L’entropia e la vita

Nel suo libro Che cos’è la vita?, Erwin Schrödinger offre una visione rivoluzionaria, collegando la vita a un concetto fondamentale della fisica: l’entropia. Gli organismi viventi si distinguono per la loro capacità di mantenere un ordine interno straordinario, con cellule organizzate, metabolismi coordinati e un’omeostasi che regola parametri vitali. Questo ordine, però, non è scontato. La Seconda Legge della Termodinamica stabilisce che ogni sistema tende al disordine, aumentando l’entropia complessiva. Un organismo, se isolato, si degraderebbe rapidamente, raggiungendo l’equilibrio termodinamico, ovvero la morte.

L’entropia, introdotta da Rudolf Clausius, misura il disordine di un sistema. Un cristallo perfetto ha bassa entropia, un gas sparso ne ha molta. Nei processi reali, l’entropia aumenta: il calore passa dal caldo al freddo, le strutture si degradano senza energia esterna. Per un organismo, esistere significa produrre entropia positiva, attraverso processi metabolici che generano calore e scarti. Senza intervento, questo porterebbe al collasso, con le molecole vitali che si disgregano in uno stato di massimo disordine, coincidente con la decomposizione.

Come fa, allora, la vita a persistere? Schrödinger propone una risposta elegante: gli organismi si nutrono di entropia negativa, o negentropia, termine poi coniato da Léon Brillouin. Estraggono ordine dall’ambiente, assumendo energia e materia organizzate. Gli animali consumano cibo ricco di energia chimica, le piante catturano luce solare e composti semplici. Questa energia mantiene le strutture cellulari e le funzioni vitali, mentre l’organismo restituisce all’ambiente materia degradata – calore, anidride carbonica, scarti – con entropia più alta. L’aumento di disordine esportato è maggiore dell’ordine mantenuto internamente, rispettando la Seconda Legge: l’entropia totale di organismo e ambiente cresce sempre.

La vita, quindi, è un’isola di ordine in un universo che tende al caos. Non è un sistema statico, ma dinamico, attraversato da un flusso continuo di energia e materia. Senza questo flusso, l’organismo collasserebbe. Le piante, ad esempio, usano la fotosintesi per convertire luce in zuccheri, mentre gli animali trasformano il cibo in energia per muscoli e organi. In entrambi i casi, l’ordine interno è preservato a spese di un maggiore disordine esterno, come il calore disperso.

Questo concetto si estende all’universo. La Seconda Legge prevede che un sistema isolato evolva verso la morte termica, uno stato di massimo disordine dove non accadono più eventi significativi. L’universo, se considerato isolato, potrebbe raggiungere questo equilibrio, con temperature uniformi e nessuna possibilità di lavoro utile. La vita, però, sfida localmente questa deriva. Gli organismi, pompando disordine nell’ambiente, mantengono la loro complessità, come un vortice che persiste in un fiume grazie al flusso dell’acqua.

La visione di Schrödinger non si limita alla biologia. Collegando la vita all’entropia, suggerisce che i processi vitali sono radicati nelle leggi fisiche. Il cristallo aperiodico, che anticipa il DNA, è un esempio di struttura ordinata che codifica informazione genetica, resistendo al disordine termico grazie a legami quantistici. La vita, in questa prospettiva, è un fenomeno fisico, non un mistero metafisico. È un sistema che sfrutta l’energia per mantenere l’ordine, contrastando temporaneamente la tendenza universale al caos.

Questa idea ha implicazioni profonde. La vita non viola le leggi della fisica, ma le usa in modo creativo, creando complessità in un cosmo incline al disordine. La capacità di estrarre negentropia rende gli organismi unici, trasformando energia grezza in strutture e funzioni sofisticate. La lotta contro l’entropia non è solo una caratteristica della vita, ma la sua essenza, un processo che permette alla complessità di emergere e persistere, anche se solo per un istante cosmico.