Astronomia, spazio e tempo

Pochi secoli fa Marte era solo un minuscolo punto di luce sopra le nostre teste, poco più di un'idea; negli ultimi cinquant'anni gli uomini ne hanno setacciato la superficie e il sottosuolo attraverso telescopi, sonde, satelliti, lander e rover spaziali, una corsa all'esplorazione senza precedenti. Perché proprio Marte? Perché un pianeta dove non piove da due miliardi di anni, dove non esistono fiumi, laghi e oceani, la cui superficie desertica è rotta da spaccature profonde come abissi, ricoperta da una sabbia finissima che si solleva in vasti mulinelli nella sottile atmosfera color bronzo? In un tempo che non appartiene alla memoria dell'uomo Marte somigliava molto di più alla Terra, poi, tra i tre miliardi e mezzo e quattro miliardi di anni fa, i loro destini hanno imboccato strade diverse. È forse questa la chiave dell'attrazione che il pianeta rosso ha esercitato sulle menti e le fantasie degli uomini. La storia di Marte e delle sue esplorazioni - scrive Sarah Stewart Johnson, giovane e talentuosa planetologa dell'Università di Georgetown - è strettamente legata a quella della Terra: trovare risposte agli enigmi che si annidano nel suo passato significa gettare uno sguardo sul futuro del nostro pianeta. «Marte è stato il nostro specchio, un riflesso rivelatore di ciò che albergava nel profondo dei nostri cuori, vi abbiamo visto un'utopia, un territorio inesplorato, un santuario, un oracolo.»

I buchi neri sono i più famosi eppure meno conosciuti oggetti dell'universo, così estremi e potenti da sfidare l'intelligenza umana, superare i confini della ricerca scientifica e nutrire l'immaginario della cultura popolare, della letteratura, del cinema e della musica. Lo stesso Albert Einstein, la cui teoria della relatività ne postulava l'esistenza, li guardava con grande sospetto. Chris lmpey accompagna il lettore in un viaggio sorprendente alla scoperta di questi enigmatici "predatori cosmici": ne svela la complessa matematica, racconta la storia degli scienziati che li hanno scoperti e studiati e illustra i bizzarri fenomeni fisici che si accompagnano alla loro presenza. Le vicende di Einstein, Stephen Hawking e John Wheeler si intrecciano così alla descrizione di ammassi di stelle che sciamano come api attorno ai centri galattici, dello scontro di due buchi neri che genera onde nello spazio-tempo e delle lenti gravitazionali. "I mostri di Einstein" affronta uno degli argomenti più stupefacenti dell'astrofisica, in grado di spingere le nostre teorie scientifiche fino al loro limite.

«Soltanto un secolo fa la nostra conoscenza dell'universo in cui viviamo era ancora rudimentale. Oggi sappiamo molto di più e di anno in anno aggiungiamo sempre nuove scoperte, ma abbiamo ancora tanto da esplorare. In questo libro parliamo della cosiddetta 'materia oscura', un problema non da poco che rimane ancora da risolvere: perché abbiamo evidenza che nell'universo, oltre alla materia che vediamo, ne esiste altra che non vediamo. Detto così, sembra una questione trascurabile, se non fosse che questa parte 'oscura', mancante all'appello, rappresenta più dell'80% di tutta la materia…» Un viaggio affascinante che ci accompagna alla scoperta dell'universo, ripercorrendo le varie teorie elaborate nei secoli. Parlando di astronomia, di astrofisica, di cosmologia e di fisica delle particelle, e andando per gradi, riusciremo a comprendere le rivoluzionarie e affascinanti scoperte dell'ultimo secolo: le cosiddette «altre» astronomie (da quella infrarossa a quella gamma, fino all'astronomia delle onde gravitazionali), che con gli strumenti opportuni riescono a osservare il cielo a lunghezze d'onda non visibili dall'occhio umano e hanno così aperto la via a una nuova esplorazione del cosmo, svelandoci che le energie in gioco sono molto alte e i fenomeni spesso violenti. Muovendosi tra ammassi di galassie e quasar, stelle di neutroni e buchi neri, le nuove osservazioni pongono anche il «problema» della materia oscura: se non la vediamo, come facciamo a sapere che c'è? E quali sono le teorie che tentano di spiegare la sua natura misteriosa?  Partendo da una prospettiva storica e approfondendo la struttura della materia, arriveremo gradualmente a possedere gli strumenti per indagare su uno dei più grandi misteri dell'universo.

