Che cos’è LaTeX

La composizione tipografica

Ogni testo stampato o letto sullo schermo è stato composto: qualcuno, o qualcosa, ha deciso il punto esatto in cui cade ogni lettera. La composizione tipografica è l’insieme di queste decisioni: quale carattere e quale corpo si usano, dove finisce ogni riga e come si distribuisce lo spazio fra le sue parole per giustificarla, quali parole si dividono in sillabe e in quale punto, quando due lettere si fondono in una legatura, come si regola la distanza fra certe coppie di lettere (la crenatura), dove si interrompe ogni pagina, a quale altezza vanno le note e come si ordinano i titoli. Per secoli fu il mestiere del compositore tipografo, che formava le righe con caratteri di piombo; oggi lo esegue un programma, ma le decisioni restano le stesse.

Un buon paragrafo non si nota: l’occhio scorre le righe senza inciampare in vuoti disuguali né in divisioni assurde. Riuscirci, però, non è banale, perché ogni decisione condiziona le successive: il punto in cui finisce la prima riga determina la parola con cui comincia la seconda, e così fino alla fine del paragrafo.

I testi accademici esigono questa attenzione in misura maggiore di altri. Contengono formule, la cui composizione obbedisce a regole proprie (lo spazio attorno a un segno di uguale non è quello che circonda una virgola, e un pedice si riduce in una proporzione determinata); rinviano di continuo a sé stessi, con sezioni, teoremi, figure ed equazioni numerate che si citano per numero; accumulano note a piè di pagina e riferimenti bibliografici che devono seguire uno stile uniforme; mescolano spesso più lingue e più scritture; e sono di solito lunghi, sicché una svista ripetuta in cento pagine non si corregge a mano. Se è così, conviene affidare la composizione a un sistema che la risolva con regole esplicite e che permetta all’autore di occuparsi di ciò che dice.

Marcatura ed elaboratore di testi

Ci sono due modi di chiedere a un programma di comporre un testo. In un elaboratore di testi, come Microsoft Word o LibreOffice Writer, l’autore vede sullo schermo la pagina così come sarà stampata, e la modifica direttamente: seleziona una parola e la mette in corsivo, trascina un margine, sceglie un corpo maggiore per un titolo. Si suole descrivere questo modo con l’espressione inglese what you see is what you get: ciò che si vede è ciò che si ottiene.

In un linguaggio di marcatura, invece, l’autore scrive un file di testo semplice in cui inserisce marcatori che dicono che cos’è ogni cosa o come va trattata: che una certa parola è messa in evidenza, che una certa riga è il titolo di una sezione, che un certo passo è una citazione. Un programma legge poi quel file e produce il documento composto. Le pagine web si scrivono così, in HTML; LaTeX è un linguaggio di marcatura pensato per produrre documenti stampati di qualità.

Il confronto, per essere giusto, deve riconoscere ciò che ciascun modo fa meglio. L’elaboratore di testi offre una risposta immediata, non richiede quasi alcun apprendimento preliminare, è lo strumento che conosce la maggior parte delle persone con cui si collabora, e la sua funzione di revisione con le modifiche tracciate è il mezzo abituale di correzione in molte case editrici e in molti uffici. Il linguaggio di marcatura offre, da parte sua, file di testo semplice che qualsiasi programma potrà aprire fra quarant’anni, che occupano poco e le cui versioni si confrontano riga per riga; una struttura esplicita, da cui derivano da sé gli indici, la numerazione e i riferimenti incrociati; un’uniformità che non dipende dalla disciplina dell’autore; e una composizione delle formule e dei paragrafi che gli elaboratori di testi non raggiungono. Il suo costo è altrettanto chiaro: bisogna imparare i marcatori, il risultato non si vede finché non si compila e un errore di battitura può interrompere la compilazione.

TeX e LaTeX

Donald Knuth e TeX

Donald Knuth, professore di informatica all’Università di Stanford, pubblicava dal 1968 i volumi di The Art of Computer Programming. Verso il 1977, ricevendo le bozze di una nuova edizione del secondo volume, composte con la tecnica fotografica che aveva sostituito i caratteri di piombo, le giudicò molto inferiori a quelle della prima edizione, soprattutto nelle formule. Invece di rassegnarsi, decise di scrivere egli stesso un programma di composizione che restituisse ai libri di matematica la qualità della migliore tipografia tradizionale, e il cui risultato fosse identico su qualsiasi computer. La prima versione di TeX apparve nel 1978; Knuth la riscrisse completamente all’inizio del decennio successivo e progettò anche il programma METAFONT, con cui disegnò i caratteri Computer Modern.

