La filosofia dell'Entropia (14)
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- Sono da prendere in considerazione due fatti:
- 1) L'incremento della popolazione mondiale. Sono stati necessari 2 milioni di anni perché la popolazione umana raggiungesse il miliardo. Il secondo miliardo è stato raggiunto in soli cento anni. Il terzo miliardo è stato raggiunto in soli trenta anni dal 1930 al 1960. per arrivare al quarto miliardo di abitanti ci sono voluti soli quindici anni. Con l'incremento attuale del 1,7% la popolazione mondiale raddoppierà (8 miliardi) entro il 2015. e raddoppierà ancora (16 miliardi) entro il 2055.
- 2) Una sola nazione industrializzata consuma molta più energia di tutti i paesi non industrializzati (es. il consumo pro capite negli USA è equivalente a 10.500 chilogrammi di carbone all'anno, mentre ad Haiti il consumo pro capite è equivalente a 31 chilogrammi di carbone, la proporzione è di 339 a 1) e il numero dei paesi industrializzati tendenzialmente è in aumento.
- Questi due fatti provocano una crescita esponenziale del consumo energetico mondiale, il che lascia prevedere un sempre più rapido esaurimento della riserva mondiale di energia disponibile e l'approssimarsi di uno spartiacque entropico. Il petrolio, che è la principale fonte energetica dell'attuale ambiente, comincia a scarseggiare e la sua produzione diviene sempre più difficile e costosa richiedendo una tecnologia via via più complessa per l'estrazione a profondità sempre maggiori. Probabilmente il prossimo ambiente energetico sarà basato sull'energia atomica che è già in uso per una piccola fetta percentuale. Ma il suo costo è più elevato di quello del petrolio e già l'ammontare dei residui sia solidi che liquidi, fortemente radioattivi, ha raggiunto cifre elevatissime (370.000 metri cubi di rifiuti solidi radioattivi nel 1980, e previsti 600 milioni di litri di rifiuti liquidi nel 2000).
- Il futuro in una cultura entropica sembra risiedere in un uso molto più oculato delle risorse energetiche attuali ma, soprattutto, in un uso sempre più diffuso delle c.d. energie rinnovabili.
L’energia è la base di ogni attività economica.
L’attività economica rappresenta l’intervento dell’uomo nel ciclo ecologico, che consiste nel prelevare energia a bassa entropia, nel convertirla in servizi di durata temporanea e nello scartarla nuovamente nel ciclo biologico sotto forma di rifiuti e elevata entropia. Se la velocità di conversione è molto superiore rispetto al ciclo naturale di produzione e rinnovamento delle risorse da una parte si va incontro al loro esaurimento più o meno rapido, dall’altro lato si va verso un aumento esponenziale dei rifiuti.
A mano a mano che l’energia diventa meno disponibile, per il graduale esaurimento delle sue fonti, diviene più costoso procurarsela e trasformarla. L’esaurimento di un certo tipo di risorse energetiche porta allo spartiacque entropico, alla ricerca e allo sfruttamento di un altro tipo di energia a maggior costo. Questo aumento di costo dell’energia è la causa principale dell’inflazione.
L’aumento degli scarti o rifiuti, che il processo naturale di conversione non può assorbire e riciclare, crea un maggior disordine nell’ambiente e il loro stivaggio e riciclo procura un maggior costo a carico della società.
Maggiore è il costo dell’energia più capitali assorbe dal sistema sottraendoli agli altri settori dell’economia.
Più l’economia industriale si sviluppa, più aumentano gli stadi del processo di produzione e di distribuzione. In ogni stadio viene compiuto lavoro spendendo energia umana a meccanica. Solo una piccola parte di questa energia viene incorporata nel prodotto, mentre una gran parte viene dissipata. Quanto più numerosi sono gli stadi tanta più energia viene impiegata e persa (es. industria alimentare). Ciò comporta, oltre un maggiore costo a carico dell’individuo, delle istituzioni, della comunità e della società, anche un un sempre più rapido esaurimento delle fonti di energia, sottraendole alle generazioni future.
Tutto ciò richiede una revisione radicale dei sistemi produttivi in agricoltura, nell’industria, del sistema dei trasporti, nel sistema di formazione e informazione, nel sistema sanitario, nei sistemi urbanistici, ecc.
