Hai sempre le mani e i piedi freddi? Beh... Il freddo non esiste

Ciao, sono Giovanni.

Una volta al mese, di lunedì, nella Voce del Kolibrì troverai una nuova serie di articoli scritti da me al posto di quelli di Elena. Quattro numeri, da qui a dicembre, poi ricominciamo con il 2027.

Qui non ti do consigli su come stare meglio ma ti porterò alla scoperta affascinante di molti aspetti scientifici che ti circondano ogni giorno (e forse non te ne accorgi) alla luce delle migliori prove scientifiche che abbiamo ad oggi.

Inizieremo parlando delle cose che hai in casa. Sono più strane di come sembrano e per accorgersene non serve niente, nemmeno alzarsi dalla sedia.

Comincio da una cosa che ti succede da anni e che quasi nessuno ti ha mai spiegato in questo modo scommetto.

LA MERAVIGLIA NASCOSTA NELLE COSE
numero 1 di 4

È mattina. Sei in bagno e ti levi le ciabatte. Metti giù i piedi, tocchi le piastrelle e reagisci con un piccolo salto. Anche se siamo a fine agosto te lo fanno fare lo stesso, forse, figuriamoci in pieno inverno.
Poi sposti il piede di venti centimetri, sul tappetino. Quella reazione non c’è più.

Piastrelle e tappetino hanno passato la notte nella stessa stanza, dentro la stessa aria, per otto ore. Dopo otto ore sono alla stessa temperatura. Non possono essere altrimenti e tra poco vedrai perché.

Eppure uno “ti gela” e l’altro no. Perché?

Prima di andare avanti ti dico cosa non troverai qui sotto.
Non ti dirò perché il tuo corpo fa quello che fa. Non è questo lo scopo e il posto.

Ti dirò una cosa diversa e, secondo me, più interessante.
Cos’è, davvero, quella roba che chiami freddo. Perché su quella abbiamo in testa la spiegazione sbagliata quasi tutti, io compreso fino a un certo punto della mia vita.

Il freddo non esiste

Prendi l’aria della stanza in cui sei adesso. A “vederla” è ferma.
Ma non lo è nemmeno un po’, credimi.

Adesso immagina di rimpicciolire. Non un pochino ma tanto, fino a diventare più piccola di un granello di polvere.
Adesso guardati intorno: non c’è niente di fermo ma piuttosto tutto trema, sbatte contro qualcos’altro e rimbalza via. Un pigia pigia agitato senza pause e senza nessuno che lo diriga!

Ecco il punto affascinante: la temperatura è la media di quel pigia pigia.

Un corpo caldo è un corpo dove l’agitazione è violenta. Un corpo freddo è un corpo dove l’agitazione è fiacca. Caldo e freddo sono due modi per dire quanto si muovono cose che non vedrai mai.

La stessa identica materia. A sinistra l’agitazione è violenta, a destra è fiacca: quella differenza lì è tutto quello che chiamiamo caldo e freddo.

E adesso guarda cosa succede alla parola freddo.

Se il caldo è agitazione, il freddo non è nulla. In pratica non esiste una sostanza fredda. Non c’è nessuna particella di freddo che possa entrarti nella mano.

Il freddo è il nome che diamo a una mancanza: poca agitazione e basta.

Non è un gioco di parole. Cambia tutto quello che viene dopo…

Quello che senti non è il pavimento

Ora la regola severa, quella che mi colpisce ogni volta che ci rifletto. È la più inflessibile che conosca la fisica.
Quando due cose si toccano, l’agitazione passa sempre nello stesso verso: da chi ne ha di più a chi ne ha di meno. Sempre. Mai al contrario.

Il risultato ce l’hai sotto gli occhi ogni giorno. Il caffè si raffredda sul tavolo e il tavolo, sotto la tazza, si scalda un po’. Il contrario non l’hai mai visto e non lo vedrai. Nessun caffè si è mai scaldato da solo raffreddando il tavolo.

È anche il motivo per cui le tue piastrelle e il tuo tappetino, dopo una notte nella stessa stanza, sono per forza alla stessa temperatura.
Chi ne aveva di più ha dato finché non sono stati alla pari. Poi il passaggio da uno all’altro si è fermato da solo, in equilibrio perfetto.

Quel passaggio ha il nome che usi tutti i giorni: calore.
Con una precisazione che cambia le carte in tavola. Diciamo calore come se fosse qualcosa di tangibile, come l’acqua dentro un bicchiere: il calore che c’è nel forno, il calore che c’è nella tazza. Il calore invece è il passaggio stesso. Esiste mentre avviene.