Il nome viene dal greco: le sue lettere sono le maiuscole tau, epsilon e chi, l’inizio della parola τέχνη, che significa insieme arte e tecnica, e per questo l’ultima lettera non si pronuncia come una x. Knuth ha dichiarato TeX concluso e vi ammette soltanto correzioni di errori: dalla versione 3, il numero di versione si avvicina a π, e ogni correzione gli aggiunge una cifra. Questa stabilità è una delle sue virtù, perché un documento scritto decenni fa si compila oggi con lo stesso risultato.

TeX, però, è un linguaggio di basso livello: le sue istruzioni primitive parlano di scatole, di spazi elastici e di penalità per interrompere una riga in un punto o in un altro. Per un autore che vuole soltanto scrivere un articolo, programmare in questi termini ogni titolo e ogni nota sarebbe un onere sproporzionato. TeX consente perciò di definire macro, istruzioni nuove che si espandono in altre più elementari, e quasi tutto il suo uso reale passa per raccolte di macro.

Leslie Lamport e LaTeX: il contenuto separato dalla forma

All’inizio degli anni Ottanta, Leslie Lamport, informatico noto soprattutto per i suoi lavori sui sistemi distribuiti, scrisse su TeX una raccolta di macro che chiamò LaTeX, la cui prima versione circolò nel 1984; nel 1986 pubblicò il manuale LaTeX: A Document Preparation System. Dal 1994 la versione vigente, chiamata LaTeX2e, è curata da una squadra di volontari, il LaTeX Project.

L’idea centrale di LaTeX è che l’autore marchi il contenuto e non la forma. Non scrive «questa riga in neretto e in un corpo maggiore», ma «questo è il titolo di una sezione», con \section{Risultati}; non scrive «questa parola in corsivo», ma «questa parola è messa in evidenza», con \emph{ipotesi}. Che aspetto abbia un titolo di sezione, se porti un numero e a quale distanza stia dal testo, lo decide la classe del documento, dichiarata all’inizio, insieme alle istruzioni che l’autore aggiunge nel preambolo. Ne segue che l’aspetto di tutto il documento si cambia in un solo punto, e che lo stesso testo può essere composto secondo le norme di due riviste diverse senza toccare una riga del corpo.

EsempioLa struttura si dichiara e la forma ne deriva

Nel sorgente seguente non c’è alcuna indicazione di corpo, di carattere né di numero: si dice soltanto che cos’è ogni riga. La numerazione della sezione e della sottosezione, il corpo e lo spessore dei loro titoli e il corsivo della parola messa in evidenza li decide la classe del documento.

Codice LaTeX

\section{Risultati}I dati confermano l’\emph{ipotesi} iniziale.​\subsection{Il campione}Il campione comprende dodici testi di tre autori.

Risultato

Se più avanti si inserisce una sezione prima di questa, il suo numero passa da sé da uno a due, e lo stesso accade alla sottosezione e a ogni riferimento che le citi.

I motori: pdfLaTeX, XeLaTeX e LuaLaTeX

LaTeX è un insieme di macro, non un programma: ha bisogno di un motore, un programma della famiglia di TeX che le esegua e produca il documento. Oggi se ne usano tre, e tutti e tre capiscono lo stesso LaTeX; differiscono nel modo in cui leggono il testo e nei caratteri che possono usare.

• pdfLaTeX usa il motore pdfTeX, che Hàn Thế Thành sviluppò per produrre direttamente un file PDF. È veloce e molto diffuso, ed è il motore predefinito di Overleaf. I suoi caratteri, però, sono quelli del formato classico di TeX, con al massimo 256 glifi ciascuno, sicché non carica direttamente i caratteri installati nel sistema, e scrivere greco, cirillico o altre scritture richiede codifiche e pacchetti speciali; senza di essi, una lettera greca interrompe la compilazione con un errore.
• XeLaTeX usa il motore XeTeX, creato da Jonathan Kew, che legge il testo in Unicode, la norma che assegna un numero a ogni carattere di tutte le scritture, e carica qualsiasi carattere OpenType del sistema per mezzo del pacchetto fontspec.
• LuaLaTeX usa il motore LuaTeX, che offre lo stesso di XeTeX quanto a Unicode e caratteri, e incorpora inoltre il linguaggio di programmazione Lua, con cui i pacchetti possono intervenire nella composizione. Le distribuzioni attuali lo eseguono con la libreria HarfBuzz, che dà forma alle scritture che legano o combinano le loro lettere, come l’arabo o la devanagari.

