Profumo e colore

Profumo e colore

                                                     

 

Il disordine spesso genera la vita.

Henry Brooks Adams

 

 

Nel mondo fisico c’è un ordine? qual è la tua idea di ordine?

 

Facciamo cadere una goccia di colore in un bicchiere d'acqua: si vede subito che, invece di restare separata dal resto del liquido (il che costituirebbe uno stato massimamente ordinato), il colore inizia a diffondersi e, dopo un certo tempo, si ottiene invariabilmente una miscela uniforme, cioè uno stato massimamente disordinato.

Mentre il processo di miscelazione avviene spontaneamente, il processo inverso di separazione del colore dall'acqua è praticamente impossibile da realizzare e, comunque, non sarebbe spontaneo. Per riportare ordine è necessario volerlo fare, e questo richiederebbe energia dall’esterno.

 

Mi pare di capire che il mondo fisico passi via via dall’ordine al disordine.

 

Quando un sistema passa da uno stato ordinato a uno disordinato, si dice che la sua entropia aumenta.

 

Di entropia si parla molto, fin troppo.

 

Il concetto di entropia ha avuto grandissimo successo nell'ottocento e nel novecento, grazie alla grande quantità di fenomeni che riesce a descrivere, fino a uscire più recentemente dall'ambito specificamente fisico ed essere adottato anche dalle scienze sociali, dalla teoria della comunicazione e dall'informatica.

È un concetto che viene dalla termodinamica, dove l'entropia è una funzione che si collega al secondo principio e viene interpretata come una misura del disordine di un sistema fisico.

 

Termodinamica? che c’entra il calore?

 

Pensiamo ancora a un profumo contenuto in una boccetta. Fino a quando la boccetta è tappata, le molecole del profumo saranno costrette a rimanere all'interno e, non avendo spazio, rimarranno in uno stato liquido, cioè abbastanza ordinato.

Quando la boccetta viene stappata, l'energia termica di cui sono dotate le molecole del profumo le farà urtare casualmente tra loro, passeranno allo stato gassoso e inizieranno a evaporare, uscendo dalla boccetta; dopo un certo tempo tutte le molecole saranno uscite, disperse nell’ambiente.

 

Che cosa fa muovere spontaneamente le molecole di colore e di profumo?

 

È l'energia termica, che viene misurata come temperatura. Questa viene interpretata come la velocità media del moto delle singole particelle.

 

Le particelle sono sempre in moto?

 

Se il moto fosse nullo, la temperatura sarebbe la più bassa teoricamente possibile: -273°. Attenzione: moto nullo = velocità nulla = posizione delle singole particelle perfettamente definita.

Ma questo contrasta con il principio di indeterminazione che non permette di conoscere contemporaneamente velocità e posizione. Pertanto la temperatura minima teorica non è raggiungibile. Non è solo un fatto tecnologico: non si può in linea di principio.

 

Mi sembra di capire che la diffusione del colore e la dispersione del profumo sono fenomeni irreversibili e che questi fenomeni determinano la direzione del tempo.

Però adesso mi sorge una domanda: non è possibile che il moto disordinato delle molecole riporti il colore a formare la goccia originaria e tutto il profumo nella boccetta? c’è qualcosa che lo impedisce?

 

Una domanda che si erano già posti i fisici dell’ottocento.

In linea di principio, non esiste una forza che impedisca questi veri e propri miracoli. È perfettamente possibile che questi avvengano, perché le singole particelle, nel loro moto casuale, sono libere di seguire qualsiasi direzione, senza preferenze.

C’è però un vincolo di natura probabilistica. Facendo i calcoli, si vede che, a parità di condizioni e di particelle, i sistemi disordinati sono di gran lunga più numerosi dei sistemi ordinati. Pertanto è estremamente più probabile che le miriadi di particelle si dispongano in un modo disordinato.

La reversibilità non è impedita se non dalle leggi del caso e della probabilità.

Qualche molecola di profumo può rientrare casualmente nella boccetta, ma il sistema complessivo è ormai irrimediabilmente disordinato.

 

 

L’ordine delle idee deve procedere

secondo l’ordine delle cose.

Giambattista Vico

 

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