| Pino Guzzetta Riflessioni di un geologo su CALORE, GRAVITA' e TEMPO Alfredo Guida Editore, Napoli [email protected] � 15.49 Sotto l'azione del campo gravitazionale, una piccola porzione della nostra atmosfera, occasionalmente in quiete, se ne sta 'pressata' tra quello che le sta sotto, sopra e intorno. In altre parole, un certo numero di particelle materiali si trova costretto ad occupare un ben determinato volume - che possiamo immaginare come delimitato da una superficie ideale - da una azione che non avrebbe ragione di essere se non esistesse il campo gravitazionale terrestre: quell'azione che noi conveniamo di chiamare 'pressione'. C'� stato chi - benemerito per i progressi che ha reso possibili - ha ritenuto conveniente sostituire il contorno ideale con le solide e impervie pareti di un contenitore reale (poi anch'esso idealizzato). A seguito di questa operazione, nel su menzionato volume di gas lo stato delle cose non cambia di una virgola, ma chi ha fatto ricorso a quella sua forma di isolamento, reale o ideale, ha subito perso di vista il fatto che tale stato dipende dall'esistenza del campo gravitazionale (bench� la costrizione concretamente o idealmente imposta faccia le veci di quella esercitata dal resto dell'atmosfera per via dell'esistenza del campo gravitazionale, il quale continua ad agire alla stessa maniera anche su ci� che sta all'interno del contenitore, se quest'ultimo non viene cambiato di posto). Malgrado ci�, considerando questo e tanti altri sistemi della pi� varia composizione - e relegando il campo gravitazionale a svolgere un ruolo 'esterno' - si � riusciti ad enunciare i principi della Termodinamica Classica che ci consentono di descriverne e prevederne molti comportamenti. Molti, ma non tutti: in particolare nei casi nei quali il contenitore, concreto o ideale che sia, perde la sua imperviet� all'energia e/o alla materia. Tant'� che c'� chi ha finito per sentirsi preso alla sprovvista da taluni accadimenti che l'apparato teorico di cui disponeva non gli consentivano di prevedere o di spiegare, come la comparsa delle cosiddette 'strutture dissipative' (cos� battezzate dal Nobel Ilya Prigogine). Come superare l'impasse? Accettando con rassegnazione la "fine delle certezze"? Cercando - come pare si stia facendo da qualche tempo da pi� parti - una supposta legge generale che regolerebbe il ...mancato rispetto delle leggi note riscontrato nelle pi� varie circostanze? Oppure dedicandosi, fiduciosi, alla ricerca di descrizioni dei fenomeni che, pur giustificando ci� che gi� siamo in grado di spiegare, riducano la possibilit� di incappare in inspiegabili sorprese? Per l'autore la soluzione considerata come ultima sarebbe di gran lunga la pi� semplice e pertanto la pi� conveniente. Nel caso specifico sarebbe sufficiente prendere atto del fatto che la tendenza spontanea al disordine - e in generale all'uniformit� di pressione e temperatura - la si pu� riscontrare sperimentalmente soltanto parallelamente alle superfici equipotenziali di un sistema soggetto al proprio campo gravitazionale (come banale conseguenza della simmetria di quest'ultimo). In tal modo si verrebbe a negare la validit� soltanto del principio della termodinamica secondo il quale all'interno di un sistema in equilibrio termodinamico non potrebbe riscontrarsi un gradiente di temperatura in alcuna direzione. Si tratta del cosiddetto principio zero, peraltro dedotto da osservazioni empiriche effettuate soltanto su sistemi di modesta estensione e apparentemente contraddetto dal fatto che i moti dell'aria non tendono affatto ad uniformare la temperatura dell'atmosfera. Questa proposta di coniugazione di Termodinamica e Gravitazione porta ad una nuova concezione delle condizioni di equilibrio che sarebbe comunque conciliabile con quelle tradizionalmente riconosciute nella Termodinamica Classica. Una regione di un sistema autogravitante (ossia, di un sistema soggetto al proprio campo gravitazionale, considerato immobile e isolato) tende spontaneamente, se sufficientemente piccola, ad un unico stato di equilibrio, caratterizzato dall'unica composizione e degli unici valori della pressione, della temperatura e dell'energia potenziale gravitazionale compatibili con la sua ubicazione nel sistema in equilibrio globale; se estesa, a quello caratterizzato dagli unici possibili gradienti di composizione, pressione, temperatura ed energia potenziale gravitazionale. Uno dei generici sistemi tradizionalmente considerati nella Termodinamica Classica tende spontaneamente ad uno stato di equilibrio che deve essere considerato come lo stato di equilibrio compatibile per una regione di un sistema gravitante virtuale: un sistema autogravitante nel quale esista all'equilibrio una ubicazione nella quale debbano riscontrarsi quella composizione e quei valori della pressione, della temperatura e dell'energia potenziale gravitazionale (oppure, se il sistema � esteso, gli stessi gradienti di composizione, pressione, temperatura ed energia potenziale gravitazionale). Se, da un canto, queste premesse consentono all'autore di proporre un approccio originale per lo studio di importanti fenomeni, come la convezione, la turbolenza e la deformazione dei mezzi materiali, non sono pochi e di poca conseguenza gli interrogativi che egli si trova costretto a sollevare. Ad esempio: a) � lecito considerare i principi della termodinamica validi per l'intero Sistema-Universo anzich� per ciascun corpo celeste soggetto al proprio campo gravitazionale considerato singolarmente (al costo comportato dalle necessarie semplificazioni)? b) � lecito considerarli validi per un sistema costituito da un piccolo individuo cristallino nel quale interazioni a cortissimo raggio prevalgono di gran lunga sulle azioni esercitate dal campo gravitazionale? c) � possibile modificare i suddetti principi perc� rimangano in qualche misura validi nei casi concreti nei quali non ci si pu� accontentare di accettare che valgano separatamente il principio di conservazione della massa e quello di conservazione dell'energia? Questo, e altro ancora, � quanto fa parte delle 'riflessioni' che si concludono con una apparente digressione: un tentativo di affrontare alle radici il problema della cosiddetta 'unidirezionalit�' del tempo, cos� spesso messa in relazione con la su ricordata tendenza al disordine osservabile in un sistema costituito sa innumerevoli particelle materiali. Ne viene fuori una motivata proposta di interpretare in un modo nuovo il cambiamento di segno della variabile tempo che sancirebbe l'intrinseca unidirezionalit� di quest'ultima anche nel caso nel quale si prenda in considerazione una singola particella. Analizzando le propriet� dello spazio-tempo di Minkowski si possono trovare buoni motivi per ritenere che � sufficiente la sua introduzione per non lasciare al cambiamento di segno della variabile tempo il significato di inversione del corso degli eventi. E per sollevare l'avvincente problema del significato fisico da attribuire ai due segni di un tempo pseudoscalare! |
| D I C O S A T R A T T A ? |
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