Quasi per definizione l'universo è «tutto ciò che è». Quasi, perché c'è un'idea che sostiene che il nostro universo è solo uno tra i tanti, uno tra gli infiniti universi che esistono. Di cieli, insomma, non ce ne sarebbe solo uno, ma molti. In fisica si parla a questo proposito di «multiverso», una parola entrata ormai nel gergo comune e che deriva da un'interpretazione particolare della meccanica quantistica, resa poi popolare da libri e film di fantascienza. Le scuole di fisica e di matematica contemporanee combattono da qualche decennio una silenziosa battaglia, lontano dai media, nella quale i sostenitori e i detrattori del multiverso si affrontano a colpi di formule matematiche complesse e ingegnosi esperimenti mentali. Sembra un dibattito modernissimo, ma in effetti non si tratta di una battaglia poi così recente, tutt'altro: i filosofi della Grecia antica hanno sollevato per primi la possibilità dell'esistenza di più universi, ma già Aristotele suggellò con la sua autorità che fosse uno, e uno solo, l'universo; nel 1277 il vescovo di Parigi dichiarò eresia insegnare che Dio non poteva creare tutti gli universi che voleva, scatenando un fervido dibattito filosofico sulla possibilità che esistesse una «pluralità di mondi»; col Rinascimento le speculazioni divennero più scientifiche e fu Cartesio a definire che «il numero dei cieli» è indefinitamente grande. La differenza tra chi pensa che il nostro sia l'unico mondo e chi pensa che sia invece solo uno tra i tanti risulta quindi antica, profonda e gravida di conseguenze impreviste in molti campi del sapere. Oggi la controversia continua, mentre cosmologi e fisici esplorano la possibilità di molti Big Bang, dimensioni extra dello spazio e una serie di universi ramificati e paralleli. Tom Siegfried traccia la storia plurimillenaria di questo scontro offrendoci una lettura trasversale e affascinante della natura della scienza e del pensiero umano. "Il numero dei cieli" getta una luce inaspettata sull'istinto tutto umano, insopprimibile, di comprendere sempre meglio tutto quello che si può, tutta la realtà, l'universo o il multiverso.

Jonathan Drori ci introduce nello straordinario universo delle piante. In questo viaggio, che copre 6 continenti e 55 paesi, vengono raccontate le storie incredibili del legame che si è creato tra l'umanità e 80 piante grazie alla loro bellezza e alle loro proprietà naturali. Dall'orchidea che inganna le api alla Rafflesia, il cui fiore dura un solo giorno nel folto della foresta pluviale indonesiana e puzza di carne putrefatta.

La fisica teorica di Stephen Hawking spiegata attraverso una narrazione semplice. Le più recenti e affascinanti intuizioni riguardanti l'origine dell'universo, lo spazio-tempo e i buchi neri sono presentate e rese comprensibili con l'aiuto di esempi e divertenti bozzetti. Gli argomenti trattati nel volume sono: il mistero del Big Bang; la forza di gravità, cosa sono i buchi neri?; il futuro dei viaggi nel tempo; alieni, cosa c'è al di là della vita?

Chiudete gli occhi. Immaginate per un attimo di essere un uomo (o una donna) delle caverne in epoca preistorica, quando non c'era elettricità e l'unica fonte di inquinamento luminoso era il fuoco che bruciava tutta la notte per tenervi al caldo e tenere lontani gli animali selvatici. Alzate lo sguardo e sarete travolti dall'oceano di stelle sopra di voi. Questo libro racconta la storia del rapporto dell'uomo con il cielo. Dapprima soltanto attraverso i suoi occhi, la sua immaginazione, le sue paure e le sue convinzioni, poi, negli ultimi 400 anni, tramite gli strumenti: dai primi rudimentali cannocchiali ottici ai più recenti radiotelescopi e ai telescopi spaziali (come l'imminente James Webb Space Telescope), per sondare l'Universo in profondità fino al fondo cosmico a microonde dal quale l'eco del Big Bang ci raggiunge ancora. Una rincorsa continua alla conoscenza, che negli ultimi anni si è avvalsa sempre più di dispositivi che, invece di catturare la luce, tentano di intercettare particelle elusive - i neutrini - o di rilevare le onde gravitazionali generate da eventi di energia inconcepibile, come le fusioni fra buchi neri o stelle di neutroni. Oggi la sfida è vedere l'invisibile: la materia oscura e l'energia oscura che permeano il cosmo attorno a noi senza lasciare tracce tangibili. Un viaggio che va avanti da migliaia di anni e che potrebbe non finire mai. Forse è solo l'inizio? Prefazione Franco Malerba.

