Una stanza disordinata, del caffè e la direzione del tempo

Articolo di Henrik Hogerod Carlsen

Potrebbe esserti stato detto che la tua stanza è affollata. Ovviamente pulisci la tua stanza. Quindi le tue cose vengono riposte al loro posto fisso, i vestiti sono ben appesi nell’armadio e il letto è pronto.

Questo è quando c’è un potenziale caso nella tua stanza, a Stato parziale.

Sei d’accordo sul fatto che ci sono infiniti modi in cui la tua stanza può essere ordinata? Bene, puoi riorganizzare le tue foto e spostarle da una parete all’altra. La stanza sarà ancora in uno stato “ordinato”, così chiamato “ordinato” unico stato macro.

Ci sono anche molte varianti della tua stanza nel caso della macro “disordinata”. Cose e vestiti possono essere lanciati, le porte dell’armadio aperte e le trapunte in mezzo al pavimento.

entropia È una misura del disordine in fisica e chimica. L’entropia di uno stato dipende dal numero di possibili microstati che danno lo stesso stato complessivo. Più modi è possibile creare una macro, maggiore è la sua entropia.

Delizie mutevoli

Ora immagina che la tua stanza sia improvvisamente grande il doppio, ma con le stesse cose. La stanza sta diventando più grande, quindi se ora stai ridipingendo, ruotando e sistemando, ci sono più combinazioni possibili.

L’entropia nella stanza grande è maggiore che nella stanza piccola. Esistono diversi modi per posizionare i tuoi oggetti in grande contro piccolo.

Quando la tua stanza è in ordine, le tue cose potrebbero essere più coese. I vestiti negli armadi e nei cassetti e gli altri tuoi oggetti possono essere collocati nell’angolo dell’ufficio. Se ora immaginiamo che ogni tua cosa contenga molta energia, allora possiamo dire che l’energia è più concentrata. L’interpretazione dell’entropia è come l’energia è distribuita nel sistema.

Se l’energia è concentrata in una regione, l’entropia è bassa e se è diffusa su un’area più ampia, l’entropia diventa più alta.

Cospargere il latte nel caffè

L’entropia dell’universo aumenterà sempre. Non può mai essere più piccolo Questo è noto come la seconda legge della termodinamica.

Un esempio è versare il latte in una tazza di caffè. Il latte bianco alla fine si mescolerà bene con il caffè. Sarà impossibile invertire il processo e concentrare il latte nel punto in cui lo hai versato.

Questo è anche il caso dell’energia dell’universo. Si diffonde fino a quando tutto è distribuito uniformemente e non potrà riunirsi di nuovo fino al punto da cui tutto è venuto, il Big Bang.

Da che parte va il tempo?

Infatti è proprio questa legge, la seconda legge della termodinamica, che dà al tempo una “direzione”, detta anche freccia del tempo. Tutti i sistemi chiusi, immagina la tua tazza di caffè con il latte, devono passare da condizioni meno probabili, tutto il latte al centro della tazza, a condizioni più probabili, il latte viene miscelato con il caffè.

In effetti, non c’è nulla che impedisca direttamente al latte in una tazza di caffè di finire in uno stato improbabile, ma è improbabile che accada mai. Pertanto, dovresti seguire la seconda legge della termodinamica e unirti all’andamento dei tempi.

Fonti:

Schroeder: Introduzione alla fisica termica. Pearson, 2014.
piuma: Non chiamarmi sconvolto: la nuda verità dell’entropiaIl paradiso di Cantor, 2021.
Wikipedia: Morte termica dell’universo E il entropia (dispersione di energia)