Fra i vari significati di potere quello che più ci interessa è quello considerato nel Diritto e nella Sociologia, inteso come capacità o possibilità di disposizione e di controllo di cose e di persone.
In Diritto il potere è sinonimo di sovranità, prerogativa dello Stato che la esprime nella funzione legislativa, in quella esecutiva e in quella giurisdizionale per mezzo di organi appositi.
In Sociologia il potere è la possibilità di un soggetto di determinare o condizionare il comportamento di altri soggetti che obbediscono o per libera adesione volontaria o per una qualsiasi forma di costrizione.
In campo sociologico Max Weber distingue il potere in tre tipi: quello a base legale o razionale se discende da disposizioni di legge; quello a base tradizionale che trae origine dalla valutazione di sacralità di usanze e di ordinamenti; quello a base carismatica che deriva dalle qualità personali, vere o presunte, di un soggetto, qualità che suscitano in altri ammirazione e devozione per la loro rarità ed eccezionalità.
La tendenza a conquistare il potere sembra connaturata nell’uomo. Comunemente si attribuisce questa tendenza al desiderio di emergere, di dominare, di prevalere, ecc. connesso all’istinto sessuale di trasmettere in via esclusiva i propri geni. Questo è vero in parte. Ma se consideriamo la questione da un altro punto di vista arriviamo ad una conclusione interessante.
L’uomo, come ogni altro essere costituito di atomi, è energia e, come essere vivente, è un trasformatore di energia. Per svilupparsi e per sopravvivere ha bisogno incessante di energia. L’istinto di sopravvivenza si esplica come tendenza ad impossessarsi di quanta più energia sia possibile catturare nel presente per l’uso personale ed ad assumere il controllo del suo flusso in previsione degli approvvigionamenti per il futuro.
Considerato sotto questo angolo visuale, il potere è disponibilità di risorse (energia) e controllo del loro flusso in modo da garantirsele anche per il futuro.
Il potere degli antichi imperi, in definitiva, si esplicava come rastrellamento di risorse da parte di un capo o di un popolo in un’area quanto più vasta possibile (espansionismo).
Il potere feudale si risolveva nell’impossessamento delle risorse (energia) prodotte in un territorio da parte di una élite (la nobiltà) parassitaria a danno di una maggioranza produttrice in posizione di subalternità e in condizione di povertà.
Il potere democratico è il controllo del flusso energetico da parte delle rappresentanze elettive di una maggioranza nel tentativo di una più equa distribuzione del flusso energetico fra le classi produttrici riducendo le rendite parassitarie.
Il potere sovrano degli Stati e i vari poteri delegati degli altri Enti Pubblici si esplicano attraverso il controllo dei vari trasformatori di energia (aziende e singoli produttori). Questo controllo avviene con le attività legislativa ed esecutiva e tramite i propri organi burocratici, attraverso una rete di regolamentazioni, di autorizzazioni, permessi, divieti, ecc. e attraverso lo strumento fiscale. In questo modo il flusso energetico viene regolato e dirottato in una direzione anziché in un’altra.
Questa è la natura del potere anche nei casi di dominio individuale di un soggetto sull’altro. Il controllo sull’altro individuo, più o meno manifestamente, è diretto a limitare o a regolare il suo consumo energetico oppure ad esigere che una parte dell’energia che egli trasforma si diriga a proprio favore.
- In conclusione, il potere è il possesso delle fonti energetiche o delle risorse (potere economico e finanziario) e/o il controllo del flusso energetico nel sistema sociale(potere politico). Grazie a questo possesso e/o a questo controllo un soggetto o un gruppo sociale o una Istituzione esercita un influsso su altri soggetti e/o su altri gruppi sociali o su altre istituzioni condizionandone direttamente o indirettamente la vita, il modo di essere e i comportamenti, guidando, distribuendo, ridistribuendo, indirizzando o distogliendo il flusso energetico.
- Ogni tecnologia è un trasformatore dell'energia ricavata dalla riserva dell'energia naturale. Nel corso di questa trasformazione l'energia scorre attraverso la cultura e il sistema umano, alla fine di questa linea di flusso l'energia viene eliminata in forma dissipata, non più disponibile per l' uso futuro. Quanto più estesa e complessa è la tecnologia, tanto maggiore è la quantità di energia che consuma. La tecnologia, come la vita, rappresenta un incremento di ordine in ambito ristretto, ma causa un disordine maggiore nel sistema naturale in aderenza alle previsioni della legge dell'entropia.