Adesso torna al tuo piede sulle piastrelle.
Là sotto non c’è niente che possa salirti addosso: il freddo non ha niente da mandarti. Succede l’opposto. Il tuo piede ha un’agitazione alta (il pigia pigia, ricordi?), la piastrella ce l’ha più bassa. Nel momento in cui i due si toccano il traffico parte in una direzione sola: da te verso il pavimento. Cioè da dove l’agitazione è più forte (molecole che si muovono tanto) a dove è più fiacca (più calma molecolare).

In pratica non stai ricevendo freddo. Stai perdendo calore.

La tua pelle non è un termometro puntato sulle cose

Qui c’è la parte per cui, quando l’ho capita, mi sono guardato le mani in modo diverso. 😄

Verrebbe da pensare che la pelle misuri quanto sono fredde le cose che tocchi. Non fa questo. Misura sé stessa. Cerchiamo di capire insieme…

Sotto la pelle hai dei sensori. Sono stati studiati bene e rispondono a due cose: alla temperatura che ha la pelle in quel momento e a quanto in fretta quella temperatura sta scendendo.
La seconda risposta della pelle è quella grossa. Mentre la temperatura della tua pelle scende in fretta, quei sensori arrivano a sparare un segnale una trentina di volte più forte di quello che mandano a temperatura ferma.

Di rivelatori di una sostanza fredda, invece, non ne è stato trovato nessuno.
Nel 2002 è stato identificato il canale molecolare che si apre quando fa freddo e quello che fa è esattamente questo: reagisce a quanto è fredda la pelle. Un termometro puntato su di sé.

Quindi la sensazione che chiami freddo non è la temperatura della piastrella. È la velocità con cui la tua pelle si sta raffreddando.

Ecco perché il tappetino, alla stessa temperatura, non ti fa niente

Adesso quei venti centimetri del bagno hanno tutto un altro significato nella nostra testa.

La piastrella si prende il calore del tuo piede in fretta. Il tappetino se lo prende piano. Con la piastrella la tua pelle si raffredda di colpo, i sensori sparano e tu fai quel salto. Col tappetino si raffredda pian piano, i sensori restano tranquilli e tu non senti quasi niente.

Stessa temperatura, due sensazioni opposte, perché quello che senti non è mai stata la temperatura.

Stessa temperatura sotto tutti e due i piedi, stessa quantità di calore che se ne va. Cambia solo la fretta.

Da qui in poi la casa si riguarda da tutt'altra prospettiva affascinante.
Il cucchiaio di metallo e quello di legno nello stesso cassetto. La maniglia della porta e lo stipite di legno accanto. Il piano della cucina e il tagliere appoggiato sopra. Stanno alla stessa temperatura da ore e tu li senti diversi da sempre. O sbaglio? 

E adesso la coperta

Se mi hai seguito fin qui, hai già intuito dove voglio arrivare con in mano la "cosa più strana di tutte". Forse non te ne sei accorta.

Ora, pensa all'inverno, quando ti infili sotto le coperte. Il letto è freddo. Dopo qualche minuto è caldo. Chi lo ha scaldato?

La coperta no. La coperta non può.
È stata nella tua stanza tutto il giorno, quindi ha la temperatura della stanza, quindi ha meno agitazione di te. E il calore va sempre nello stesso verso: da te verso la coperta, mai al contrario.

Una coperta non ti ha mai dato un grammo di calore in vita sua. Semplicemente perché non ne ha da darti.

Quello che fa è un’altra cosa ed è più elegante.
La lana e il piumino non sono fatti per scaldare: sono fatti per tenere ferma l’aria. Aria immobile, imprigionata in mezzo alle fibre, che non si sposta e non porta via niente. Il tuo calore continua a uscire, come è sempre uscito, ma esce piano. Talmente piano che il letto intorno a te fa in tempo a scaldarsi. Le molecole del letto si agitano di più.

La lana non ti dà niente. Tiene ferma l’aria che hai scaldato tu e il tuo calore esce piano.

Ed è lo stesso motivo per cui uno spiffero ti prende e la stessa aria, ferma, ti lascia in pace.
L’aria appoggiata alla tua pelle e stabile sotto le coperte si scalda un po’ e da quel momento “rallenta il prelievo”. L’aria che si muove, invece, no: quella scaldata la porta via e ne rimette dell’altra, di continuo. Stessa aria, stessa temperatura. Ferma ti lascia stare, in movimento ti svuota.

Guardala anche nel nome, quella parola.
Coperta viene da coprire e il vocabolario la definisce un panno che serve a coprire o a riparare dal freddo. Riparare. Non scaldare. La parola non ha mai promesso calore: glielo abbiamo messo in bocca noi.

Il letto caldo di stanotte lo scaldi tu. La coperta ha soltanto chiuso la porta.

