di Franco LANUCARA
Nelle mie indagini di laboratorio, nelle verifiche sperimentali che concretizzano risultati e valori teorici, mi accade spesso di perdere la dimensione del tempo e dello spazio. Anche la semplice sublimazione dello iodio, non metallo del VII grup-po della tavola periodica degli elementi che mi serve da supporto, alcune volte, per indagini cromatografiche, mi porta sempre a viaggiare su un treno che corre verso l’infinito, che mi ripete con la sua voce metallica, quasi meccanicamente il secondo principio della Termodinamica. Le grandi masse di ghiaccio del Polo Nord dove è quasi impossibile ogni forma di vita, mi fanno pensare allo zero assoluto, cristalli perfetti e dormienti di ghiaccio diventano premonitori dell’immobilità dell’universo, quando la stella che illumia il pianeta spegnerà i fuochi delle collisioni tra gli atomi di idrogeno.
Il fascino dell’entropia con tutte le implicazioni chimico-fisiche e filosofiche, me le porto dietro da tantissimi anni, quando da studente sognavo trasformazioni e filtri che potessero condurmi alla comprensione dei tanti perchè che ancora oggi non hanno trovato possibili risposte. Anche il secondo principio della Termodinamica che parla di equilibri e squilibri dell’universo e che categoricamente afferma che è impossibile trasformare integralmente il calore in lavoro, mi pone grandi interrogativi. Traduco ancora con altre parole questa legge fisica “l’entropia di un sistema qualitativamente indica il disordine del sistema stesso e ne misura il suo livello fino al caos”. Per un attimo mentre osservo i vapori dello iodio che disperdono nell’aria nuvole violacee, mi pongo domande che mi conducono sempre alle leggi della termodinamica che concretamente spiegano come tutti i movimenti spontanei o provocati portano inevitabilmente il nostro mondo verso la fine. Spontaneamente le piante crescono e muoiono, i fiumi ed i mari con le loro grandi masse d’acqua permettono equilibri sul pianeta terra, grandi rocce si sfaldano ed i combustibili esaltano e fanno funzionare il mondo della tecnologia, reazioni biologiche che avvengono nel nostro corpo ci permettono la vita. Tutto ciò è un percorso che solo la Termodi-namica può rendere comprensibile anche nei significati biochimici. Un sistema scambia energia con l’ambiente circostante attraverso le forme più comuni posseduti dall’enercgia stessa quali il calore il lavoro. Da ciò si può ancora comprendere che ogni manifestazione spontanea dell’energia aumenta il disordine dell’universo. Ogni mattina, quando il motore della mia macchina inizia la combustione del carburante, il secondo principio della Termodinamica recita la sua legge, che fa-cilmente traduco pensando alla materia che si trasforma in energia, che parte di quest’ultima inevitabilmente non è più utilizzabile e va ad aumentare il disordine dell’ambiente ed anche il mio disordine mentale, mentre mi confondo tra file di macchine che sbuffano caos che l’entropia “ordinatamente” misura. Nelle grandi città quando il disordine ristagna sotto forma di smog, il dramma dell’aria irrespirabile chiederà al dio dei venti il suo intervento. Il cubetto di ghiaccio prelevato dallo zero assoluto con l’immobilità delle sue molecole, se dovesse fondere dimostrerebbe inequivocabilmente che qua-lunque attività che tende al disordine è cosa più facile rispetto al qualcosa che tende all’ordine. Le molecole del cubetto di ghiaccio che fonde perderebbero l’organizzazione acquistando capacità di movimento. Se poi l’acqua del cubetto do-vesse evaporare, allora il movimento delle molecole diventerebbe caotico (disordinato) e termodinamicamente descrive-rebbe il disordine del sistema. La fusione del ghiaccio, perdendo lo stato ordinato delle sue molecole, conferma che l’ordine delle stesse ha pochissime possibilità di restare tale perchè è più probabile una sistemazione disordinata nel liqui-do. Ogni evento spontaneo quindi, passa da uno stato di minore entropia ad uno a maggiore entropia. La seconda legge della Termodinamica afferma ciò con una logica implacabile. A pensarci bene, tutte le attività spontanee più semplici co-me quella che mi sta portando a scrivere sull’entropia sorreggono il secondo principio della Termodinamica. Cercando di diminuire il disordine dei miei dubbi con l’attività di pensiero ho risolto un mio problema ed inconsapevolmente ho au-mentato l’entropia dell’universo. Vero è, che mentre tentiamo con le nostre attività di fare ordine, di contro necessaria-mente deve corrispondere un bilanciamento che produca ancora un grande aumento del disordine in ciò che è vicino a noi: l’ambiente. Mentre ci affanniamo a creare un mondo più ordinato, l’inquinamento