fluttuazione-dissipazione

fluttuazione-dissipazione

Teorema secondo cui una variazione o fluttuazione spontanea di un sistema termodinamico è dissipata quando il sistema torna all’equilibrio, ovvero che la risposta a piccole perturbazioni è lineare. Sebbene scoperto da Harry Nyquist nel 1928 come connessione tra rumore di fondo e resistenza di un conduttore elettrico, il teorema fu provato nella sua forma generale solo nel 1951 da Herbert B. Callen e Theodore A. Welton. Tale relazione, valida sia in meccanica statistica classica sia in quantistica, si basa sull’ipotesi che la risposta di un sistema all’equilibrio a una piccola sollecitazione equivale alla risposta a fluttuazioni prodotte spontaneamente. Gli esempi in meccanica statistica sono numerosi. Uno dei più importanti è il moto browniano: nel 1905, Albert Einstein notò infatti che la fluttuazione casuale di una particella all’equilibrio termodinamico aveva la stessa origine della forza di attrito dissipativa necessaria a spostare la particella da tale posizione. In altri termini, egli dimostrò che il cammino quadratico medio (fluttuazione) aumenta linearmente con il coefficiente di diffusione, ovvero con la viscosità del mezzo (dissipazione). Un altro notevole esempio è costituito dalla relazione di Johnson-Nyquist tra rumore termico (fluttuazione) e tensione elettrica (dissipazione). Il teorema è pertanto una relazione che permette di modellizzare il comportamento di un sistema osservato macroscopicamente legandolo a ­quello delle sue fluttuazioni all’equilibrio termodinamico. Se però il teorema riesce a descrivere adeguatamente la risposta a piccole perturbazioni di sistemi all’equilibrio, nulla può dire per sistemi non all’equilibrio. Negli anni Novanta del secolo scorso, tuttavia, è stata proposta una versione generale del teorema valida anche in sistemi non all’equilibrio come i vetri di spin.

→ Vetri: fenomeni di non equilibrio