La storia obbedisce sicuramente alla legge dell'entropia come si può dimostrare osservando due dei periodi storici più importanti: il medioevo e l'era industriale divisi da un periodo di transizione (il Rinascimento). La causa principale di questo mutamento è che l'Europa occidentale tra il tredicesimo e il sedicesimo secolo dovette passare uno spartiacque entropico.
Il legno, la base energetica del sistema di vita medioevale, divenne sempre più scarso. La pressione demografica esacerbò ancora di più questa carenza e la ricerca successiva di alternative valide portò alla fine alla sostituzione del legno con il carbone. Il cambiamento da un ambiente energetico basato sul legno a un altro basato sul carbone modificò radicalmente tutto il modo di organizzare la vita nell'Europa occidentale. La transizione dal legno al carbone fu il fatto principale che provocò la fine dell'era medioevale e il sorgere della rivoluzione industriale.
- Nel quarto secolo il continente europeo era una distesa di fitte foreste che si estendeva dalle Alpi ai Carpazi. Il suolo era duro e pesante, il vecchio aratro romano non era abbastanza resistente per poter ararlo, così alla metà del sesto secolo i contadini slavi cominciarono ad usare un tipo di aratro più pesante provvisto di ruote e di due lame: una verticale per tagliare la linea del solco e un vomere orizzontale e un versoio per rovesciare le zolle. Questo nuovo tipo di aratro modificò tutta l'organizzazione della vita agricola. Per trainarlo occorrevano otto buoi e poiché individualmente nessun contadino possedeva tanti animali, si dovette metterli in cooperativa. Il nuovo aratro inoltre non era adatto per i piccoli appezzamenti, così favorì la costituzione grandi campi aperti, l'ulteriore disboscamento di chilometri e chilometri di bassopiano in prossimità dei fiumi. La pressione demografica oltre ad un disboscamento sempre più esteso portò anche ad un sistema di lavorazione a tre campi anziché a due col conseguente aumento di un terzo della produzione ma anche a un maggiore sfruttamento del terreno e a una maggiore accelerazione del processo entropico, incrementato anche dall'uso dei cavalli per il traino degli aratri trasversali col vantaggio di una velocità doppia nell'aratura ma con lo svantaggio di un più rapido processo entropico poiché i cavalli mangiano biada ed avena per produrre le quali occorse disboscare altri terreni. Le eccedenze agricole tra il nono e il dodicesimo secolo produssero un costante aumento della popolazione che a sua volta costituì incentivo a sfruttare a fondo il suolo agricolo e a disboscare altro terreno.
- La scarsità del legno causata dai disboscamenti e dall'incremento della domanda dello stesso sia usi civili, industriali, militari, cantieristici, che come combustibile portò intorno alla metà del quattordicesimo secolo allo spartiacque entropico.
- La risposta alla crisi energetica fu il carbone. Ma non fu una cosa semplice sostituire una base energetica con un'altra. Poiché le culture europee erano totalmente integrate in un'esistenza basata sul legno, la sua sostituzione richiese un radicale sconvolgimento di tutto un sistema di vita. Tutto ebbe inizio in Inghilterra nel tredicesimo secolo sotto il regno di Enrico II. I cittadini di Newcastle erano senza legna e morivano letteralmente di freddo. Il re diede il consenso di estrarre il carbone quale fonte di energia alternativa. A partire dal 1700 in Inghilterra e nei successivi 150 anni nel resto d'Europa occidentale il carbone cominciò a sostituire il legno come fonte energetica. Il passaggio alla nuova fonte energetica avvenne pagando uno scotto: l'estrazione e la lavorazione del carbone era molto più costosa della raccolta e lavorazione del legno secondo le previsioni della legge entropica per la quale qualsiasi ambiente successivo si basa su una forma di energia meno disponibile e quindi più costosa di quella dell'ambiente precedente. Per rendere disponibile la nuova fonte energetica si richiede una quantità di lavoro di gran lunga superiore a quella richiesta dal sistema precedente, ciò induce un nuovo sviluppo tecnologico. La macchina a vapore fu inventata proprio per l'estrazione del carbone, successivamente il suo uso fu esteso in tutti i settori produttivi dando inizio e contribuendo allo sviluppo del sistema industriale.