diffonde sempre più, sostanze molto nocive all’ambiente, con grande aumento dell’entropia dell’universo che corrispinde ad un maggior disordine tota-le. Le sostanze inquinanti non sono facilmente eliminabili perchè ciò comporterebbe un grande dispendio di energia che per poter essere gestita creerebbe il caos intorno a noi. Possiamo affermare, forse, semplicisticamente che il nostro mon-do è pieno di energia, ma dimentichiamo molto spesso che il suo cattivo uso aumenta incredibilmente e drammaticamente il caos del nostro universo. La seconda legge della Termodinamica stabilisce che nello spazio in una sua qualsiasi regione isolata l’entropia aumenta sempre nel tempo, spontaneamente. Il fisico Arthur Eddington precisa la definizione prima de-scritta ed afferma: “a livello microscopico tutte le leggi fisiche sono reversibili nel tempo e le direzioni positiva e negativa del tempo non possono venire definite. A livello macroscopico il tempo positivo e la sequenza di avvenimenti in cui l’entropia, cioè il disordine di un sistema isolato aumenta.”. In altre parole, la natura del tempo nel mondo macroscopico è a senso unico e quindi irreversibile. Il fisico Eddington definì l’entropia “la freccia del tempo”. La seconda legge della Termodinamica non è una definizione dell’entropia ma del tempo positivo. Qualunque sia il modo in cui le nostre con-vinzioni filosofiche ci fanno considerare l’entropia occorre comunque e sempre fare una considerazione importante, prendendo coscienza che nel nostro universo l’aumento di entropia ed il tempo positivo percorrono sempre la stessa stra-da. “In questo universo nulla può accadere senza un gradiente, cioè una differenza, in una qualche proprietà tra una parte e l’altra dell’universo. Tutto il calore del mondo è incapace di convertirsi in lavoro se la temperatura è ovunque uniforme. Il lavoro meccanico necessita di un gradiente di energia potenziale; il più grosso peso che noi possiamo immaginare non può produrre lavoro se non c’è un luogo dove possa cadere.” (R. E. Dickerson - I. Geis “Chimica, materia ed universo”, Zanichelli ed. 1983, pag. 312). Esempi di questo tipo dimostrano con concretezza, che l’energia in qualunque forma si presenti non può essere creata e tanto meno definitivamente distrutta, può essere trasformata e quando ciò avviene, nella giusta direzione, anche se l’entropia dell’universo aumenta, il nostro mondo se ne giova. La struttura dell’universo con le sue diversità presenta proprietà differenti in luoghi differenti: le alte concentrazioni di alcune sostanze, ad esempio, in al-cune zone dell’universo, e la scarsità delle stesse sostanze in altre. Questa struttura che propone proprietà differenti in luoghi differenti, è nel suo complesso una forma ordinata delle cose. Ogni qualvolta ha luogo un processo reale, un poco di quest’ordine viene perso e la “confusione” cioè l’entropia aumenta. Le considerazioni che si possono fare su entropia e universo narrano che l’universo comunque, finirà quando tutta l’energia libera si sarà esaurita.
Se tutto si fermasse, se non accadesse più nulla, l’energia non verrebbe più consumata e l’immobilità salverebbe l’universo, ma ciò a cosa varrebbe? Non sarebbe comunque la staticità una forma più violenta della stessa morte? Quando tutto sarà compiuto, quando l’ultima fonte di calore spegnerà i suoi energici fuochi e l’ultimo composto ricco di energia si consumerà, allora l’univreso sarà una dispersione fredda e omogenea di miscugli indefiniti. La parola fine segnerà l’ultimo atto. Purtroppo, non vi alcun modo per sfuggire a tutto ciò, ci vorrà moltissimo tempo ma sarà inevitabile.
“Il fenomeno della vita è un’apparente eccezione al dogma che tutto finisca. Se i processi spontanei portano sempre al disordine, come può sopravvivere una creatura vivente altamente organizzata come essa è? C’è un sofisma ingannevole che dice che la vita, dal momento che mantiene la sua perfetta organizzazione, viola la seconda legge della termodinamica e perciò è al di fuori dell’ordine naturali delle cose” (op. cit.). L’errore grossolano è quello di considerare un organismo vivente un sistema isolato mentre è invece in realtà un sistema termodinamico aperto. La terra non essendo un sistema termodinamicamente isolato come non lo è un singolo individuo, esaurirà immancabilmente il fenomeno della vita. Il si-stema termodinamico Sole-Terra, dove solo una piccolissima parte di energia che il Sole trasmette è sufficiente a muove-re tutti i meccanismi che reggono l’intero mondo, si esaurirà. Allora, solo allora la terra in quell’ultimo giorno con la sua ormai piccolissima quantità disordinata di energia, stabilirà l’ultimo equilibrio.
