Verifica di fisica, classe terza liceo scientifico. 

Argomento: ripasso del programma di seconda. 

Durata: un'ora.

Il libro appartiene alla collana “Lampi di genio” di Editoriale Scienza che raccoglie le biografie di grandi scienziati, raccontate e illustrate da Luca Novelli. Tradotti in venti lingue, i testi sono diventati anche un programma televisivo, ideato, realizzato e condotto dallo stesso Luca Novelli per Rai Educational e trasmesso da Rai 3.

Ogni libro della collana ha la stessa struttura: i grandi scienziati raccontano la propria storia in maniera colloquiale, in forma di brevi capitoli illustrati, al termine dei quali c’è un piccolo box, come se si trattasse di una voce fuori campo, che focalizza la nostra attenzione su alcuni sviluppi importanti o piccoli approfondimenti.

Al termine del libro, è presente un piccolo dizionarietto illustrato, per chiarire gli eventuali dubbi.

Che cosa c’è nel libro dedicato a Isaac Newton ce lo dice direttamente l’autore all’inizio:

“Che cosa c’è in questo libro… Ci sono io, Isaac Newton, voce narrante. C’è la mia infanzia e la mia adolescenza nella fattoria di Woolsthorpe. E il mio arrivo all’Università di Cambridge. Ci sono gli anni della Peste Nera e la vera storia della mela. Ci sono i miei studi sulla luce e la scoperta della legge che regola il movimento delle stelle e dei pianeti. C’è il mio lavoro alla zecca di Londra e la mia sfolgorante carriera al servizio dei re e delle regine d’Inghilterra. E per finire c’è un bel dizionarietto… newtoniano.” 

Di dialoghi è piena la storia della scienza, a partire da Platone fino ad arrivare a quelli di Galilei, e Clifford Johnson ha deciso di ampliare questa tecnica letteraria, offrendo dei dialoghi a fumetto. Pubblicato dalla casa editrice Dedalo nel 2018, il libro «Dialoghi, Conversazioni sulla natura dell’Universo» è a tratti impegnativo, ma ricco di spunti. L’autore stesso, al termine di ogni dialogo, propone un paio di pagine di note, nelle quali sono stati aggiunti degli approfondimenti.

Gli undici dialoghi costituiscono un’unica narrazione, visto che si intrecciano, si interrompono per poi riprendere in un secondo momento e danno l’idea di una staffetta che sviluppa il discorso. A parte il secondo dialogo, dedicato al metodo scientifico, con protagonisti due fratelli che ipotizzano una spiegazione per l’aumento di volume del riso durante la cottura, gli altri sono in qualche modo collegati. Il primo dialogo avviene in un museo, durante una festa: si incontrano un astrofisico e una donna che cominciano a parlare dell’elettromagnetismo, ma continuano la spiegazione nel quarto dialogo, dove si parla di bellezza, simmetria e rottura della simmetria. Il terzo dialogo è l’incontro in un locale tra una fisica e un uomo: al di là del loro coinvolgimento personale, la protagonista è la teoria del tutto. Il quinto incontro avviene in stazione e il dialogo si svolge sul treno, sconfinando in considerazioni metafisiche e religiose e proseguendo nel settimo dialogo con i buchi neri. I protagonisti del sesto dialogo sono i personaggi del primo, che si incontrano alla Angel’s Flight Railway di Los Angeles: il fisico viene paragonato a un abile cuoco che, assaggiato un piatto, riesce a elencare gli ingredienti e a capire come sono stati legati, così come i fisici che, «combinando le osservazioni astronomiche con le equazioni giuste deducono le proprietà dell’universo primordiale». Nell’ottavo dialogo, l’esperta è quella del terzo dialogo e, sconfinando nel nono dialogo, le due protagoniste parlano di diagrammi di Feynman, di teoria di Gauge, di dimensioni… L’esperta poi incontra, nel decimo dialogo, l’esperta del quinto dialogo e insieme si confrontano: il confronto non è semplice da seguire, ma dà l’idea che, pur appartenendo ad ambiti diversi e avendo specializzazioni diverse, i fisici riescano a confrontarsi e a costruire nuove idee, grazie ai nuovi spunti. L’ultimo dialogo, un incontro in autobus, è un modo per descrivere il lavoro degli scienziati: «gli scienziati non sono gente speciale, ma gente normale che si occupa di una cosa speciale: la scienza».

