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Attività fisica, invecchiamento e meccanica quantistica

Esiste una teoria secondo cui il muscolo cardiaco di un organismo vivente Ω è programmato per un assegnato numero di battiti. Tale programmazione determina univocamente la durata T della vita di Ω. Denotando con N il predetto numero, possiamo definire una frequenza media denominata ritmo cardiaco:

Si noti che non conosciamo N, ma possiamo comunque misurare la frequenza e quindi il periodo

Matematicamente, ciò è una stima grossolana giacché la media temporale è in realtà una media integrale:

Alternativamente, assumendo che la distribuzione temporale dei battiti cardiaci sia un processo ergodico, possiamo sostituire la media temporale con la media statistica:

In ogni caso, supponendo di misurare il periodo τ possiamo esprimere la durata della vita di Ω nel modo seguente:

Da tale relazione vediamo che la grandezza τ esegue un campionamento dell'intervallo temporale [0,T] in intervallini di ampiezza τ. Ciò suggerisce di reinterpretare quest'ultima grandezza alla stregua di una costante di tempo relativa ai processi biologici che determinano la «lunghezza» della vita.

La domanda che ci poniamo ora è: «Cosa succede a livello quantistico?» La questione è ben posta, giacché in ultima istanza un qualunque organismo vivente è costituito da "oggetti quantistici". Una risposta sensata invoca inevitabilmente la relazione di indeterminazione tempo-energia

per cui al diminuire di τ (i.e. all'aumentare della frequenza cardiaca) si verificano notevoli fluttuazione dell'energia relativa ai processi quantistici soggiacenti tutti e soli i processi biologici coinvolti con il processo di invecchiamento. Dal momento che Ω pur non essendo un sistema termodinamicamente isolato, è comunque una struttura dissipativa, si verifica un inevitabile incremento di entropia e quindi, del processo di invecchiamento.

Tale conclusione è corroborata a scala biologica: un incremento dell'attività fisica (e quindi, della frequenza cardiaca) implica un maggior consumo di ossigeno in quanto viene utilizzato per compiere lavoro meccanico (contrazione muscolare => spostamento), con una invitabile produzione di "prodotti di scarto", quali i radicali liberi dell'ossigeno (ROS) che secondo alcune teorie, favoriscono il processo di invecchiamento.

Tags: attività fisica, invecchiamento, relazione di indeterminanzione tempo-energia