Entropia: perché esiste la morte?

C’è una fine a tutto. Alla vita, alle cose, persino all’universo.
Su questo ne siamo certi: nulla è eterno, tutto ha una morte.
Ma cos’è realmente la morte? Perché questo accade a tutto? Perché nulla è eterno?
Sono queste le domande che spesso facciamo a noi stessi e a gli altri, domande che non fanno dormire la notte, che fanno pensare durante il giorno, e che non trovano quasi mai una risposta.
Ma come accade per ogni singolo evento dell’universo, una risposta c’è, ed è la fisica a darcela: l’Entropia.

Entropia è definita dal Secondo Principio della Termodinamica, una delle leggi più affascinanti dell’intero universo.
Esistono quattro formulazioni equivalenti dello stesso principio:
• «È impossibile realizzare una trasformazione il cui unico risultato sia quello di trasferire calore da un corpo più freddo a uno più caldo senza l’apporto di lavoro esterno» (R. Clausius).
• «È impossibile realizzare una trasformazione ciclica il cui unico risultato sia la trasformazione in lavoro di tutto il calore assorbito da una sorgente omogenea» (L.Kelvin-M.Planck)
• «È impossibile realizzare una macchina termica il cui rendimento sia pari al 100%.»
• «In un sistema isolato l’entropia è una funzione non decrescente nel tempo.»
L’ultima è quella più usata dalla fisica moderna ed è l’unica dove troviamo il concetto di Entropia.

L’Entropia è definita come misura del disordine di un sistema fisico, e in fisica, più precisamente in Termodinamica, viene indicata con la lettera “S”, e la sua unità di misura è il Joule/ Kelvin (J/K).
La sua definizione è molto complessa, e non di facile comprensione.
Per spiegare meglio questo concetto possiamo prendere come esempio un bicchiere d’acqua con del ghiaccio:
non appena mettiamo il ghiaccio nel bicchiere, le molecole d’acqua liquida (che hanno una maggiore energia cinetica) e le molecole d’acqua solida( che hanno minore energia cinetica) sono ben distinte e separate. In altre parole, il sistema è termodinamicamente ordinato.
Ma quando il ghiaccio comincia a sciogliersi, le molecole d’acqua solida e quelle del liquido, si mescolano, e noi non siamo più in grado di distinguere le une dalle altre a livello termico. Le molecole del liquido, avendo un’energia cinetica maggiore (ed avendo quindi più calore) hanno trasferito la loro energia termica al ghiaccio, che si è quindi sciolto.
Il sistema ha raggiunto una temperatura di equilibrio.
In questo caso, il disordine termico è massimo, e l’entropia ha raggiunto il picco del sistema.
Per natura, il bicchiere d’acqua in cui è stato sciolto il ghiaccio, non ritornerà mai più spontaneamente come prima.
In altre parole l’entropia di un sistema aumenta sempre e non c’è possibilità che torni spontaneamente come prima.
Ma se estendessimo questo concetto all’intero universo, cosa succederebbe?
Se ogni singolo oggetto dell’universo, un giorno, perdesse la propria energia termica in un trasferimento termodinamico, quel giorno in tutto l’universo si raggiungerebbe la stessa temperatura. L’Entropia sarà quindi al massimo valore possibile.
E se non possiamo far ritornare il sistema come prima, facendo diminuire l’Entropia, allora nessun’altra trasformazione termica sarebbe più possibile. L’Energia sarebbe quindi inutilizzabile in ogni sua forma.
Si avrebbe, così, una Morte Termica dell’Universo (Big Freeze).

La morte è inevitabile per tutti. Il Secondo Principio della Termodinamica è la legge più inaffondabile di tutto l’universo.
Non ci sono eccezioni: le persone, gli oggetti, le stelle, e persino i buchi neri obbediscono alla legge dell’Entropia.
E tra miliardi di miliardi di anni, anche l’universo avrà terminato l’ultima goccia di energia utilizzabile, e ciò segnerà la sua condanna a morte.
C’è un solo destino per tutti. Può sembrare triste, ma è così: ad un certo punto della nostra vita, anche noi obbediremo alla più crudele, ma anche alla più affascinante legge dell’universo:

ΔS > 0

«In un sistema isolato l’entropia è una funzione non decrescente nel tempo.»

 

Luigi Marchese

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