1
00:00:06,665 --> 00:00:10,453
Esiste un concetto fondamentale
in chimica e fisica,

2
00:00:10,453 --> 00:00:15,293
che spiega perché i processi fisici 
vanno in un senso e non nell'altro:

3
00:00:15,293 --> 00:00:16,849
perché il ghiaccio si scioglie,

4
00:00:16,849 --> 00:00:19,279
perché la panna si mescola al caffé,

5
00:00:19,279 --> 00:00:22,529
perché l'aria esce da una gomma bucata.

6
00:00:22,529 --> 00:00:27,039
È l'entropia, 
non è facile capirla a fondo.

7
00:00:27,039 --> 00:00:31,879
L'entropia è spesso descritta
come una misura del disordine.

8
00:00:31,879 --> 00:00:35,739
È una descrizione utile,
ma purtroppo ingannevole.

9
00:00:35,739 --> 00:00:38,511
Per esempio, cos'è più disordinato:

10
00:00:38,511 --> 00:00:43,469
un bicchiere di cubetti di ghiaccio,
o uno di acqua a temperatura ambiente?

11
00:00:43,469 --> 00:00:45,373
Molti direbbero il ghiaccio,

12
00:00:45,373 --> 00:00:49,069
ma in realtà è quello 
con l'entropia più bassa.

13
00:00:49,069 --> 00:00:52,898
C'è però un altro modo di vedere
l'entropia, attraverso la probabilità.

14
00:00:52,898 --> 00:00:57,290
È un po' più astruso da capire,
ma una volta che ce l'avrete fatta

15
00:00:57,290 --> 00:01:01,260
avrete una comprensione più chiara
dell'entropia.

16
00:01:01,260 --> 00:01:03,661
Consideriamo due piccoli solidi,

17
00:01:03,661 --> 00:01:07,541
ognuno composto da sei legami atomici.

18
00:01:07,541 --> 00:01:12,781
In questo modello, l'energia di un solido
è custodita nei legami.

19
00:01:12,781 --> 00:01:15,292
Questi li possiamo vedere 
come dei contenitori

20
00:01:15,292 --> 00:01:20,070
con dentro invisibili unità di energia,
i cosiddetti "quanti".

21
00:01:20,070 --> 00:01:24,601
Più energia ha un solido,
più è caldo.

22
00:01:24,601 --> 00:01:29,042
Vediamo che ci sono molti modi
in cui l'energia può essere distribuita

23
00:01:29,042 --> 00:01:30,552
nei due solidi,

24
00:01:30,552 --> 00:01:34,592
mantenendo la stessa energia totale
in ognuno.

25
00:01:34,592 --> 00:01:38,502
Ognuna di queste possibilità
è chiamata microstato.

26
00:01:38,502 --> 00:01:43,341
Se vogliamo sei quanti di energia
nel solido A e due nel solido B

27
00:01:43,341 --> 00:01:47,832
ci sono 9702 microstati possibili.

28
00:01:47,832 --> 00:01:52,861
Ovviamente, ci sono altri modi
per distribuire otto quanti di energia.

29
00:01:52,861 --> 00:01:57,833
Per esempio, tutti i quanti 
potrebbero essere in A e nessuno in B,

30
00:01:57,833 --> 00:02:00,872
oppure metà in A e metà in B.

31
00:02:00,872 --> 00:02:04,154
Se assumiamo che le probabilità di avere
ogni microstato siano uguali,

32
00:02:04,154 --> 00:02:06,794
vediamo che alcune configurazioni
di energia

33
00:02:06,794 --> 00:02:10,543
hanno più probabilità di capitare
delle altre.

34
00:02:10,543 --> 00:02:14,184
Questo succede perché
hanno un numero maggiore di microstati.

35
00:02:14,184 --> 00:02:20,143
L'entropia è una misura diretta di ogni
probabilità di configurazione di energia.

36
00:02:20,143 --> 00:02:23,193
Quello che vediamo è che 
la configurazione

37
00:02:23,193 --> 00:02:26,843
in cui l'energia è più dispersa
tra i due solidi

38
00:02:26,843 --> 00:02:28,924
ha l'entropia più alta.

39
00:02:28,924 --> 00:02:30,474
Quindi, in generale,

40
00:02:30,474 --> 00:02:34,853
l'entropia può essere pensata come
una misura della dispersione di energia

41
00:02:34,853 --> 00:02:37,893
Un'entropia bassa vuol dire
che l'energia è concentrata.