Ogni filosofo ha identificato solo una parte del mosaico della storia, da Platone ed Agostino a Vico, Hegel e Marx. Come nel caso del mosaico, tuttavia, il compito di mettere assieme tutti i pezzi separati è sempre difficile quando non si sa in precedenza che cosa rappresenti il mosaico.
La chiave per comprendere il mosaico della storia è la legge dell'entropia ed un proverbio: "la necessità aguzza l'ingegno". Quando le cose vanno bene e nei periodi di abbondanza delle risorse la gente non distrugge il proprio modo di vivere e non pensa ad effettuare cambiamenti radicali nei suoi rapporti con le cose. E' nei periodi di crisi e di scarsità delle risorse che l'uomo aguzza il suo ingegno per trovare nuove fonti energetiche, nuovi modi e nuova tecnologia per sfruttare le risorse. I grandi cambiamenti sostanziali della cultura umana sono avvenuti in seguito alla dissipazione delle risorse esistenti. Ciò significa che la storia procede secondo la seconda legge della termodinamica. Al verificarsi di ogni evento, una certa quantità di energia viene dissipata per sempre. Nel corso della storia si raggiungono "spartiacque" critici tutte le volte che gli aumenti di entropia accumulatasi provocano una variazione qualitativa nella fonte energetica dell'ambiente stesso. E' proprio in questi punti critici di transizione che il vecchio sistema d'azione diventa inefficace.
L'entropia dell'ambiente diventa tanto elevata che si verifica uno spostamento verso un nuovo ambiente energetico, accompagnato dalla creazione di un nuovo tipo di tecnologia e dalla formazione di nuove istituzioni sociali, economiche e politiche.
La legge dell'entropia ci dice che ognuno di questi passaggi qualitativi nell'ambiente è più difficile ed impegnativo di quello precedente per quanto riguarda la disponibilità di energia, perché ad ogni stadio successivo, la quantità di energia disponibile nel mondo si è dissipata a un livello sempre più basso. Il disordine totale nel mondo continua ad aumentare e la quantità di energia disponibile continua a diminuire. Poiché la sopravvivenza umana dipende dall'energia disponibile, questo significa necessariamente che la vita umana sta diventando sempre più difficile e che si rende necessaria una sempre maggiore quantità di lavoro per supplire all'inefficienza di un ambiente sempre più avaro. Non essendovi tempo sufficiente in un giorno perché gli esseri umani eseguano il lavoro in più richiesto dall'ambiente energetico più difficile, in ciascuno stadio della storia si devono mettere a punto tecnologie sempre più complesse per conservare un livello modesto di esistenza umana.
I sostenitori del modello newtoniano sostengono che tecnologie nuove e più raffinate continueranno a creare risorse sempre maggiori, sostituendo l'energia umana di scarso rendimento con energia non umana a maggiore rendimento, con il risultato di ridurre le difficoltà della vita umana. Il progresso consisterebbe in questo e spesso il progresso culturale è misurato in funzione dell'aumento dell'uso di energia non umana: l'uomo primitivo dedito alla caccia e alla raccolta doveva dipendere in buona parte dalla propria forza muscolare come fonte primaria di energia, pari all'incirca a una potenza di un decimo di cavallo vapore, mentre oggi l'americano medio ha a disposizione, grazie alla moderna tecnologia, una quantità di energia meccanica pari a migliaia di cavalli vapore. Dietro questo modo di pensare vi è il postulato che quanto maggiore è il flusso energetico tanto più efficiente è una società, tanto più la civiltà sta facendo progressi.
La nuova concezione entropica invece sostiene che ogni cosiddetto miglioramento dell'efficienza determinato da nuove tecnologie, messe a punto per accelerare il flusso energetico, non fa altro che affrettare il processo complessivo di dissipazione dell'energia e di disordine nel mondo. Ma accelerando il processo del flusso energetico si accorcia il periodo tra ogni nuovo spartiacque entropico. Sono stati necessari milioni di anni per esaurire l'ambiente in cui prosperavano le società dedite alla caccia e alla raccolta prima di dover compiere la transizione verso società agricole; sono stati necessari migliaia di anni prima che l'uomo dovesse passare da un ambiente agricolo a un ambiente industriale; in poche centinaia di anni l'uomo ha esaurito la base di risorse dell'ambiente industriale e oggi si trova di fronte a un nuovo spartiacque entropico.
