Fisica per le scienze della vita

Prefazione In passato troppo spesso l’insegnamento della fisica agli studenti di corsi di laurea in Scienze della Vita ricalcava in tutto o in parte analoghi insegnamenti rivolti a studenti di Fisica o di Ingegneria. Solo per citare un esempio, si insisteva ad introdurre il concetto di entropia, basilare in biologia, ricorrendo alla trattazione e agli enunciati utilizzati per comprendere come sia possibile costruire delle macchine termiche; così facendo si rinunciava a trovare la relazione tra l’entropia e la dinamica dei fenomeni diffusivi e dei fenomeni chimici, un collegamento assolutamente centrale per la comprensione dei fenomeni vitali.

La situazione è cambiata in anni recenti, ma si è assistito al fiorire di insegnamenti, spesso costretti a limitare l’insegnamento della fisica entro corsi con un ristretto numero di crediti e di ore e che si appoggiano a manuali di solito piuttosto essenziali.

Questo testo di Fisica per le Scienze della Vita è rivolto agli studenti di Biotecnologie, Medicina e Chirurgia, Farmacia, Veterinaria, Scienze Biologiche e Naturali; vuole essere un testo vero e proprio, costruito pensando alle necessità culturali di questa tipologia di studenti e organizzato in vari livelli che consentano, oltre ad un apprendimento di primo livello, una varietà di approfondimenti.

Il primo livello, in corpo 11,5, riguarda la fisica che viene di solito svolta, in tutto o in parte, nei corsi di Fisica tenuti agli studenti delle Scienze della Vita. Vi vengono svolti gli argomenti di Meccanica, di Meccanica dei Fluidi, di Termodinamica, di Onde (Ottica e Acustica), di Elettromagnetismo e i Cenni di Fisica Moderna. Essi sono pesati in modo diverso a seconda delle necessità specifiche degli studenti di materie biologiche, mediche, biotecnologiche, ecc.. Il docente potrà scegliere quali di queste parti utilizzare nel suo insegnamento, in funzione della impostazione adottata e delle particolari esigenze del corso di Laurea.

Per venire incontro agli studenti che non hanno dei corsi obbligatori di Matematica, e comunque per comodità dello studente, è stato inserito un capitolo riguardante “Elementi di Calcolo” ove, fra l’altro, vi sono delle tabelle che danno le soluzioni delle derivate e integrali più usati, nonché utili relazioni trigonometriche.

La valutazione della indeterminazione insita in ogni misura (detta errore di misura) è fondamentale nelle Scienze Sperimentali e riguarda quindi anche le Scienze della Vita, nelle quali spesse volte viene trascurata. Premessa alla trattazione degli errori è una conoscenza di base della Statistica, che in alcuni corsi di Laurea è inserita in un corso obbligatorio, ma in altri è assente.

Abbiamo quindi cercato di colmare queste lacune inserendo un capitolo: “Cenni di Statistica e di Teoria degli Errori” Un secondo livello di argomenti presenti nel testo e evidenziati mettendoli in corpo 10, consiste in approfondimenti di parti trattate nel primo livello, non strettamente indispensabili per gli studenti di Scienze della Vita, oppure di argomenti utili alla comprensione delle Applicazioni della Fisica alla Biologia, Medicina, Biotecnologie ed alle altre Scienze della Vita, che vengono trattate in un terzo livello.

Questo terzo livello consiste nelle Applicazioni della Fisica alle Scienze della Vita. Queste Applicazioni riguardano tutte le parti della Fisica e sono usufruibili dagli studenti in qualunque anno di corso e in relazione a corsi di Anatomia, Fisiologia, Biochimica, ecc.. Lo studente può trovare anche in anni successivi a quelli nei quali vengono tenuti i corsi di Fisica la spiegazione di Meccanismi e di Fenomeni, che studia in altre discipline, trattati in modo coerente e consequenziale con la parte di Fisica fatta nei primi anni.

Vengono esposte anche le basi fisiche della strumentazione più comunemente utilizzata nelle Scienze della Vita.

Soprattutto con il secondo e il terzo livello si tenta un’ integrazione fra la Fisica e quelle parti delle Scienze della Vita che hanno alla loro base i fenomeni spiegati dalla Fisica.

Segnaliamo che in alcuni casi il docente può anche decidere di introdurre qualche argomento di Fisica iniziando dalle Applicazioni per far intuire allo studente la necessità della conoscenza delle leggi fisiche.

Il contenuto del testo del primo e secondo livello è corredato da Quesiti, Problemi, Esercizi, completamente risolti oppure risolti parzialmente, con una traccia di soluzione.

Speriamo con questo testo di aver colmato una lacuna della pubblicistica scientifica italiana, a livello didattico.

Saremmo in ogni caso lieti di sapere che abbiamo contribuito a migliorare la presentazione di argomenti di fisica agli studenti che si accingono a dedicare la loro vita ad un settore importante e fondamentale, e destinato a grande sviluppo futuro, quale quello costituito dalle cosiddette Scienze della Vita.

Gianpaolo Bellini Giulio Manuzio