L'ENTROPIA E LA FRECCIA DEL TEMPO

Tutti i processi che avvengono in natura seguono un solo verso, non procedono mai, di loro spontanea volonta', in senso inverso.

ESEMPI

• Un uovo, lasciato cadere, si rompe; ma, il processo inverso, ossia, tuorlo ed albume che saltano nella mano e ricompongono l'uovo, non accade mai.

• Una tazza di caffe', lasciata sul tavolo, si raffredda. Non si e' mai visto un caffe' scaldarsi da solo.

Tali processi, che si svolgono naturalmente a senso unico, sono detti processi irreversibili; ossia, e' impossibile, con piccole modifiche dell'ambiente nel quale si svolge il fenomeno, fare in modo che esso cambi verso. I processi che avvengono in natura sono irreversibili.

La Seconda Legge della Termodinamica (enunciato di Clausius: “e' impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di far passare calore da un corpo piu' freddo ad uno piu' caldo”) tratta proprio del verso in cui avvengono questi processi. Talvolta si dice che tale legge attribuisce alla “freccia del tempo” un senso preferenziale, indicando in quale verso, rispetto al verso di scorrimento del tempo, si evolvono spontaneamente certi sistemi. E' il principio di entropia (altro modo di enunciare il Secondo Principio della Termodinamica: “l'entropia di un sistema chiuso aumenta sempre, non diminuisce mai, quando in esso avviene un processo irreversibile”) ad imporre un verso al susseguirsi degli eventi. Uno stato fisico passa inevitabilmente dall'ordine (stato di bassa entropia) al disordine (stato piu' probabile di alta entropia) e l'impossibilita' di tornare indietro nel tempo e' dovuta proprio al fatto di non poter ridurre l'entropia (irreversibilita').

Noi percepiamo lo scorrere del tempo proprio perche' il passato ha un'entropia piu' bassa del futuro.

In realta', tutto nasce dal comportamento dell'intero Universo, la cui origine si e' avuta in una condizione di entropia molto piu' bassa rispetto a quella attuale, che e' molto piu' bassa dell'entropia che l'Universo avra' in futuro. Infatti, non ci sarebbe stato alcun cambiamento se l'Universo, fin dalla sua origine, si fosse trovato in una situazione di massima entropia, ossia in una situazione paragonabile, ad esempio, a quella di un gas in equilibrio, nel quale tutte le particelle si trovano in agitazione casuale alla stessa temperatura. Invece, l'Universo si espande ed ha subito un'enorme trasformazione passando da uno stato iniziale di estema uniformita' all'attuale situazione caratterizzata dalla presenza di tante stelle, pianeti, galassie e di complessi fenomeni che potrebbero dar luogo a condizioni tali da dare origine a nuove forme di vita.

Time Line of the Universe. Credit: NASA/WMAP Science Team.

Ecco che l'esistenza di una freccia del tempo nasce dal fatto che l'entropia era bassa in passato e continuera' a crescere in futuro:

la freccia del tempo va solo in avanti, essa segue la legge di aumento dell'entropia.

Il nostro corpo invecchia e muore, e non viceversa, perche' l'ordine interno che regola il nostro metabolismo va incontro ai limiti imposti dalla Seconda Legge della Termodinamica.

Gustav Klimt, Le tre eta' della donna, 1905, Galleria Nazionale d'Arte Moderna, Roma.

Guarda il filmato: Perché il tempo scorre in una sola direzione? La freccia del tempo e l'entropia