L'applicazione di una quantità sempre maggiore di energia a disposizione di ogni individuo per permetterne la sopravvivenza non rappresenta un maggiore rendimento ma una più rapida accelerazione verso l'esaurimento dell'energia ancora disponibile.
La vita sembra contraddire la legge dell'entropia. Gli esseri viventi presentano un notevole livello di ordine. La stessa evoluzione sembra rappresentare il continuo accumulo di un ordine via via crescente a partire dal disordine. Quando un bambino cresce continua ad accumulare quantità maggiori di energia. In una pianta, in un animale i miliardi di cellule che li compongono sono ben organizzati. Con tutto ciò però la vita non sfugge alla legge dell'entropia: la piccola diminuzione locale di entropia rappresentata dalla costruzione dell'organismo è associata a un aumento molto maggiore dell'entropia nell'ambiente e nell'universo. Gli esseri viventi sono in grado di muoversi in direzione opposta a quella del processo entropico assorbendo energia libera dall'ambiente. Essi, come tutte le cose di questo mondo, tendono verso lo stato di equilibrio (la morte), per impedire questo assorbono energia libera mantenendosi in uno "stato stazionario" a spese dell'ambiente e a costo di un'enorme spreco di energia, come si può osservare nella catena alimentare. Il chimico G. Tyler Miller considera una catena alimentare semplicissima costituita da erba 6 cavallette 6 rane 6 trote 6 uomo. Le cavallette mangiano l'erba, le rane mangiano le cavallette, le trote mangiano le rane, l'uomo mangia le trote. Secondo la prima legge della termodinamica l'energia non viene mai perduta, ma secondo la seconda legge ad ogni stadio della catena alimentare l'energia disponibile viene ad essere trasformata in energia non disponibile e l'ambiente complessivo viene a trovarsi in disordine maggiore. Infatti ad ogni stadio vi è una perdita di energia: quando la preda viene divorata, dice Miller, circa 80-90% dell'energia consumata viene dissipata sotto varie forme e solo il 10-20% di quella ottenuta dall'animale divorato rimane nel tessuto del predatore per essere trasferita allo stadio successivo. Miller ha valutato quanti individui di ciascuna specie sono necessari per far sì che la specie del gradino superiore sopravviva: per nutrire in un anno un solo uomo occorrono 300 trote, una sola trota deve mangiare 90.000 rane, ciascuna rana deve mangiare 27 milioni di cavallette, che si cibano di 1000 tonnellate di erba. Quindi ogni organismo vivente conserva il proprio ordine solo a spese di un disordine molto maggiore nell' ambiente totale.
Quanto più elevata è la posizione che la specie occupa nella catena, tanto maggiore è il flusso di energia che scorre attraverso di essa e tanto maggiore è il disordine che viene creato nell'ambiente totale.
Ogni essere vivente è strutturato per catturare e trasformare energia, la selezione naturale favorisce quegli organismi che rendono massimo il flusso di energia attraverso il sistema fin quando vi è un eccesso di energia disponibile (fase di colonizzazione), quando invece l'energia disponibile comincia a scarseggiare per saturazione dell'ambiente per eccesso di esseri viventi consumatori, allora la selezione naturale favorisce gli organismi che usano un flusso di energia minore con maggiore efficienza (fase di climax). Ma allo stato dei fatti l'evoluzione disperde l'energia disponibile sul pianeta. L'evoluzione crea isole sempre più grandi di ordine a spese di mari sempre più grandi di disordine nel mondo.
Ma se si prende in considerazione il singolo organismo vivente la validità della legge dell'entropia è molto più evidente, infatti, esaurita la fase della crescita e dello sviluppo, l'organismo comincia ad essere interessato da un inesorabile ed inarrestabile processo di degradazione verso l'invecchiamento ed infine fino alla morte o stato di equilibrio.
- La legge dell'entropia ha maggiore importanza nella determinazione del tempo. Agostino ha scritto: "So che cosa è il tempo se nessuno me lo chiede, ma se tento di spiegarlo a chi me lo chiede, non lo so più". Nella fisica classica, nell'ambito della concezione meccanicistica del mondo, il tempo può scorrere in entrambe le direzioni. Dato che i principi newtoniani si basano sulla matematica, qualsiasi variazione nella materia in movimento deve essere teoricamente reversibile e il tempo può essere rappresentato tanto con il simbolo +t che con il simbolo -t. Ma le cose non stanno così: l'acqua che cade da una cascata scorre nell'unica direzione dall'alto verso il basso ed è impossibile che scorra nel senso inverso dal basso verso l'alto, il suo movimento è irreversibile in ottemperanza alla seconda legge della termodinamica.
