"LA NATURA PREDILIGE IL DISORDINE!". (Rudolf Clausius).

Ikkyu, il maestro di Zen, era molto intelligente anche da bambino. Il suo insegnante aveva una preziosa tazza da tè, un oggetto antico e raro. Sfortunatamente Ikkyu ruppe questa tazza e ne fu molto imbarazzato. Sentendo i passi dell'insegnante, nascose i cocci della tazza dietro la schiena. Quando comparve il maestro, Ikkyu gli domandò: "Perché la gente deve morire?" "Questo è naturale" spiegò il vecchio. "Nulla dura in eterno!... ogni cosa deve morire e deve vivere per il tempo che le è destinato." Ikkyu, mostrando la tazza rotta, disse: "Per la tua tazza era venuto il tempo di morire".

Esiste una particolarità in natura, una specie di tacita legge cui siamo talmente abituati, da prenderla quasi per scontata, talmente ovvia da non prestarle la minima attenzione …:” TUTTI I PROCESSI CHE AVVENGONO IN NATURA, PROCEDONO IN UN SOLO SENSO. MAI, DI LORO SPONTANEA VOLONTA’, PROCEDONO IN SENSO INVERSO!”.

Se poniamo un corpo caldo a contatto con uno più freddo, poco dopo entrambi i corpi avranno la stessa temperatura intermedia rispetto alle rispettive temperature iniziali.
Se apriamo una boccetta di profumo in un angolo della stanza, poco dopo il suo profumo si spanderà per tutta la stanza.

Se immettiamo una goccia d’inchiostro in un recipiente d’acqua, questo, dopo un po’, si troverà distribuito uniformemente per tutta la scodella.

Cosa hanno in comune questi esempi?

Ognuno dei sistemi fisici tende a diventare più disordinato!

Questi processi che agiscono in senso unico, sono detti “irreversibili”, in quanto, una volta avviato il processo esso continua a progredire. Sostanzialmente, tutti i processi che hanno luogo in natura sono irreversibili, avvengono in una direzione privilegiata tale per cui, al trascorrere del tempo, i sistemi coinvolti passano da uno stato organizzato a uno di disordine. E’ questa direzione privilegiata che definisce la freccia del tempo. Viviamo all’interno di un flusso temporale in cui, prima o poi, si manifestano gli effetti di uno spontaneo aumento del disordine. La freccia del tempo punta inesorabilmente in un'unica direzione, quella che dall’ordine conduce al caos. Possiamo immaginare un bicchiere di vetro posto in equilibrio precario sul bordo di un tavolo, finché non cade e si rompe in mille pezzi. Non potremo mai vedere i pezzetti di vetro ricostituirsi, sebbene qualsiasi interazione in cui possono essere coinvolti gli atomi di vetro nel momento in cui il bicchiere si rompe possa essere considerata reversibile.

La scienza della termodinamica si basa sull’analisi del modo in cui le cose cambiano mentre ci spostiamo dal passato al futuro. L’intuizione chiave è che l’ammontare di disordine presente nell’universo è in continuo aumento: i bicchieri si possono spezzare, ma non possono mai, da soli, ricostituirsi.

I fisici misurano l’ammontare di disordine nell’universo, o della disponibilità di energia in un sistema per la realizzazione di un certo lavoro, in termini di una quantità chiamata “entropia”.

Per fare un ulteriore esempio, il più classico è quello del pezzo di legno ardente. Durante la combustione, il tizzone rilascia: vapore acqueo, anidride carbonica, monossido di carbonio, ossidi di azoto, pulviscoli vari, cenere e calore, che viene però disperso nell’ambiente in maniera non recuperabile. Sarebbe per noi quindi impossibile tentare di ricostituire il ceppo di legno dalla somma dei prodotti della combustione, in quanto, una parte del calore, viene convertito in energia lavoro per effettuare la trasformazione, e un’altra viene dispersa per sempre in modo non reversibile.

Via via che l’energia degrada in calore, è sempre meno propensa a compiere un lavoro, mentre il totale di disordine nell’universo aumenta.

L’entropia totale di un sistema isolato che è sottoposto a un cambiamento non può diminuire: aumenta sempre nelle trasformazioni irreversibili oppure rimane costante in quelle ipoteticamente reversibili (che non esistono in natura a livello macroscopico). Quindi concludiamo che la variazione di entropia nell’universo deve essere maggiore di zero o al massimo uguale a zero. Alla fine, l’entropia dell’universo avrà raggiunto il suo valore massimo. A questo punto l’universo si troverà in uno stato di temperatura e di densità uniformi. Tutti i processi fisici, chimici e biologici cesseranno poiché un perfetto stato di disordine implica la non disponibilità di ulteriore energia per compiere un lavoro. Ci si riferisce a questa triste aspettativa in termini di “morte termica dell’universo”.

In un sistema aperto (per esempio un fiore in pieno sviluppo) l’entropia può decrescere e l’ordine crescere, ma solo in virtù di una diminuzione dell’ordine e di un incremento del disordine da qualche altra parte (in questo caso nel sole, che fornisce alla pianta l’energia necessaria per lo sviluppo).

Bibliografia: “Q come quanto” di John Gibbrin macroedizioni, “Principi di fisica” di Jewett & Serway quarta edizioni, “Fisica: corso di sopravvivenza” di Masci, Peres, Pulone ponte alla grazie edizioni.