Questo corso usa LuaLaTeX. Le ragioni discendono da quanto detto: scrive direttamente in Unicode, sicché una citazione di Platone in greco politonico, con i suoi accenti e i suoi spiriti, si digita così com’è; usa i caratteri del sistema, compresi quelli che esiga un’università o una rivista; compone il latino, il greco e l’italiano in uno stesso documento, ciascuno con le sue regole di sillabazione; e ammette, con i pacchetti adatti, scritture che vanno da destra a sinistra, come l’arabo, o che non separano le parole con spazi, come il cinese e il giapponese. Perciò un solo motore serve per tutti i documenti di un corso rivolto insieme alle scienze e alle discipline umanistiche. Il suo unico costo rispetto a pdfLaTeX è una compilazione un po’ più lenta, che nei documenti di dimensioni consuete si avverte appena.

EsempioGreco e latino in un documento compilato con LuaLaTeX

Il sorgente seguente carica fontspec, sceglie un carattere che contiene lettere greche e dichiara, per mezzo di babel, l’italiano come lingua principale e il greco antico e il latino come lingue secondarie. Le parole greche si scrivono direttamente con i loro caratteri.

Codice LaTeX

\documentclass{article}\usepackage{fontspec}\usepackage[latin, italian]{babel}\babelprovide[import]{ancientgreek}\setmainfont{Linux Libertine O}​\begin{document}Aristotele apre la \emph{Metafisica} con questa frase:\foreignlanguage{ancientgreek}{πάντες ἄνθρωποι τοῦ εἰδέναι ὀρέγονται φύσει.}La tradizione latina la tramandò così:\foreignlanguage{latin}{omnes homines natura scire desiderant.}\end{document}

Risultato

Marcare un passo con \foreignlanguage non cambia l’aspetto delle lettere: indica in quale lingua è il passo, perché si applichino le sue regole di sillabazione e le sue convenzioni. Con pdfLaTeX, questo stesso sorgente non si compilerebbe: fontspec richiede XeLaTeX o LuaLaTeX.

Il file sorgente, la compilazione e il PDF

Un documento LaTeX è un file di testo semplice con l’estensione .tex. Si compone di due parti. Il preambolo va dalla prima riga, \documentclass{article}, che dichiara la classe del documento, fino a \begin{document}; vi si caricano i pacchetti, con \usepackage, e si fissano le decisioni di forma. Il corpo va da \begin{document} a \end{document} e contiene il testo. Le istruzioni cominciano con una barra rovescia, e ciò che ricevono si scrive fra parentesi graffe.

EsempioUn documento completo minimo

Questo sorgente è un documento completo: si compila senza aggiungervi nulla, e sarà il punto di partenza dei documenti del corso.

Codice LaTeX

\documentclass{article}\usepackage{fontspec}\usepackage[italian]{babel}​\begin{document}\section{Introduzione}La composizione tipografica decide dove cade ogni lettera.\end{document}

Risultato

La sezione riceve il numero uno senza che lo si sia scritto, e il suo titolo usa il carattere e il corpo che fissa la classe article.

Il ciclo di lavoro ha tre tempi: si scrive il sorgente, lo si compila e si legge il risultato. Compilare è eseguire il motore sul file, in questo corso il comando lualatex, che legge il sorgente e scrive un file PDF con lo stesso nome. Accanto a esso restano file ausiliari, fra cui uno con l’estensione .log, il file di log, in cui il motore annota gli errori e gli avvisi, e un altro con l’estensione .aux, in cui conserva i numeri delle sezioni e delle pagine. Per questo un indice o un riferimento incrociato appare correttamente solo dopo una seconda compilazione: nella prima, il motore annota dove è finita ogni cosa; nella seconda, se ne serve. In pratica il comando non si scrive a mano: l’editor lo esegue con un pulsante. In questo corso si lavora con Texmaker, sul proprio computer, o con Overleaf, nel browser; la lezione successiva prepara questo ambiente.

Il sorgente non si compone così come si scrive, e tre regole spiegano quasi tutte le sorprese iniziali. Primo, più spazi consecutivi valgono quanto uno, e un a capo vale come uno spazio: il motore distribuisce lo spazio per conto suo, e quello che scrive l’autore indica soltanto che lì finisce una parola. Secondo, una o più righe vuote chiudono il paragrafo e ne cominciano un altro. Terzo, il segno % apre un commento: il motore ignora tutto ciò che segue fino alla fine della riga, compreso l’a capo stesso.

EsempioSpazi, paragrafi e commenti

Il sorgente seguente è scritto con trascuratezza di proposito. Il risultato ha due paragrafi con spazi uniformi, e la nota che segue il segno di commento non compare.

Codice LaTeX

Gli      spazi ripetuti     si riducono a uno, e questo a capoè anch’esso uno spazio.​Una riga vuota apre un paragrafo nuovo. % Questa nota non si stampa.

