ORDINE, ENTROPIA,CAOS: LA LEZIONE DI UN NOBEL (3)

(Dove si comincia ad alzare il livello del contenuto)

E' notevole che questo nuovo tipo di comportamento appaia già in situazioni tipiche studiate nell'idrodinamica classica. L'esempio che è stato analizzato per primo da questo punto di vista è la cosiddetta "instabilità di Bénard". Consideriamo uno strato orizzontale di fluido tra due piani infiniti paralleli in un campo gravitazionale costante, e manteniamo il piano inferiore a temperatura T1, quello superiore a temperatura T2 con T1>T2. Per un valore sufficientemente grande del gradiente (T1-T2)/(T1+T2) lo stato di quiete diventa instabile ed inizia la convezione. La produzione di entropia cresce con la convezione, che fornisce un nuovo meccanismo di trasporto del calore. Inoltre lo stato del flusso, che compare al di là dell'instabilità, è uno stato di organizzazione se paragonato allo stato di quiete. Infatti un numero macroscopico di molecole deve muoversi in modo coerente in tempi macroscopici per realizzare questo pattern di flusso.
Abbiamo qua un buon esempio del fatto che il nonequilibrio può essere fonte di ordine... E' interessante notare che il principio di ordine di Boltzmann espresso dalla distribuzione canonica assegnerebbe probabilità 0 alla convezione di Bénard. Quando nuovi stati coerenti si verificano lontano dall'equilibrio, lo stesso concetto di probabilità, come implicato nel conteggio del numero di occorrenze, viene meno. Nel caso della convezione di Bénard possiamo immaginare che ci siano sempre piccole correnti convettive che appaiono come fluttuazioni dallo stato medio; ma sotto un certo valore critico del gradiente di temperatura, queste fluttuazioni sono smorzate e scompaiono. Invece sopra un certo valore critico alcune fluttuazioni sono amplificate e danno luogo ad una corrente macroscopica. Un nuovo ordine sopramolecolare compare, corrispondente di base ad una gigantesca fluttuazione stabilizzata da scambi di energia con l'ambiente esterno. Questo è l'ordine caratterizzato dal verificarsi di "strutture dissipative".

(Ilya Prigogine, Nobel Lecture, 8 December, 1977)