» Esercizi svolti di Matematica e Fisica

Sintropia e organismi viventi

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Fig. 1


In fig. 1 vediamo la foto di due gatti - Cipollina e Thor - con la stessa malattia (insufficienza renale). Il primo è andato via il 27 febbraio con un inizio stimato della malattia pari a una settimana fa. Il secondo, invece, è vivo e la malattia è stata diagnosticata a fine dicembre. Ovviamente non ha senso un qualunque paragone per la semplice ragione che essendo un felino un sistema dinamico complesso (cioè, un sistema per il quale è impossibile una qualche descrizione in termini di meccanica statistica), ogni caso è una storia a sè.
Sta di fatto, però, che Thor dovrebbe essere "clinicamente morto" (in base alle analisi). Probabilmente è tenuto in vita dall'interazione con F. (iniziale di fantasia della persona (donna) che accudisce il gatto). Senza sconfinare nel paranormale, cerchiamo di fantasticare sputando fuori una qualche grossolana spiegazione. Da un punto di vista fisico, il processo di invecchiamento o l'evoluzione di una malattia, sono descrivibili da un aumento di entropia. Senza entrare in troppi dettagli, l'entropia è una grandezza che viene introdotta in termodinamica (quella parte della fisica che studia il comportamento termico della materia) e che fornisce una misura del "disordine" di un sistema fisico. Qui il termine "disordine" non va preso alla lettera, nel senso che maggiore entropia significa semplicemente "minore conoscenza dello stato meccanico dei singoli costituenti elementari di un sistema". Esiste un principio della fisica (precisamente, il secondo principio della termodinamica) che sancisce l'aumento di tale grandezza per un qualunque sistema isolato. Si tratta in ogni caso, di una legge di natura statistica: se un sistema isolato passa da uno stato termodinamico A a uno stato termodinamico B, la probabilità che l'entropia in B sia minore dell'entropia in A, è trascurabilmente piccola (al limite zero).

La legge dell'aumento di entropia è una conseguenza del big-bang: l'entropia dell'universo primordiale (entropia "iniziale") era prossima allo zero. Ne segue che l'evoluzione temporale ha visto "crescere" tale grandezza (l'universo è un sistema isolato). L'aumento dell'entropia pur avendo una connotazione negativa, è comunque indispensabile per la formazione di organismi viventi la cui esistenza è basata sul metabolismo e quindi sul fatto di essere "termostatati" a una assegnata temperatura. In altri termini, siccome l'aumento di entropia equivale a una dissipazione di calore, l'energia attinta da un organismo attraverso gli alimenti viene in parte dissipata in calore, il quale garantisce un equilibrio termico a una temperatura assegnata.
Si potrebbe poi obiettare che un organismo vivente non è un sistema isolato in quanto scambia energia con l'ambiente, per cui non è applicabile il secondo principio della termodinamica. Tuttavia, per un siffatto organismo avviene sempre un "usura" fisicamente spiegabile attraverso un aumento dell'entropia. Ne segue che malattia e invecchiamento sono conseguenze del secondo principio. Per quanto detto in precedenza, l'incremento di entropia è di carattere statistico, per cui si può idealmente assistere a un decremento di tale grandezza. E qui interviene, appunto, la nozione di sintropia.

Dopo tutta questa lunga introduzione, ci si può chiedere: "F. riesce a determinare una riduzione dell'entropia di Thor?" Si noti che se la risposta è affermativa, ciò equivale alla realizzazione di "time reversal", nel senso che il sistema dinamico viene riportato "indietro nel tempo" in una configurazione in cui la malattia o non esisteva (guarigione) o era ancora all'inizio.

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