Risultato

Se è così, per stampare il segno di percentuale non basta scriverlo: bisogna scriverlo preceduto da una barra rovescia, così: \%. Lo stesso accade con gli altri caratteri che LaTeX riserva alle proprie funzioni, come le graffe o il segno del dollaro.

LaTeX nelle discipline accademiche

In matematica, in fisica e in buona parte dell’informatica, LaTeX è la norma: le riviste offrono le proprie classi di documento perché gli autori consegnino gli articoli nel loro formato, e arXiv, l’archivio in cui gli articoli di queste discipline circolano prima della pubblicazione, riceve i sorgenti LaTeX e li compila da sé. La ragione è la composizione delle formule, che nessun altro sistema eguaglia con così poco sforzo, e la numerazione automatica di teoremi ed equazioni. Anche l’economia, la statistica, l’ingegneria e la chimica lo usano in larga misura.

Sarebbe un errore, tuttavia, credere che LaTeX sia affare esclusivo delle scienze esatte. In filosofia, in filologia classica e in storia, le sue virtù sono altre, e non minori. Le edizioni critiche, che accompagnano un testo antico con un apparato che registra le varianti dei manoscritti in note riferite a numeri di riga, hanno in LaTeX pacchetti specializzati, come reledmac, che numerano le righe, ordinano più livelli di note e mantengono i loro rinvii quando il testo cambia. Il greco politonico e il latino si scrivono e si dividono in sillabe correttamente, come si è visto. Le note a piè di pagina, che in un saggio umanistico possono contarsi a centinaia, si numerano e si collocano da sé nella loro pagina. E la bibliografia, con BibLaTeX, si scrive una sola volta come base di dati e si cita secondo lo stile richiesto, sia quello autore-data delle scienze sociali, quello numerico delle scienze o quello con note a piè di pagina delle discipline umanistiche, cambiando una sola opzione.

I limiti di LaTeX

LaTeX ha però costi reali, e conviene conoscerli prima di adottarlo. La sua curva di apprendimento è ripida: le prime settimane richiedono di consultare spesso come si fa ciò che in un elaboratore di testi si fa con un clic. I suoi messaggi di errore, ereditati da TeX, sono spesso criptici e talvolta indicano una riga successiva a quella che contiene l’errore; una delle prossime lezioni di questa unità insegna a leggerli. La composizione di pagine a impaginazione libera, come un manifesto o una rivista illustrata, in cui ogni elemento si colloca a mano, risulta più laboriosa che in un programma di impaginazione. E non tutti i destinatari lo accettano: non poche riviste umanistiche, case editrici e uffici esigono un file di elaboratore di testi, e rivedono con le modifiche tracciate.

Ne discende un criterio semplice. Una lettera breve, un verbale, un modulo o un testo che un’altra persona rivedrà in un elaboratore di testi si scrive meglio in un elaboratore di testi. Un documento lungo, con struttura, formule, citazioni, note, più lingue o una lunga vita davanti, che dovrà essere corretto e ripubblicato per anni, si scrive meglio in LaTeX.

Problemi risolti

I problemi seguenti non chiedono di ricordare quanto detto, ma di applicarlo: il primo richiede di prevedere con esattezza che cosa produce un sorgente, il secondo, di decidere quale motore e quali caratteri richiede un documento, e il terzo, di separare il contenuto dalla forma in un sorgente scritto senza questa cura.

La   composizione    tipografica   decide dove cade ogni lettera.Un buon paragrafo non si nota.​​Il 50 % dei lettorinon avverte la differenza. Questa paro%la resta intera.

{\Large\bfseries 2. Risultati}\\[6pt]Come afferma Aristotele nella \textit{Metafisica}, il desideriodi sapere è \textit{naturale}; il termine greco è \textit{φύσει}.\\\vspace{12pt}{\large\bfseries 2.1. Il campione}\\

Esercizi in linea

In questi esercizi si scrive il codice nel riquadro e il browser lo controlla all’istante: verifica le graffe, gli ambienti e ciò che ciascun esercizio chiede, senza compilarlo. Superato il controllo, conviene copiare il codice in Texmaker e compilarlo, perché solo il risultato compilato mostra che cosa si stampa davvero.

\documentclass{article}\usepackage{fontspec}\usepackage[spanish]{babel}​\begin{document}\section{Introducción}La composición tipográfica decide dónde cae cada letra.\end{document}

\section{Marcado y procesador de textos}En un lenguaje de marcado, el autor dice \emph{qué es} cada cosa.​\subsection{El procesador de textos}El autor ve la página tal como se imprimirá.

Problemi proposti

Ogni problema ha un suggerimento, che conviene aprire solo dopo averlo tentato, e una risposta, che compare dopo aver aperto il suggerimento.

Scrivo con \LaTeX da un anno.Uso \LaTeX{} e \TeX\ ogni giorno.