Galileo Giornale di scienza e problemi globali

Diavolo di un dispositivo

Il famoso esperimento mentale di James Clerk Maxwell diventa realtà. O almeno ispira la realtà. Quella messa a punto nei laboratori dell'Università di Edimburgo da David Leigh che, ispirandosi al diavoletto, ha realizzato un motore microscopico, una macchina molecolare che riesce a portare un sistema chimico lontano dal suo punto di equilibrio. Proprio come faceva il diavoletto del fisico scozzese: a guardia della porta che separava due stanze riempite di gas, la creatura immaginaria riusciva a separare le molecole veloci da quelle che si muovevano lentamente e a indirizzarle nelle due stanze. In questo modo, fra le due stanze si creava una differenza di temperatura sempre maggiore e quindi il sistema accumulava energia potenziale senza averne spesa (non contando cioè il lavoro del diavoletto).

Nella realtà però le cose non funzionano così. La seconda legge della termodinamica ci dice che i sistemi tendono all'equilibrio. E anche il dispositivo creato da Leigh, descritto su Nature e denominato Rotaxane, deve sottostare a questo principio e ha bisogno di energia per funzionare, più precisamente di luce. Si tratta di una molecola circolare che, come un peso su un bilanciere, si muove fra un capo a un altro di un asse. Se lasciato a se stesso il sistema produce un movimento costante fra le due estremità (A e B). Leigh, però, ha modificato il meccanismo in modo che, se colpito dalla luce, l'asse si deforma impedendo alla molecola circolare che si trova in A di raggiungere B.

Eseguendo l'esperimento su un insieme di miliardi di questi motori, in pochi minuti, il ricercatore ha visto che la proporzione di molecole che si trovavano in A e in B era passata da 50 e 50 a 70 e 30, proprio come se il demone di Maxwell si fosse messo sul bilanciere a spingere i pesi tutti da una parte. “Contrariamente alle altre macchine molecolari artificiali, Roxatane consente di guidare un sistema chimico lontano dall'equilibrio”, ha sottolineato Leigh.

Secondo Stuart Rowan, un ricercatore della Western Reserve University of Cleveland, “in natura esistono molti processi del genere. Per esempio, gli ioni che fluiscono dentro e fuori le cellule operano proprio contro l'equilibrio”. E infatti Leigh sta pensano di costruire un sistema di pompe simile a quello che regola il passaggio degli ioni nella membrana cellulare. (l.g.)

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  Lo “stress” è legato alle fantasie sul futuro: anche se in un dato momento proviamo un grande disagio, non ci sentiamo molto stressati a meno di non immaginare che il disagio si protrarrà nel tempo. Tre milioni di anni fa, i nostri antenati erano in competizione con altri animali selvatici nella savana africana. Essi sopravvissero perché ereditarono una risposta di “combattimento o fuga” che li aiutava ad affrontare l’emergenza con azioni tempestive in caso di minaccia, e perché svilupparono la capacità di pensare al passato, immaginare il futuro e pianificare azioni di conseguenza. Mentre questi sistemi, presi singolarmente, contribuivano in maniera efficace al miglioramento della sopravvivenza, operando insieme sono diventati una fonte di stress continuo. Fortunatamente molte culture umane hanno finito col trovare dei modi per allenare la mente a sospendere questa costante pianificazione della sopravvivenza, astrarsi dal flusso di pensieri e assaporare il momento presente. Questa conferenza esplorerà i modi in cui la scienza moderna sta adattando queste tecniche antiche per alleviare lo stress del mondo moderno.

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