Giorgio Cecchetto, emerito docente del Liceo Fracastoro, tenta di tradurci in pillole alcuni temi piuttosto ostici e però decisamente interessanti.

Noi uomini abbiamo la pretesa di mettere ordine nel pianeta e magari nell'universo. E' una strana pretesa perchè pare che i sistemi isolati evolvano spontaneamente verso configurazioni a entropia maggiore e quindi con un grado minore di ordine.

L'entropia è una grandezza che misura la quantità di disordine presente in un sistema fisico, compreso l'universo.
Simbolo S ed è il rapporto Q (quantità di calore =energia in joule) e T (temperatura in gradi Kelvin S=Q/T).
In qualsiasi fenomeno fisico reale si ha un aumento del suo valore.
Notiamo infatti l'inversa proporzionalità di S e T, la temperatura.
In natura il calore passa spontaneamente da un corpo caldo ad uno freddo.
Si parte dunque da un valore di temperatura elevato e si termina con un valore più basso.
Diventando più piccolo T, il valore di S=Q/T aumenta.

L'entropia dunque nel nostro Universo dovrà costantemente aumentare in quanto la reversibilità è impossibile; non è cioè possibile che un corpo freddo si raffreddi ulteriormente e spontaneamente e vada ad aumentare la temperatura di un corpo più caldo.
Entropia è quindi vita, esistenza, movimento, differenze di qualsiasi genere, disordine. (Non fate leggere queste righe al vostro partner notoriamente disordinato) .

Esempi in natura che rendono questo concetto sono, ad esempio, una cascata, dove l'acqua passa da una quota superiore ad una inferiore, oppure la corrente elettrica, che nasce da una differenza di potenziale, ecc.
Scaldando un gas, le sue molecole e atomi acquistano calore, energia cinetica, si scontrano fra loro, rimbalzano sulle pareti del contenitore.
Al contrario, lasciandolo raffreddare, tale caotico movimento, diminuisce (diminuendo cioè la temperatura ) e l'entropia aumenta (si ricordi che Q/T).

Dovrei a questo punto fare una digressione e parlare di fenomeni reversibili ed irreversibili.
Facciamo il caso di un piatto che vi sfugga di mano: il piatto cade trasformando la sua energia potenziale (avete il piatto in mano) in energia cinetica, si muove e cade. Arrivato a terra, va in mille pezzi e tutta la sua energia di partenza si trasforma in una miriade di energie irrecuperabili; si spezzano i legami fra le molecole del piatto si allontanano le une dalle altre, si sente il rumore, quindi si hanno onde sonore, per il colpo i pezzi di piatto, si scaldano, anche se di pochissimo; insomma l'energia nobile (potenziale, cinetica, termica) si è trasformata in una miriade di energie ovviamente irrecuperabili.
Non si può nemmeno pensare che i pezzi di piatto spontaneamente si ri-incollino fra loro e il piatto stesso torni intatto nelle vostre mani.
Possiamo affermare quindi che tutti i fenomeni fisici e naturali sono irreversibili.
L'energia di partenza è irrecuperabile.

Quanto detto (in modo elementare) è uno dei tanti modi per enunciare il Secondo Principio della Termodinamica, elaborato da molti fisici fra cui Rudolf Clausius e Lord Kelvin.
Tale principio afferma una cosa apparentemente banale e cioè l'impossibilità di un passaggio spontaneo di calore da un corpo freddo ad uno più caldo.
Perché questo avvenga occorre fornire energia come nel caso del frigorifero di casa. In tal caso agli oggetti contenuti in esso viene sottratto calore che viene disperso nell'ambiente. Si capisce che questo passaggio di calore non avviene spontaneamente, gratis. Avviene ovviamente a spese dell'azione del motore del frigorifero, il quale, a sua volta, deve essere alimentato.
Il passaggio di calore da un corpo freddo (cibi nel frigorifero) ad uno caldo (stanza che contiene il frigorifero) è impossibile a meno che venga fornita energia. Insomma un fenomeno irreversibile diventa reversibile solo fornendo energia.

Tornando alla nostra entropia, giungerà il momento in cui (a causa della irreversibilità) il suo valore sarà massimo; questo porterà alla morte dell'universo; infatti entropia massima implica temperatura circa zero gradi ( -273 °K.).
La conseguenza di questo "freddo cosmico" è che niente più si muove, perchè il moto implica energia; tutti gli atomi del cosmo sono immobili, non ci sono interazioni fra corpi, tutto fermo, immobile, ordinato….morto. Applichiamo questi concetti al buco nero. Se un oggetto ha entropia deve anche avere una temperatura (indice del movimento degli atomi che lo compongono). Se ha una temperatura deve anche irradiare energia, ma... da un buco nero non esce nulla (?).

La Fisica Quantistica descrive fenomeni infinitamente piccoli, a livello di atomi e particelle, mentre la Relatività Generale descrive fenomeni su scala cosmica.
Le due teorie sembrano quasi inconciliabili, non fosse altro perché la Relatività teorizza uno spazio liscio e continuo come un foglio di carta, mentre la quantistica sostiene che l'Universo su scala microscopica è granuloso, suddiviso in "grumi" infinitamente piccoli, i quanti.Secondo la teoria quantistica lo spazio vuoto è tutt'altro che vuoto, con coppie di particelle che nascono spontaneamente: una è materia ordinaria, l'altra antimateria (ossia con carica opposta).
Poiché le due particelle sono così opposte, non si crea nuova energia e svaniscono così velocemente che non si ha il tempo di rilevarle direttamente.
Per questo vengono chiamate particelle virtuali.

Secondo Hawking queste particelle possono diventare reali se nascono vicino a un buco nero, perché una delle due può essere risucchiata dal buco nero prima di annullare la sua partner, che resta così nell'Universo.
Il fatto è che se ad essere assorbita dal buco nero è la particella negativa, questa, andrà ad annichilire una particella materiale che compone la massa del buco nero.
Quindi una particella di antimateria si ricombina con una particella di materia all'interno del buco nero per cui la massa totale del buco nero diminuisce(l'antimateria caduta ha annichilito la materia posseduta dal buco nero). Dunque il buco nero ha perso un po' di massa; diminuendo la sua massa, diminuisce di conseguenza la sua energia.
Da qualche parte e sotto qualche forma andrà a finire questa massa-energia mancante.
Il risultato di questo ragionamento è che il buco nero deve irradiare energia (la radiazione di Hawking) e può diventare sempre più piccolo. Ecco dunque che Hawking confuta la sua stessa idea di partenza, che voleva i buchi neri in espansione continua: i buchi neri possono lentamente evaporare.
La questione è aperta come potete capire.

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