La direzione del tempo sembra ovvia, ma nei materiali disordinati come il vetro e la plastica i cambiamenti molecolari possono essere reversibili. Tuttavia, l’invecchiamento dei materiali rimane inevitabile.
La direzione del tempo sembra piuttosto ovvia; va dal passato verso il futuro, anche se il motivo per cui è così non è chiaro. Questa freccia del tempo è stata collegata all’entropia, la misura del disordine di un sistema. Nel tempo, in un sistema isolato, l’entropia aumenta sempre. Questo processo è irreversibile. Si applica all’invecchiamento che tutto subisce, o a un uovo che rotola dal bancone e si rompe. Ma da una certa prospettiva, ci sono materiali che sfidano questo comportamento. E sono molto comuni: vetri e plastica.
Questi materiali sono costituiti da grovigli di molecole, di solito distribuite casualmente. Anche come solidi, le molecole costituenti si muovono, anche se è un processo incredibilmente lento. Le molecole cercano sempre lo stato energetico più favorevole, e questo processo cambia le proprietà del materiale nel tempo. Per il vetro di una finestra, ci vorrebbero miliardi di anni.
Per osservare questo processo dal punto di vista del materiale, i ricercatori utilizzano il “tempo del materiale” – l’orologio interno che ticchetta all’interno della sostanza in questione. Questo dipende da quanto velocemente le molecole all’interno del materiale si riorganizzano, il che significa che è possibile avere un materiale con un tempo di materiale molto lungo. Tuttavia, globalmente la freccia del tempo punta verso il futuro. Tutto invecchia.
Le misurazioni del tempo del materiale sono tutt’altro che facili. I ricercatori hanno creato un’apparecchiatura per studiare il movimento molecolare in un campione di vetro, e sono stati utilizzati metodi statistici per stabilire le fluttuazioni nel tempo. Analizzando i risultati, il team ha scoperto che queste fluttuazioni molecolari sono reversibili nel tempo. Ciò significa che avrebbero lo stesso aspetto sia guardando avanti che all’indietro nel tempo.
“Tuttavia, ciò non significa che l’invecchiamento dei materiali possa essere invertito”, ha detto l’autore principale Till Böhmer, della Technical University of Darmstadt, in una statement.
Quindi, i piccoli movimenti molecolari non influenzano l’invecchiamento dell’intero sistema. Si scuotono e si muovono senza influire sul tempo del materiale. Per quanto riguarda quella freccia del tempo, nei vetri e nella plastica, i cambiamenti molecolari potrebbero andare all’indietro o in avanti. La direzione della freccia del tempo dal punto di vista molecolare è irrilevante. Ma nel complesso, il vetro invecchia comunque.
“Questo ci lascia con una montagna di domande senza risposta”, ha aggiunto il co-autore Prof. Thomas Blochowicz.
La reversibilità deriva da leggi fisiche che sono reversibili? In che modo il tempo del materiale è diverso in materiali diversi? Questa scoperta si applica a tutti i materiali disordinati come sospetta il team? Queste sono le domande a cui la ricerca futura deve ora trovare risposta.
Lo studio è pubblicato su Nature Physics.