42
00:02:37,893 --> 00:02:41,623
Un'entropia elevata, 
che è ben distribuita.

43
00:02:41,623 --> 00:02:45,765
Per capire come mai l'entropia
è utile a spiegare processi spontanei,

44
00:02:45,765 --> 00:02:48,075
come oggetti caldi che si raffreddano,

45
00:02:48,075 --> 00:02:52,434
dobbiamo guardare il sistema dinamico
in cui l'energia si muove.

46
00:02:52,434 --> 00:02:54,935
In realtà, l'energia 
non rimane in un punto

47
00:02:54,935 --> 00:02:58,065
ma continua a muoversi 
tra legami adiacenti.

48
00:02:58,065 --> 00:03:00,206
Dato che l'energia si muove,

49
00:03:00,206 --> 00:03:02,955
la configurazione energetica può cambiare.

50
00:03:02,955 --> 00:03:05,085
Per via della distribuzione dei microstati

51
00:03:05,085 --> 00:03:09,836
c'è un 21% di probabilità che il sistema
andrà in una configurazione

52
00:03:09,836 --> 00:03:13,595
in cui l'energia è 
massimamente distribuita,

53
00:03:13,595 --> 00:03:17,357
un 13% che tornerà al punto iniziale

54
00:03:17,357 --> 00:03:22,857
e un 8% che A guadagnerà energia.

55
00:03:22,857 --> 00:03:26,935
Di nuovo, dato che ci sono più modi
per avere dispersione di energia

56
00:03:26,935 --> 00:03:30,026
ed entropia elevata, 
e meno per avere energia concentrata,

57
00:03:30,026 --> 00:03:32,558
l'energia tende a disperdersi.

58
00:03:32,558 --> 00:03:35,509
Per questo, se mettiamo un oggetto caldo
accanto a uno freddo

59
00:03:35,509 --> 00:03:40,420
quello freddo si riscalda
e quello caldo si raffredda.

60
00:03:40,420 --> 00:03:41,867
Però, nel nostro esempio,

61
00:03:41,867 --> 00:03:47,116
c'è comunque un 8% di probabilità
che l'oggetto caldo si riscaldi.

62
00:03:47,116 --> 00:03:51,427
Perché nella vita reale non succede mai?

63
00:03:51,427 --> 00:03:54,177
Dipende tutto dalle dimensioni del sistema

64
00:03:54,177 --> 00:03:58,057
I nostri solidi avevano solo
sei legami a testa.

65
00:03:58,057 --> 00:04:03,938
Ingrandiamoli fino ad arrivare 
a 6000 legami e 8000 unità di energia

66
00:04:03,938 --> 00:04:07,527
e partiamo di nuovo 
con tre quarti dell'energia in A

67
00:04:07,527 --> 00:04:10,127
e un quarto in B.

68
00:04:10,127 --> 00:04:14,337
Adesso, la probabilità che A
acquisisca spontaneamente più energia

69
00:04:14,337 --> 00:04:17,247
è questo numero piccolissimo.

70
00:04:17,247 --> 00:04:22,308
Gli oggetti quotidiani hanno 
un numero di particelle ancora maggiore.

71
00:04:22,308 --> 00:04:25,920
La probabilità che, nel mondo reale,
un oggetto caldo diventi più caldo

72
00:04:25,920 --> 00:04:28,011
è così infinitamente piccola

73
00:04:28,011 --> 00:04:30,409
che non succede mai.

74
00:04:30,409 --> 00:04:31,528
Il ghiaccio si scioglie,

75
00:04:31,528 --> 00:04:32,918
la panna si mescola,

76
00:04:32,918 --> 00:04:34,676
le gomme si sgonfiano,

77
00:04:34,676 --> 00:04:39,942
perché questi stati hanno
più energia dispersa che gli originali.

78
00:04:39,942 --> 00:04:43,630
Non c'è nessuna forza misteriosa
che aumenta l'entropia del sistema.

79
00:04:43,630 --> 00:04:48,928
Un'entropia più elevata
è statisticamente più probabile.

80
00:04:48,928 --> 00:04:52,480
Per questo l'entropia è stata 
soprannominata la "freccia del tempo".

81
00:04:52,480 --> 00:04:56,739
Se l'energia può disperdersi, lo farà.