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
