L'Universo si espande da quasi 14 miliardi di anni, e con esso cresce la sua entropia totale – una misura del disordine. Questo sembra naturale: il secondo principio della termodinamica afferma che l'entropia in un sistema isolato non diminuisce. Tuttavia, in un nuovo lavoro pubblicato su Physical Review D, la fisica e matematica Ginestra Bianconi della Queen Mary University di Londra propone una nuova prospettiva su questo problema. Secondo la sua teoria "Gravity from Entropy" (GfE), l'entropia per unità di volume può persino diminuire, aprendo un percorso inaspettato alla nascita delle strutture cosmiche.
L'idea di Bianconi consiste nell'ottenere la gravità dall'azione entropica. Lei considera lo spaziotempo e la materia su un piano di parità, utilizzando la Geometric Quantum Relative Entropy (GQRE). Questa è una misura della differenza tra la metrica dello spaziotempo reale e la "metrica indotta dalla materia". La gravità qui emerge non come una forza fondamentale, ma come una conseguenza dell'interazione informativa tra geometria e materia. Nel limite di basse energie e piccole curvature, la teoria si riduce fluidamente alle equazioni classiche di Einstein, ma aggiunge sfumature importanti.
Recentemente, Bianconi e colleghi hanno approfondito la termodinamica di questo modello. Hanno dimostrato che gli universi nell'ambito della GfE ammettono una descrizione termica: emergono localmente temperature e pressioni che obbediscono al primo principio della termodinamica. L'entropia totale di tali universi non diminuisce nel tempo – in pieno accordo con il secondo principio. Allo stesso tempo, l'entropia relativa GQRE per unità di volume non cresce, il che è naturale per una grandezza relativa. Tuttavia, il volume totale dell'Universo in espansione aumenta, e questo permette di riconciliare la crescita globale dell'entropia con l'emergere locale dell'ordine: galassie, stelle, strutture complesse.
Immaginate l'Universo primordiale: caldo, denso, quasi omogeneo. Man mano che si espande, lo spazio si allunga, la temperatura diminuisce. Nella visione classica, l'entropia per volume comovente rimane approssimativamente costante (come nell'espansione adiabatica di un gas), ma quella totale cresce a causa di processi irreversibili: la formazione di stelle, buchi neri, la dissipazione. La nuova teoria aggiunge che l'interazione gravitazionale stessa ha natura entropica. Questo fornisce un termine dinamico efficace per l'energia oscura, che dipende da un campo G ausiliario e rimane positivo, aiutando a spiegare l'espansione accelerata dell'Universo senza taratura dei parametri.
La teoria è ancora giovane e richiede ulteriori verifiche, inclusa la quantizzazione e il confronto con le osservazioni. Ma già offre un elegante ponte tra termodinamica, gravità e cosmologia. Invece di vedere nell'entropia solo un inevitabile cammino verso la morte termica, scopriamo in essa un meccanismo che permette all'Universo di "auto-organizzarsi" sullo sfondo della crescita generale del disordine.
Il lavoro di Bianconi ci ricorda quanto profondamente siano intrecciati informazione, geometria e fisica. Forse, proprio attraverso l'entropia, un giorno comprenderemo perché lo spaziotempo si comporta in un modo piuttosto che in un altro, e come dal caos del Big Bang nasca la complessità che osserviamo. Non si tratta di una rivoluzione che smentisce Einstein, ma di uno sviluppo naturale delle idee, che ci invita a guardare vecchie domande da una nuova angolazione. E mentre gli astronomi studiano galassie lontane, i teorici continuano a cercare quei "mattoni" informativi di cui la gravità è costruita.