Un giorno scopriremo un altro mondo abitato? Il nostro universo è unico? Mettetevi nella vostra miglior poltrona e lasciatevi guidare da Arnaud Cassan alla scoperta del nostro universo e dei suoi esploratori. Galileo è stato il primo a puntare un cannocchiale per osservare i pianeti in movimento in un cielo che all'epoca si riteneva fisso, immutabile. Dal buco nero supermassiccio nascosto al centro della Via Lattea fino alla scoperta degli esopianeti, questo libro disegna il ritratto dell'universo come lo conosciamo oggi, cinque secoli dopo Galileo. Attenzione, però: quando lascerete la vostra poltrona, non potrete più guardare il cielo allo stesso modo...

Astronomia è un’opera calibrata per chi dovrà insegnare la materia ai più giovani – gli studenti e le studentesse della scuola primaria – ancora sprovvisti di alcuni strumenti conoscitivi, ma inclini a considerare l’astronomia una disciplina appassionante. Un testo di didattica dell’astronomia per questo livello scolastico è qualcosa di completamente nuovo nel panorama editoriale. Gli autori hanno scelto di mantenere la trattazione su un livello semplice, con un linguaggio immediato e un uso del formalismo matematico ridotto all’essenziale; la possibilità di approfondire aspetti specifici è affidata alle numerose Schede che accompagnano ciascun capitolo, e che sono dedicate, oltre che a proporre approfondimenti, a suggerire possibili sviluppi didattici delle conoscenze acquisite. Inoltre ogni capitolo è corredato di diversi box con curiosità, e si conclude con Quesiti per la valutazione delle conoscenze. La trattazione è divisa in sette capitoli: il primo capitolo presenta la legge di gravitazione universale e alcune leggi fisiche fondamentali, che forniscono le basi per una descrizione del sistema solare; il secondo capitolo parla delle stelle: come nascono, come terminerà la loro vita e come, nel frattempo, liberino energia nello spazio a seguito di reazioni di fusione nucleare al loro interno; il terzo capitolo è una sorta di visita virtuale al sistema solare, partendo dal Sole, la nostra stella, e passando per i pianeti; il quarto capitolo illustra i moti principali della Terra, la rotazione e la rivoluzione; il quinto capitolo descrive la Luna, l’unico satellite naturale della Terra; il sesto capitolo è dedicato al tempo astronomico e alla modalità con cui gli esseri umani hanno cercato di scandirlo e misurarlo; il settimo capitolo, in ultimo, affronta il problema della rappresentazione del globo terrestre sulle carte geografiche e della localizzazione di un astro sulla volta celeste.

Per gli antichi greci era una sfera di cristallo. Nel Medioevo un mare sopra le nuvole. Da sempre l'uomo ha guardato al cielo e cercato di scoprirne le meraviglie. Attraverso mappe, manoscritti, antichi cataloghi di stelle e altre curiosità incredibili, questo atlante racconta le tappe di una ricerca senza tempo né confini. Un vero e proprio tour che intreccia le più importanti scoperte astronomiche, i miti più fantasiosi e gli episodi dimenticati della Storia, da Aristotele ad Einstein fino alle più recenti esplorazioni interstellari. Ad affiorare è un ritratto del cielo come non l'abbiamo mai visto: regno di stelle e pianeti, di dèi e demoni, creature mitiche e spiriti furiosi.

Un viaggio nella storia della scienza attraverso il concetto di tempo, passando per le idee di tempo assoluto, relativo, irreversibile. Il contributo più noto, o almeno il più popolare anche se non sempre realmente compreso, è stato quello di Einstein, che tolse ai fisici, e non solo a loro, l'illusione nata con Galileo e Newton che il tempo fosse universale. Oggi la termodinamica insegna che il tempo ha una direzione preferenziale, in avanti, ed è irreversibile, come Prigogine mise a fuoco negli ultimi decenni del del Novecento. L'autore conduce a capire come si possono misurare i rapporti di causa ed effetto e i tempi diversi fra quelli del pianeta Terra e degli esseri che esso ospita. E qui il gioco si fa pesante e ne va della sopravvivenza dell'intero sistema o, come lo chiamava Lovelock, di Gaia.

C'è una parte dell'universo che ci sfugge. E non una piccola parte: le attuali conoscenze scientifiche riescono a spiegare solo il 4% del cosmo, il restante 96% è "oscuro". La ricerca della materia e dell'energia oscura rappresenta oggi la frontiera dell'astrofisica e della cosmologia. Risolvere questo mistero potrebbe cambiare in modo radicale la nostra comprensione della realtà e fornire risposte alle grandi domande: come è nato l'universo? Quale sarà il suo destino? L'espansione cosmica continuerà per sempre o la gravità avrà il sopravvento? "Alla ricerca dell'universo oscuro" accompagna il lettore tra osservazioni, esperimenti, modelli e teorie che tentano di dare una risposta a questi grandi enigmi della nostra epoca. Prefazione di Salvatore Capozziello.