Per realizzare il progetto, Johnson, fisico che si occupa di gravità quantistica e di teoria delle superstringhe, ha dedicato mesi a perfezionare le proprie doti di disegnatore, per poter realizzare autonomamente tutta l’opera, tant’è che la stesura del libro ha richiesto diciassette anni di lavoro. I dialoghi sono ricchi di significati, come dimostrano «Le espressioni del volto e il linguaggio del corpo [che] entrano in azione», secondo le parole del premio Nobel per la fisica (2004) Frank Wilczek nella prefazione. Addirittura, alcune volte Johnson ha legato «la fisica di cui discutono i protagonisti alla disposizione delle immagini nella pagina», ovvero ha rappresentato i contenuti della fisica a più livelli. Allo stesso tempo, ha inserito equazioni e diagrammi, a differenza di altri libri divulgativi (ricordo che gli editor incoraggiano gli autori a evitare le equazioni).

«La relatività a fumetti» è stato pubblicato nel 2008 nella collana La scienza a fumetti della Casa Editrice Raffaello Cortina. Gli autori sono Bruce Bassett, cosmologo e Ralph Edney, matematico e illustratore, che della stessa collana ha curato i libri sui frattali e sul tempo.

Il libro, di rapida lettura, unisce la forza delle immagini ad alcune brevi spiegazioni, chiare ed efficaci. Può essere un modo per fare il punto della situazione rispetto a quanto studiato a scuola, per gli studenti, o una guida con i suggerimenti per alcuni approfondimenti per gli insegnanti.

Il libro si apre con la descrizione del contesto scientifico, storico e filosofico in cui è maturata la teoria della relatività. Dopo aver descritto, nei suoi tratti essenziali, la relatività speciale, il focus si sposta sulla complessità della relatività generale. Dalle trasformazioni di Lorentz al particolare comportamento dei muoni, si arriva poi al confronto tra la fisica classica e quella quantistica. Posto l’accento sul “più felice pensiero della [sua] vita”, ovvero l’intuizione dell’esperimento mentale della caduta libera, tra disegni illuminanti e vignette che contribuiscono ad alleggerire il tema, alcune piccole sintesi, sparse qua e là nel libro, aiutano a focalizzare l’attenzione sugli aspetti fondamentali. «La materia dice alla geometria come curvarsi, mentre la geometria dice alla materia come muoversi», ad esempio, è un modo per evidenziare la difficoltà della relatività generale, richiamando il celebre interrogativo sulla priorità di uova e galline. La pubblicazione è precedente alla rivelazione delle onde gravitazionali, perciò in alcune parti e in alcune considerazioni sull’efficacia della relatività per spiegare la realtà, risulta superato.

«L’incredibile cena dei fisici quantistici», pubblicato per Salani nel settembre del 2016, è uno dei primi libri di Gabriella Greison: fisica, scrittrice, giornalista professionista, Gabriella ha una vera passione per la fisica quantistica, «mi faccio accompagnare dalla fisica quantistica, la sfioro, l’accarezzo, tutto qui. Ma l’unica certezza che ho in cambio è il meraviglioso dubbio che mi crea». «1927 – Monologo quantistico» è lo spettacolo teatrale tratto da questo libro.

Il libro è a metà tra un romanzo e un saggio: da un lato il racconto della cena che si è svolta presso il Salon de la Taverne Royale di Bruxelles, il 29 ottobre del 1927 al termine del V Congresso di Solvay (quello della famosa foto che si trova sulla copertina, per intenderci), dall’altro non solo le biografie dei fisici che parteciparono al congresso, ma anche le riflessioni sulla fisica quantistica, guidate in qualche modo dai dialoghi avvenuti durante la cena. I dialoghi sono inventati, ovviamente, ma sono in qualche modo attendibili, visto che sono stati ricostruiti dalle lettere, dalle carte, dalle biografie dei singoli fisici: «Questa storia è l'intreccio di cose vere, cose veritiere, cose probabili e cose inventate». La distribuzione dei posti a tavola, ad esempio, disegnata da Lorentz, è stata in parte rispettata e in parte cambiata e ci sono dei personaggi fittizi: le persone invitate sono venti, tra le quali ci sono cinque donne, dieci premi Nobel e i reali del Belgio. Sono tutti puntuali e di buonumore, appaiono rilassati, ma è solo apparenza. Heisenberg, Pauli, Dirac, Ehrenfest non sono stati invitati, mentre Schrödinger e Planck, invitati, rifiutarono, l’uno perché detestava i ritrovi convenzionali, l’altro perché troppo stanco per andarci. Tra gli assenti anche Fermi e Marconi, che non furono invitati né alla cena né al congresso.

La storia ha la durata della cena: ci sono sette portate, ovvero sette capitoli, il cui titolo è una rivisitazione di titoli di famosi teoremi di fisica, che la Greison non riesce a «togliersi dalla mente», nonostante siano passati un po’ di anni dalla laurea in fisica. Ogni capitolo è diviso in due parti: dopo i dialoghi tra gli invitati, ci sono gli approfondimenti di fisica.

