Due secoli di fisica costruita su un terreno instabile.
Per oltre 200 anni, la termodinamica ha spiegato perché i motori funzionano e i frigoriferi si raffreddano. Si collega alla vita di tutti i giorni perché è iniziato come uno strumento di ingegneria. Le persone volevano massimizzare l’efficienza termica. Semplice. Ma i calcoli sottostanti non sono mai stati del tutto rigorosi.
Ora le cose cambiano.
Bryan Roberts della London School of Economics sta ricostruendo la teoria. Sta abbandonando i metodi tradizionali. Utilizza invece i pesanti meccanismi della teoria quantistica dei campi. È una partenza. Uno audace.
Ci sono due livelli nella terminamica”, afferma.
Roberts divide il mondo in accessibile e inaccessibile. Pensa al pistone di un motore. Puoi prenderlo. Muovilo. Questo è lavoro. Manipolazione vera e tangibile. Poi c’è il caldo. Energia persa. Il calore è difficile da definire. Non puoi tenerlo come una chiave inglese. Roberts chiama questa energia nascosta.
I libri di testo standard trattano il lavoro e il calore alla pari. Basta riassumerli. Roberts non è d’accordo. Vede la gerarchia.
Inserisci la teoria di Gauge.
Immaginate delle biglie che rotolano su un pavimento. Sembrano identici. Gusci bianchi identici. Ma nel profondo, ogni biglia racchiude un colore unico. Non puoi vedere il colore. Puoi solo guardare il tiro.
Roberts mappa la termodinamica esattamente in questo modo. Il movimento visibile? Questo è lo spazio osservabile. I colori nascosti? Lo spazio bundle. L’uno proietta sull’altro. Come un’ombra che rivela la forma dell’oggetto che la proietta.
Questo è importante.
Temperatura ed entropia? Non sono più concetti vaghi. Roberts li definisce attraverso questa proiezione geometrica. Funziona per i motori delle auto. Funziona anche con i buchi neri. Un’applicazione più agevole delle regole dove prima non esistevano.
Sembra pura matematica astratta?
Forse non per molto. Gli esperimenti con le giunzioni molecolari lo suggeriscono già. Suggeriscono una versione termodinamica dell’effetto Aharonov-Bohm. Nella meccanica quantistica, le particelle cariche percepiscono campi magnetici nascosti con cui teoricamente non dovrebbero interagire. Il calore potrebbe fare qualcosa di simile. Variabili nascoste che si manifestano nella realtà fisica.
Roberts lo presentò in una conferenza a Irvine il 16 giugno. La reazione fu positiva. Lucas Céleri dell’Università Federale di Goiás in Brasile pensa che l’idea sia bellissima.
Si preoccupa della termodinamica quantistica. Le definizioni sono confuse. Troppe versioni di “lavoro” e “calore” circolano in giro. La teoria di Gauge potrebbe finalmente imporre l’ordine. Céleri e la sua squadra stanno già vedendo i risultati. I risultati quantistici standard corrispondono al nuovo modello.
Resta la vera prova.
Relatività speciale. Le regole di Einstein. Unirli alla termodinamica è notoriamente difficile. Problemi di matematica classica. Céleri sospetta che le strutture di misura svolgano meglio il lavoro. La matematica si adatta alla fisica.
Oppure no.
Il tempo dirà se le ombre possono spiegare la luce.