Da provare stasera, in venti secondi

Apri il cassetto delle posate e prendi due cucchiai: uno di metallo, uno di legno. Se quello di legno non ce l’hai va bene un mestolo o il manico di un tagliere.

Stanno nello stesso cassetto da ore, quindi sono alla stessa identica temperatura. Questa è la parte importante: l’esperimento si porta dietro la sua prova. Non devi fidarti di me su quanto sono freddi, perché sono freddi uguale per logica e fisica.

Adesso tienine uno per mano, chiudi gli occhi e conta fino a dieci.

Il metallo lo senti gelido, o comunque lo senti molto più freddo. Il legno no.

Perchè? A motivo delle proprietà del metallo e del legno: il primo scambia velocemente calore ed il secondo molto più lentamente. Ripetiamo: la differenza è nella velocità di scambio di calore e non freddo.
In quel cassetto non c’è niente di freddo. C’è solo il tuo calore che se ne va da una mano in fretta e dall’altra piano.

Quando riapri gli occhi hai in mano la stessa identica esperienza che hai sotto i piedi ogni mattina. Nulla di diverso… e ancora mi affascina.

In casa tua non è cambiato niente. Le piastrelle sono quelle, la coperta è quella, il cassetto è quello.
È cambiato che stasera, quando ti infili sotto le coperte e piano piano il letto diventa caldo, sai chi/come si è scaldato.

Ora ti lascio, spero con nuovi spunti di riflessione e curiosità nella scoperta.

Ti apetto al prossimo numero della rubrica "La meraviglia nascosta nelle cose."

A presto

Giovanni

Le fonti

Qui sotto c’è dove andare a vedere, se ti va di andare a fondo e verificare (cosa che invito a fare sempre per continuare a conoscere “il mondo”).

• Richard P. Feynman, Robert B. Leighton, Matthew Sands, The Feynman Lectures on Physics, vol. I, Addison-Wesley, 1963: il calore come agitazione delle particelle (cap. 1) e la temperatura come misura di quell’agitazione media (cap. 39).

• James Clerk Maxwell, Theory of Heat, Longmans, Green and Co., Londra, 1871, pp. 73-74 e cap. III: il calore come passaggio di energia da un corpo all’altro, non come sostanza contenuta dentro le cose.

• Rudolf Clausius, Ueber eine veränderte Form des zweiten Hauptsatzes der mechanischen Wärmetheorie, in Annalen der Physik und Chemie, vol. 93, 1854, pp. 481-506: il calore non passa mai da un corpo più freddo a uno più caldo se non avviene nello stesso momento un altro cambiamento collegato a quello.

• Herbert Hensel, Thermoreception and Temperature Regulation, Academic Press, Londra e New York, 1981: i recettori del freddo della pelle rispondono alla temperatura della pelle e alla velocità con cui quella temperatura scende. La risposta alla variazione arriva a essere una trentina di volte più forte di quella a temperatura ferma.

• David D. McKemy, Werner M. Neuhausser, David Julius, Identification of a cold receptor reveals a general role for TRP channels in thermosensation, in Nature, vol. 416, 2002, pp. 52-58: il canale molecolare che si apre alle temperature basse. Reagisce a quanto è fredda la pelle.

• Vocabolario Treccani, voce coperta: “der. di coprire, part. pass. coperto”, definita come qualunque panno o drappo che serve per coprire o riparare dal freddo.

Una precisazione, perché mi sembra giusta.
Che materiali diversi si portino via il calore a velocità molto diverse è una misura da manuale, vecchia di più di un secolo. Non l’ho messa nell’elenco qui sopra perché in quell’elenco ci metto solo le fonti che ho aperto io, una per una. E il passaggio dal manuale teorico al tuo piede sulle piastrelle lo faccio io: è mio, non è di nessuno degli autori qui sopra.

È anche il motivo per cui l’esperimento del cassetto sta in fondo alla pagina e non in cima. Quello non devi accettarlo a occhi chiusi, a fiducia. Lo verifichi tu dal vivo.

Sono Giovanni. Per anni ho fatto il ricercatore scientifico, tecnico di laboratorio. Da allora non ho più smesso di chiedere “Perché”: oggi faccio il life coach e il personal trainer, ma prima di credere a una cosa pretendo ancora di capire come funziona. Semplicemente per non smettere mai di vivere pienamente la meraviglia insita in ogni cosa che ci circonda, in modo semplice ma stimolante. Sto scrivendo un libro sulle cose di ogni giorno che abbiamo smesso di guardare per abitudine ma che possono insegnare molto. Ogni spiegazione l’ho verificata una per una, perché tu possa essere certa che quello che leggi non è la mia opinione ma un fatto provato, con le fonti che puoi controllare anche tu.