Si comincia con un’introduzione, ovvero l’aperitivo, che è una breve storia della fisica quantistica e che permette di fare il punto della situazione, fornendoci lo stato dei lavori all’inizio del congresso. La prima portata permette ai commensali di prendere confidenza gli uni con gli altri, ma poi si procede con il racconto del cinquantesimo anniversario di dottorato di Lorentz, nel dicembre del 1925, quando è avvenuto il primo incontro tra Bohr e Einstein. Con la seconda portata, ci sono i racconti che riguardano gli assenti, un modo per l’autrice di rendere parte attiva tutti i fisici coinvolti nella meccanica quantistica. La terza portata apre il discorso sugli scambi epistolari e quindi è l’occasione per citare le lettere più importanti scritte da Einstein. La quarta portata ricorda le rappresentazioni teatrali dei fisici, ma anche la triste conclusione della vita di Ehrenfest. La quinta portata permette il ritorno alle origini, ovvero al precedente congresso, quello di Como, al quale Einstein non era presente: il discorso di Bohr (riportato integralmente) sancisce la nascita della fisica quantistica. Con la sesta portata, vengono riportate le discussioni tra i fisici, ovvero il confronto grazie al quale la ricerca può progredire. L’ultima portata rimette in gioco lo scontro tra Einstein e Bohr, mentre si arriva, in qualche modo, a una mediazione tra le due posizioni, senza dimenticare, però, che «le discussioni sulla fisica quantistica sono ancora attuali».

Sullo sfondo, resta una descrizione generale dei fisici, attraverso le loro manie, le gaffe abituali, la loro inettitudine nella vita quotidiana, i tic e le regole che si impongono: se non fosse che l’autrice appartiene alla categoria, potremmo essere portati a considerarlo il solito elenco di luoghi comuni sulla categoria. In realtà, la narrazione stessa è caratterizzata da momenti intensi – perché parlare di fisica quantistica non è certo facile – alternati a momenti di leggerezza, ovvero quelli in cui la Greison cerca di rendere i fisici protagonisti del primo Novecento più umani. Grazie a questi momenti di leggerezza, la lettura è stata scorrevole, proprio come se si fosse trattato di assistere a uno spettacolo dell’autrice, senza dimenticare il vantaggio di imparare comunque qualcosa di nuovo, che si tratti di una curiosità sulla vita di un fisico o di un aspetto della fisica quantistica che non avevo considerato.

Daniel F. Styer è un fisico teorico, professore di fisica presso l’Oberlin College. Autore di libri riguardanti la meccanica quantistica, nel 2011 ha pubblicato «Relativity for the questioning mind», tradotto in italiano con «Capire davvero la relatività» e pubblicato da Zanichelli nella collana “Chiavi di lettura”. Il titolo originale, traducibile come «La relatività per chi si pone domande», ci dice che Styer vuole dal lettore una partecipazione attiva, perché possa costruirsi una sua conoscenza personale della relatività. Segue l’esempio di Einstein che affermava: «una sciocca fede nell’autorità è il peggior nemico della verità».

Non è un libro tecnico, visto che non usa nemmeno una matematica complessa, si accontenta dell’algebra e del teorema di Pitagora, ma nemmeno descrittivo, visto che è estremamente analitico, non esattamente divulgativo. Non è un racconto: richiede lo svolgimento di esercizi: non è semplicemente un libro da leggere, ma un libro da scrivere. «Com’è noto, non si può imparare a nuotare guardando gli altri: occorre buttarsi in acqua e provare di persona. Vale altrettanto per la scienza: è impossibile impararla facendosela “versare nella mente” come in una bottiglia vuota. Bisogna mettere in discussione gli esperimenti, criticare le deduzioni e verificare le conclusioni. Spero che lo farete in tutto il corso del libro; e in particolare vorrei che dedicaste un po’ di tempo ai problemi presentati alla fine dei capitoli».

I primi sedici capitoli sono dedicati alla relatività ristretta, mentre gli ultimi tre riguardano la relatività generale. Ogni capitolo sulla relatività ristretta è costituito da tre parti: la prima è una spiegazione densa di esempi, la seconda è una selezione di domande, scelte tra quelle che gli studenti hanno posto all’autore al termine di ogni sua lezione sulla relatività e l’ultima parte sono problemi posti al lettore, per i quali sono offerti, al termine del libro, alcuni suggerimenti per lo svolgimento.

