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I migliori libri sulla meccanica quantistica

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La parte della fisica che si chiama meccanica quantistica è un termine a cui spessissimo si fa ricorso senza sapere di cosa si sta parlando. Perché la divulgazione è complicata, si fa prima a banalizzare. Eppure, gli studi sulla “teoria dei quanti”, che portano alla “meccanica quantistica”, sono in realtà più che comprensibili e risalgono agli anni Venti del Novecento. «Nessuno la comprende davvero» ha detto nel 1965 Richard Feynman, ma stava un po’ esagerando e comunque è passato parecchio tempo. Ne stiamo parlando da un secolo, insomma! C’è ancora moltissimo da capire, il dibattito tra gli scienziati è aperto, ma per farsi un’idea scientificamente corretta di cosa stiamo parlando le informazioni sono più che mature.

Quello che rende la meccanica quantistica così difficile da capire intuitivamente è la sua differenza per quanto riguarda la nostra esperienza, cioè quella che si chiama fisica classica o fisica newtoniana. La meccanica quantistica è, in sintesi, una teoria fisica che descrive le interazioni tra materia e radiazione quando le scale di lunghezza d’onda ed energia sono quelle tipiche del mondo atomico e subatomico.

La meccanica (o fisica: sono sinonimi) quantistica è stata capace, insomma, di spiegare il comportamento della materia nel mondo microscopico. Adesso sta a noi capire cosa voleva dire.

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In un volo di storni. Le meraviglie dei sistemi complessi

Giorgio Parisi ha vinto il premio Nobel per la fisica nel 2021 ed è uno dei massimi esperti italiani anche di meccanica quantistica, che ha studiato a lungo, oltre che di vari altri problemi. In questo libro sono raccolti alcuni dei suoi saggi che fanno parte di un lavoro più ampio e indicano pezzetti delle sue ricerche. È un libro di divulgazione che è anche una piccola storia della fisica italiana e di come si affrontino e risolvano alcuni problemi molto interessanti. E dice anche come funzionano le idee. C’è poca meccanica quantistica spiegata, ma quella poca quasi non vi accorgete neanche che ci sia perché la capirete subito e vi sembrerà ancora più naturale del resto.

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La realtà non è come ci appare. La struttura elementare delle cose

Carlo Rovelli è un altro fisico di altissimo livello e un grande divulgatore che da anni scrive libri molto belli sulla gravità, il tempo, lo spazio, la meccanica quantistica. Con questo libro più ampio e completo di quello che segue Rovelli fa una disamina ricca e articolata di cosa sia la fisica, la meccanica quantistica e le cose “piccole”. È un libro di divulgazione molto ampia e molto bella.

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Sette brevi lezioni di fisica

Secondo dei tre libri di Carlo Rovelli, questo è forse il suo più famoso. Costruito sulla falsariga delle lezioni di fisica di premi Nobel e altri famosi scienziati (viene in mente Richard Feynman, ad esempio), le Sette lezioni affrontano altrettanti problemi della fisica e li spiegano con parole semplici. È un libro molto comprensivo ma anche straordinariamente elusivo: dopo che avrete finito ogni lezione provate a ripeterla per vedere quanto e cosa avete capito e vi ricordate. Scoprirete, come diceva Dante, che “Non fa scienza lo ritener senza l’aver inteso”.

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Helgoland

Infine, terzo e ultimo dei libri di Carlo Rovelli, quello più “letterario” (a tratti) che racconta di un’isola del mare del Nord, Helgoland, dove si ritira nel 1925 un giovanissimo Werner Heisenberg per iniziare gli studi sula meccanica quantistica. Da lì, da quella piccola isola, iniziano tante piccole cose che daranno il via a un cambiamento radicale di come intendiamo la realtà. Un pensiero, quello della meccanica quantistica, che non è stato ancora completamente compreso e che ha visto a lungo l’opposizione di scienziati come Einstein. Oggi la meccanica quantistica non è solo un campo teorico ma ci sono infinite applicazioni anche tecnologiche (gli stessi chip dei computer funzionano sempre più seguendo le regole della meccanica quantistica) che la rendono utilizzata da tutti. È però cominciato tutto su quella piccola isoletta.

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La meccanica quantistica. Spiegata a chi non ne sa nulla

Entriamo nella parte di spiegazioni forse più didascaliche ma sempre utilissime. Il libro di Roberto Battiston è uno scienziato e non un giornalista: sa di cosa parla e sa farlo però da ottimo divulgatore. CI prende per mano e, grazie a quello che è stato pensato da Bohr, Schrödinger, de Broglie, Heisenberg, Dirac, ci fa capire come fece a prendere forma quella teoria che avrebbe cambiato per sempre il nostro modo di fare fisica e di guardare alla realtà che ci circonda: la meccanica quantistica. Battiston ci conduce nel misterioso campo di questa teoria dalle infinite applicazioni, mostrandoci tutta la fantasia della natura e i mobili confini della conoscenza umana. È il racconto di come fu che creammo una nuova teoria che spiegasse i comportamenti degli atomi, che venivano studiati sperimentalmente per la prima volta e che mostravano attitudini impossibili seguendo le regole della fisica classica.

