derivato dal greco (physis = natura). È una scienza relativamente recente: nata nel Seicento con gli studi di Galileo Galilei, si avvale del metodo sperimentale ideato dal grande toscano per descrivere in termini matematici ciò che si osserva in natura. È stata la prima disciplina che, nella storia, è arrivata a interpretare gli eventi per mezzo di leggi basate sulla quantificazione matematica delle osservazioni: è la disciplina fondante della scienza moderna e, come tale, può essere considerata il "nocciolo" di tutte le scienze naturali, a cui fornisce strumenti e tecniche d'indagine. La fisica, con i suoi metodi, le sue misure e le sue leggi, trova applicazione ovunque: dallo studio di una reazione chimica a quello di una cellula, dall'interpretazione delle osservazioni astronomiche all'ideazione di un nuovo strumento per la produzione energetica o per l'analisi di nuovi dettagli del nucleo atomico. In questo libro, ricco di immagini e di schemi chiarificatori, di approfondimenti sui principali punti di contatto con altre scienze - come la chimica, la geologia, la biologia - si riassumono in modo chiaro e sintetico i principali ambiti di studio della fisica: dalla "fisica di base", con argomenti quali la meccanica, la termodinamica e l'elettromagnetismo, agli studi più recenti della fisica nucleare e della fisica delle particelle elementari. In una rassegna d'idee geniali e di stupefacenti applicazioni, passeremo dalle moderne teorie della relatività e della meccanica quantistica a quelle della fisica dei sistemi complessi, passando per le proposte quasi fantascientifiche dell'attuale cosmologia. Un viaggio vertiginoso al centro della mente umana, attraverso il tempo e lo spazio.

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.

Sicari e prostitute, uomini perseguitati da povertà, malattia o disagio sono alcuni dei protagonisti di questo volume, funamboli alla ricerca di un difficile equilibrio, sempre compromesso da inevitabili passi falsi, che diventano emblemi di alcuni dei fenomeni sociali che caratterizzano il Messico contemporaneo: narcotraffico, religiosità popolare, cattive condizioni di lavoro. Illuminate dallo sguardo attento, spesso caustico, dell'autrice, le loro storie parlano di intima fragilità e disperazione endemica. Con questi racconti suggestivi e diretti, Aniela Rodríguez rende omaggio alla grande tradizione letteraria del suo Paese, rinnovandola attraverso uno stile vigoroso e personalissimo.

Secondo Stephen Hawking, esistono innumerevoli copie di noi stessi in innumerevoli altri universi dove la nostra vita è solo leggermente, o magari completamente, diversa da quella che conosciamo. Ma potrebbero esserci anche universi dove la vita non esiste affatto, perché le leggi della fisica possiedono parametri che non la rendono possibile. Negli ultimi trent'anni gli scienziati hanno accumulato indizi a favore dell'ipotesi del multiverso, secondo cui esisterebbe un numero enorme, se non addirittura infinito, di universi. Una volta dominio della fantascienza, quest'ipotesi potrebbe oggi spiegare tante stranezze della fisica, come i particolari valori delle costanti fondamentali, il Big Bang, le bizzarrie della meccanica quantistica, la natura ultima della realtà. Ma sarà mai possibile riuscire a dimostrare l'esistenza di altri universi?