Durante la trattazione, Styer aiuta ad armonizzare i tre effetti della relatività, ovvero la dilatazione del tempo, la contrazione delle lunghezze e la relatività della sincronizzazione. Non ci sono incoerenze logiche, ma schemi, calcoli ed esempi illuminanti, mentre la simultaneità diventa la «chiave di volta senza cui l’intera struttura crollerebbe rovinosamente». Se considerassimo solo contrazione e dilatazione, alla fine cadrebbero in contraddizione, ma non è certo facile accettare la relatività della simultaneità. Per quanto possa sembrarci strano, Styer ci ricorda che la relatività «si avvicina alla realtà più dell’approssimazione classica basata sul senso comune» e gli esempi al riguardo non mancano. Affronta gli argomenti qualitativamente, numericamente o simbolicamente, a seconda dei casi, scegliendo quello che, di volta in volta, è l’approccio più efficace.

L’ultimo capitolo è dedicato a una serie di approfondimenti, proposti dall’autore attraverso altre letture ed è seguito da una postfazione, legata al caso dei neutrini che, apparentemente, hanno superato la velocità della luce durante un esperimento: offre l’occasione per un’interessante riflessione su come funziona la scienza.

Utilizzare il libro per far lezione sulla relatività aiuta a spiegare meglio alcuni concetti: la scelta dell’autore di un’unità di misura di tempo particolare e i disegni utilizzati per ogni sistema di riferimento, aiutano gli alunni a cogliere le sfumature della teoria della relatività e le contraddizioni con la realtà se da un lato scuotono le nostre convinzioni, dall’altro aiutano a comprendere ancora meglio la novità di questa teoria. La lettura è consigliata a tutti coloro che abbiano veramente la volontà di comprendere e, quindi, di impegnarsi a risolvere i problemi proposti, unico modo per partecipare attivamente a quest’avventura proposta da Styer.

Mentre stanno discutendo quale aspetto sottolineare della personalità di Tesla, genialità o pazzia, in un documentario, i due protagonisti parlano di una fotografia esclusiva e dell’uomo che l’ha loro inviata promettendone altre. È per questo motivo che, da New York dove si trovano, partono per Saratoga Springs. Durante il viaggio, denso di imprevisti, i due protagonisti si raccontano la storia di Nikola Tesla, una vera storia americana, nonostante le sue origini siano in Serbia, come sottolinea uno dei due, visto che ne ha tutti gli ingredienti, ovvero “ascesa, caduta, nemico, rivincita”. Dopo un primo lavoro per Edison, il quale gli promette un premio di cinquantamila dollari e poi si rimangia la parola data, Tesla ha la sua caduta, visto che per mantenersi deve lavorare come manovale e rinunciare ai suoi sogni per un po’. È al termine di questa caduta che incontra Westinghouse, uomo d’affari e inventore dei freni pneumatici per le ferrovie, e insieme creano una multinazionale con la quale portano avanti la guerra delle correnti contro Edison. Da questo confronto nasceranno da un lato la Westinghouse Electric Corporation e dall’altro la General Electric, mentre Tesla morirà in miseria in una stanza d’albergo. Parlando di come presenteranno la guerra delle correnti, i due protagonisti riconoscono nell’invenzione della sedia elettrica un evento eclatante e parlano anche dell’eventualità di utilizzare il filmato dell’elefantessa Topsy, a disposizione in rete, abbattuta dopo aver ucciso il proprio guardiano proprio con la corrente alternata.

La fiera colombiana di Chicago del 1893 sancirà la vittoria di Tesla su Edison.

All’interno del documentario, ci sarà spazio anche per i fallimenti di Tesla e per la sua eccentricità, ma il fatto che Tesla fosse un ingegnere e non un fisico, determina una mancanza di basi teoriche che non gli permise di riconoscere l’infondatezza di alcune sue invenzioni. Attualmente, si dà la colpa degli insuccessi di Tesla ai complotti contro di lui: d’altra parte, «un complotto ti spiega tutto, elimina le zone d’ombra, rende tutto più “chiaro”, collega tutti i punti in un disegno con un senso».

Al termine della graphic novel, troviamo una breve biografia di Tesla, mentre la bibliografia, che arricchisce le informazioni date dal testo, è necessariamente scarna, perché, per certi aspetti, Tesla non è un personaggio molto recente, visto che è stato dimenticato per lungo tempo. La copertina della graphic novel sembra sottolineare l’aspetto più eccentrico di Tesla, ma il racconto rende ragione di tutti gli aspetti della personalità dell’inventore. La lettura richiede poco tempo, le immagini in bianco e nero sono ben fatte e accompagnano, arricchendola, la narrazione.

Verifica di fisica, classe seconda liceo scientifico. 

Argomento: principi della dinamica e moto uniformemente accelerato. 

Durata: un'ora.

Esercitazione di fisica, classe seconda liceo scientifico. 

Argomento: moto parabolico e moto armonico. 

Durata: un'ora.

Verifica di fisica, classe quinta liceo scientifico. 

Argomento: elettromagnetismo, recupero primo quadrimestre. 

Durata: un'ora.