- Anche il tempo scorre in un'unica direzione ed è impossibile che torni indietro, è irreversibile. La direzione in avanti di scorrimento del tempo E' UNA FUNZIONE DELLA VARIAZIONE DI ENTROPIA. Il tempo riflette la variazione di energia da uno stato di concentrazione a uno stato di diffusione o da uno stato di ordine a uno stato di sempre maggiore disordine.
- Il tempo scorre in avanti perché l'energia stessa si sposta sempre da uno stato di disponibilità a uno stato di non disponibilità. Noi abbiamo la percezione del passare del tempo perché la nostra coscienza registra continuamente la variazione di entropia che avviene nel mondo attorno a noi: vediamo i nostri familiari e i nostri amici diventare vecchi e morire, vediamo che il mondo attorno a noi si modifica continuamente e che ogni cosa degrada. Ci accorgiamo del tempo che passa dalla successione degli eventi che avvengono uno dopo l'altro. Ma ogni volta che in qualsiasi parte del mondo si verifica un evento viene spesa energia e aumenta l'entropia totale.
La freccia del Tempo
- Il modello del mondo basato sulla meccanica newtoniana ha dato l'illusione che il tempo nel mondo sia un processo autonomo indipendente dai meccanismi della natura e Locke sosteneva che qualunque cosa in natura era sprecata fino a quando l'uomo non ne prendeva possesso e la trasformava in un'altra utilizzabile e che quanto più velocemente la natura veniva trasformata, tanto maggiore sarebbe stato il progresso e tanto maggiore il tempo risparmiato.
- Questa concezione del tempo è completamente capovolta, nella concezione entropica il tempo può esistere solo fino a quando vi è energia disponibile per eseguire un lavoro. La quantità di tempo reale utilizzata è un indice diretto della quantità di energia consumata. Poiché l'universo ha sempre meno energia disponibile, si possono verificare sempre meno eventi, il che significa che è disponibile sempre meno tempo reale. Alla fine quando verrà raggiunto lo stato di equilibrio finale della morte per calore non si verificherà più niente. Quindi quanto più velocemente viene consumata l'energia del mondo, tanto minore è il numero degli eventi possibili che si possono verificare e, di conseguenza, minore è il tempo che rimane a disposizione nel mondo. Non risparmiamo tempo consumando quantità maggiori di energia, al contrario, quanta più è l'energia consumata, tanto maggiore è il tempo che utilizziamo e tanto minore è il tempo che rimane disponibile.
- Lo scienziato Benjamin Thompson fu il primo nel 1854 a trarre implicazioni cosmologiche dalla seconda legge affermando che per la legge dell'entropia "...la Terra in un periodo limitato di tempo, nel passato, deve essere stata e, in un periodo limitato di tempo, nel futuro, dovrà essere ancora, inadatta come dimora dell'uomo, quale si presenta ora, ..."
- Nel 1856, Helmholtz formulò la sua teoria della "morte per calore" nella quale si afferma che l'universo si sta gradualmente degradando e alla fine raggiungerà il punto di massima entropia o morte per calore, quando tutta l'energia disponibile sarà stata spesa e non vi sarà più alcuna attività.
- Oggi la teoria più comunemente accettata sull'origine e sullo sviluppo dell'universo è la teoria del "Big Bang". Ideata per la prima volta da Canon George Lemaître, la teoria del Big Bang parte dall'ipotesi che l'universo abbia avuto inizio con l'esplosione di una sorgente di energia spaventosamente densa. Non appena questa energia densa prese ad espandersi verso l'esterno, cominciò a rallentare, formando galassie, le stelle e i pianeti. Poiché l'energia continua ad espandersi e diventa sempre più diffusa, essa perde sempre più il suo ordine e alla fine raggiungerà un punto di massima entropia o lo stato di equilibrio finale della morte per calore.
- La teoria del Big Bang coincide con la prima e la seconda legge della termodinamica. Essa afferma che l'universo ha avuto inizio nell'ordine completo e da allora va senza posa verso uno stato di sempre maggiore disordine.