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Meccanica quantistica e senso comune (Biblioteca scientifica Vol. 29)

Il “quanto di energia” è un concetto la cui realtà pratica fa parte della vita di tutti i moderni, e che viene usato quotidianamente ad esempio nei laser e nei transistor, a che richiede una spiegazione più complessa di quella della fisica classica. Questo libro molto ricco e complesso di David Z. Albert fa infatti parte della collana scientifica di Adelphi, che è molto ricca e di grande formato. «Quella che mi accingo a raccontare – scrive Albert – è una storia sconcertante. Si tratta forse della storia più sconcertante che sia mai emersa nell’ambito delle scienze fisiche dal diciassettesimo secolo in poi. Ed è anche una storia vera». Visti da vicino, i fenomeni più semplici pongono continue sfide alla logica e al senso comune, e se la scoperta da parte di Einstein che lo spazio e il tempo sono di fatto un “continuum” deformabile colse il mondo di sorpresa, la nuova meccanica, rivelando un elemento di incertezza e di imprevedibilità al fondo delle cose, fu un vero e proprio trauma, dal quale la fisica non si è mai del tutto ripresa.

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Massa. L’origine della materia dall’atomo dei greci alla meccanica quantistica

Un altro di quei grandi libri di scienza fatti da Adelphi che serve per mettere a posto molte cose. Lo spazio che l’editore milanese occupa in questo ambito è sempre maggiore e i suoi libri colgono spesso nel segno: è il caso del lavoro di Jim Baggott, “Massa”, che mette ordine nella storia della fisica proponendo una visione critica dell’evoluzione di come abbiamo capito la materia: dai greci, che furono i primi a porsi delle domande attorno a queste entità minuscole e ne intuirono l’identità dando forma a concetti (come quello di Atomo) che ci portiamo dietro da più di duemilacinquecento anni, sino alla meccanica quantistica. Massa è un libro destabiizzante, perché ci insegna che quello che ci appare come stabile, fisico, tangibile, cioè appunto la massa delle cose, è in realtà fatto di vuoto e poche vibrazioni/particelle che si muovono fluttuando in questo vuoto. Nello spiegare questa visione controintuitiva e paradossale, Jim Baggott da un lato risale alle varie concezioni della «massa» nella storia della ricerca filosofico-scientifica, dai pensatori greci alla meccanica newtoniana; dall’altro mette a fuoco le conseguenze profonde delle nuove conoscenze fisico-cosmologiche, dalla celebre scoperta di Einstein per cui «la massa di un corpo è la misura del suo contenuto di energia» alle implicazioni del Modello Standard della fisica delle particelle: disponendo queste ultime entro l’azione dei «campi quantistici», il Modello Standard assimila infatti la massa più a un «comportamento» che a una «proprietà», e la rende elusiva e inafferrabile.

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Fisica quantistica per poeti

Un’opera difficile e complessa da accogliere, ma bellissima. Come altro definire il libro del premio Nobel Leon M. Lederman e del fisico Christopher T. Hill pubblicato in italiano dalla casa editrice più vicina alla sensibilità della moderna scienza, cioè Bollati Boringhieri? La fisica quantistica è la più solida base delle nostre conoscenze. Praticamente tutto ciò che sappiamo sul mondo passa per questa disciplina è totalmente arido, ignoto, difficile, oscuro, astruso (per i concetti che evoca e la matematica necessaria a descriverli). Nel migliore dei casi, un gioco per menti eccentriche, terribilmente complesso, al quale non conviene avvicinarsi, e che comunque nulla ha a che fare con la poesia del mondo. E questo è un vero peccato, perché la fisica quantistica è innanzi tutto “bella”, almeno quanto la poesia; e sebbene sia in effetti controintuitiva in maniera sconcertante (come la poesia) e a suo modo complicata, per capirne i segreti non è affatto necessario conoscere la matematica, almeno se a raccontarcela sono il Premio Nobel Leon Lederman e il suo collega Christopher Hill. Il dono della divulgazione di questi due autori, la loro verve stilistica e la loro indubbia competenza, permettono infatti a chiunque legga “Fisica quantistica per poeti” di capire finalmente a fondo fenomeni reali (eppure in un certo modo fiabeschi), come l’esistenza di particelle che “sanno” dove andare ancor prima di partire o che possono trovarsi in due luoghi contemporaneamente.

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Cambia l’abitudine di essere te stesso. La fisica quantistica nella vita quotidiana

Due libri bonus, come facciamo spesso in questa serie dei migliori libri su un determinato argomento. Come tali, volumi che sono rilevanti solo in maniera tangente rispetto a quello di cui parliamo. Questo primo libro non più scientifico è comunque interessante: Joe Dispenza è un autore, speaker, chiropratico e innovatore della psiche e dell’autoaiuto. Combina la fisica quantistica con le neuroscienze, la chimica del cervello con la biologia e la genetica per farci capire cosa sia realmente possibile per tutti gli esseri umani. La meccanica quantistica così

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L’enigma di Einstein

Potremmo definirlo solo come un giallo alla Dan Brown. Ed effettivamente questo “enigma di Einstein” scritto da José Rodrigues Dos Santos è un romanzo che definire escapista è fargli un complimento. Però l’avventura si legge molto bene e se vi prendete un fine settimana di relax in due serate lo fate fuori. Vi lascerà la bocca buona perché è scritto bene: “Princeton, 1951. La CIA sta ascoltando la conversazione privata tra David Ben-Gurion, primo ministro di Israele, e Albert Einstein, lo scienziato ebreo famoso in tutto il mondo. Al centro della discussione ci sono due argomenti delicati: le armi nucleari e l’esistenza di Dio. Il Cairo, giorni nostri. Tomás Noronha, crittografo di grande esperienza, è in compagnia di una donna affascinante, Ariana Pakravan, che gli affida una missione per conto del governo iraniano: svelare i segreti contenuti in un manoscritto di Einstein mai venuto alla luce. L’enigma di Einstein è un libro unico che riesce a fondere avventura, thriller, scienza, religione. Un viaggio affascinante alla ricerca dell’essenza dell’universo e dei suoi reconditi significati.”

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