- Una prima prova della teoria del Big Bang e della legge dell'entropia è costituita dall'osservazione delle sorgenti radio nel corso della quale si è constatato che vi sono state molte più sorgenti radio nel remoto passato di quante ve ne siano ora. La stessa osservazione vale per le quasar che erano molto più numerose in passato di quante ve ne siano oggi. Un'ultima prova è data dalla "radiazione termica universale di fondo".
- La legge dell'entropia è la conseguenza delle prime due leggi della termodinamica:
1a legge: la variazione di energia interna di un sistema è pari alla somma del lavoro e del calore assorbiti dall'esterno. Es. dato un sistema, il valore della sua energia interna tende a conservarsi immutato, una sua eventuale variazione non avviene per creazione di nuova energia o per distruzione di parte dell'energia posseduta, ma per scambio di energia sotto forma di calore o di lavoro con un altro sistema.
La prima legge equivale alla seguente affermazione: ogni sistema possiede un'energia interna che dipende soltanto dallo stato e che può trasformarsi in calore prodotto (o assorbito) e in lavoro fatto (o subito). In definitiva la 1a legge fissa l'equivalenza fra calore e lavoro e stabilisce che in ogni stadio di una trasformazione l'energia totale si deve conservare, ciò equivale a dichiarare l'impossibilità del "moto perpetuo" nel quale sarebbe possibile produrre lavoro senza consumo di energia.
2a legge: la trasformazione dell'energia da una forma all'altra avviene in una sola direzione, cioè il processo non è totalmente reversibile. Es. l'esperienza insegna che mentre è possibile trasformare integralmente lavoro in calore, la trasformazione inversa di calore in lavoro è soggetta a limitazioni ben definite: se un lavoro di quantità Q viene trasformato in calore di quantità K, per riottenere la quantità Q di lavoro non è sufficiente la quantità K di calore ma è necessaria una quantità di calore pari a K + K'; l'esperienza insegna pure che il calore passa per conduzione da un corpo A a temperatura più elevata ad un corpo B a temperatura più bassa, non è possibile trovare un dispositivo che faccia passare il calore da B ad A ripristinando alla fine della trasformazione le sue esatte condizioni iniziali (postulato di Clausius). (da Enc. Europea, voce Termodinamica).
- La legge dell' ENTROPIA che consegue da queste due leggi dice che ogni volta che l'energia viene trasformata da uno stato in un altro una parte di essa non è più utilizzabile per eseguire in futuro lavoro di un certo tipo.
- L'ENTROPIA è LA MISURA della quantità di energia che NON E' PIU' POSSIBILE CONVERTIRE IN LAVORO.
- Il termine è stato coniato dal fisico tedesco Rudolf Clausius nel 1868 ma il principio che ne sta alla base era stato riconosciuto quarant'anni prima da un giovane ufficiale dell'esercito francese, Sadi Carnot, che cercava di comprendere i principio di funzionamento di un motore a vapore. Egli scoprì che il motore funzionava perché una parte del sistema era molto fredda e l'altra parte molto calda. in altre parole per poter trasformare energia in lavoro, vi deve essere una differenza nella concentrazione di energia in diverse parti di un sistema. Si ottiene lavoro allorché l'energia si trasferisce da un livello più alto di concentrazione a un livello più basso. Ogni qualvolta l'energia si trasferisce da un livello all'altro resta disponibile una minore quantità di energia per eseguire lavoro in una occasione successiva. Es. l'acqua che da un bacino superiore cade in uno inferiore: quando l'acqua si trova nel bacino superiore è in uno STATO DI ENERGIA DISPONIBILE e rappresenta energia utilizzabile per un lavoro, quando invece si trova nel bacino inferiore è in uno STATO DI ENERGIA NON DISPONIBILE o di ENERGIA VINCOLATA e rappresenta energia non più utilizzabile per un lavoro.
- Un aumento di entropia significa una diminuzione di energia disponibile. Questa energia non disponibile è ciò che generalmente si chiama INQUINAMENTO. Esso è la misura dell'energia non disponibile presente in un sistema, è in sostanza un altro nome dell'ENTROPIA.
- In un sistema chiuso la differenza tra i livelli di energia tende sempre ad annullarsi fino a uno stato di equilibrio. Lo stato di equilibrio è lo stato in cui l'entropia ha raggiunto il massimo, in cui non vi è più energia libera disponibile per eseguire un altro lavoro. Nel mondo l'entropia tende sempre verso un massimo.
- Sulla Terra vi sono due fonti di energia disponibile: a) le risorse terrestri, b) l'energia irradiata dal sole.
a) le risorse terrestri sono di due tipi: 1) quelle rinnovabili in tempi a misura d'uomo, 2) quelle rinnovabili soltanto in tempi geologici che, dal punto di vista dell'uomo, devono essere considerate non rinnovabili. Le risorse terrestri a bassa entropia possono essere classificate in energia e materia.
b) L'energia del sole degrada ogni secondo che passa, ma ai fini umani può ritenersi una fonte illimitata in quanto la sua entropia raggiungerà un massimo molto tempo dopo che le risorse disponibili sulla Terra saranno finite e con esse la vita stessa. Ma se l'energia solare è praticamente illimitata nella quantità totale, è rigorosamente limitata nella velocità e nel modo in cui arriva sulla Terra.
- Entrambe, quindi, le fonti di energia, quella terrestre e quella solare sono limitate.
- Ogni volta che si accende una sigaretta, l'energia disponibile nel mondo diminuisce. Naturalmente è possibile capovolgere il processo entropico in un sistema isolato di tempo e di spazio, ma solo utilizzando altra energia nel processo e quindi aumentando l'entropia totale dell'ambiente.
- Un modo di ridurre l'entropia è il riciclaggio, che sarà essenziale per la sopravvivenza economica del pianeta nel futuro, ma un riciclaggio prossimo al 100% è assolutamente impossibile. Oggi, per es., l'efficienza di riciclaggio dei metalli è in media del 30%, e c'è da considerare pure che per il riciclaggio è necessario utilizzare nuova energia per la raccolta, per il trasporto e la lavorazione dei materiali ciò che aumenta l'entropia totale dell'ambiente.
- Un punto fermo è che sulla Terra l'entropia della materia è in continuo aumento e alla fine raggiungerà un massimo, questo perché la Terra è un sistema chiuso in rapporto all'universo, cioè scambia energia ma non materia con l'ambiente circostante ad eccezione di qualche meteorite occasionale. Il patrimonio fisso di materia terrestre costituito dalla crosta terrestre si sta continuamente dissipando: le montagne sono soggette a disgregazione e il suolo superficiale viene spazzato via ogni secondo. Questo è il motivo per cui a lungo termine le risorse rinnovabili sono in realtà NON RINNOVABILI.
- La vita e la morte di nuovi organismi aumenta l'entropia sulla Terra e questo significa che esiste una quantità sempre minore di materia disponibile per il dispiegarsi della vita in futuro.
- Anche il suolo agricolo, al pari di qualsiasi altra cosa, fa parte del flusso entropico. Esso ha origine dalle formazioni rocciose e dal deposito di sostanze organiche: molta parte di esso finisce dispersa sotto forma di polvere nel vento o come fango trascinato in mare dalle acque. L'entropia del suolo superficiale è un fenomeno ricorrente e assolutamente reale, anche per esaurimento delle sostanze minerali e organiche contenute in esso. E vero che la materia torna in ciclo (prima legge), ma è anche vero che ad ogni passaggio di stato una parte di essa degrada ed esce fuori dal ciclo (seconda legge); il riciclo non raggiunge mai il 100% ma una misura molto minore.
- L'entropia in un sistema isolato è anche passaggio da uno stato ordinato a uno stato disordinato. Lo stato di massima entropia è anche lo stato di maggiore disordine. Questo concorda con l'esperienza quotidiana: le cose lasciate a sé stesse tendono ad andare verso stati sempre più disordinati, per riportare le stesse cose in uno stato di ordine è necessario utilizzare nuova energia. Ciò significa che ogni diminuzione localizzata di entropia dall'uomo o da una macchina è accompagnata da un aumento ancora maggiore di entropia dell'ambiente.
Filosofia dell'Entropia
- Entropia: degrado dato di fatto che investe ogni cosa
- Entropia: concetto
- Entropia: concezioni storiche del Mondo
- Entropia: legge
- Entropia: la cosmologia
- Entropia: il Tempo
- Entropia: la Vita
- Entropia: la Storia
- Entropia: gli ultimi spartiacque energetici
- Entropia: la Tecnologia
- Entropia e Potere
- Entropia e Istituzioni
- Entropia: l'Economia
- Entropia: la crisi energetica e prospettive future