エントロピー増大則の結果

質問

エントロピーが増大すると複雑な構造がなくなると解釈されていますが、本当にそうなのでしょうか？本当はより複雑化する原動力になっているとは解釈できないでしょうか？

回答No.3

sanori · ベストアンサー

＃１です。ご返答を拝見しました。

なるほど。生命活動がポイントですね。

子孫を残し、特有の形状を発生させ続けることは勿論ですが、
思考、個性、文化、等々の人間の生命活動は、確かにエントロピーを減少させています。
その代わり、脳によってエネルギーが消費されています。さらには、脳が命令する体の動きや機械の動きがそれ以上にエネルギーを消費します。

本棚の本を整理するのも同様。

住居で、リビングとトイレと風呂場を分けているのも同様ですね・・・

・・・って、挙げてたら切りが無いですね。（笑）

コンピュータも電力を消費してエントロピーを減少させることが出来ますね。

以上のエネルギーは、原子力という例外を除けば、元をたどれば殆ど太陽の核融合エネルギーからもたらされるものなので、エネルギー保存自体は成り立っています。

しかし、ここで「核融合」および「原子力」に注目してください。

核融合では、水素と水素が核融合して、段々ヘリウムだらけに近づいていきます。
原子力では、ウラン２３５や、プルサーマルの場合は、ウラン２３８から生まれたプルトニウム２３８が核分裂して、鉄ぐらいの安定な元素に収束していきます。

さらには、恒星の末期では、粒子がばらばらになったりします。

かなり説明をはしょったかもしれませんが、
つまり、全体としてみれば、時間が進むにつれてエントロピーが減少しているわけではないんです。

ちなみに、
地球のシステムをマクロ的に見たとき、例えば、太陽光、海の水、森林、地球の運動（大陸運動、自転、地殻運動、コアの運動など）、等々ありますが、
あるセミナーで、講師の方（お名前失念。たしかＮＨＫとかに頻繁に出演していた有名なお方）が、講義の最後に興味深いことをおっしゃっていました。
人口が億単位になった頃から、地球のシステムには、「人類」という系が非常に大きなウェイトを占めているんだそうです。
オゾンホールなんぞ、まだ可愛いもんです。
そしてまた、その「人類」という系自体が「安定な系」であるか否かについて科学的に考える必要があるらしいんです。
もしも「安定」で無ければ、地球の寿命なんぞ待つことなく、その前に、奈落の底に落ちます。
そんなことが、いつか起きちゃうんでしょうか・・・

お礼

ありがとうございます．
お礼の返事が遅れてすみませんでした.
同じ状態でも捉え方によってエントロピーが増大したとか減少したと考えることができたら、エントロピーという物理量は不完全な概念だと思います.

回答No.5

noname#62864

No.2です。

＞エントロピーの概念は系の状態について制約を与えるものというよりは系の制御・予測について制約を与えるものと理解した方が良さそうでしょうか？

系の状態が変化しなければエントロピーも変化しないことになりますので、エントロピー変化の議論が必要なのは、変化の方向を考察する場合ということになると思います。その意味で、「系の制御・予測について制約を与えるもの」という理解は適切だと思います。つまり、系内の変化がエントロピーの減少を伴うものであれば、その減少分を系外でのエントロピー増大で補わなければならないという制約が生じることになります。

お礼

ありがとうございます．
これからも色々勉強していかなければなりません.

回答No.4

sanori

１箇所訂正です。

まちがい
プルトニウム２３８

訂正後
プルトニウム２３９

回答No.2

noname#62864

「複雑」という言葉の問題ですね。
例えば、単純な部品を組み立てて、「複雑な」製品を組み立てれば、エントロピーは減少したと解釈できるでしょうし、整然と並んでいるものを、バラバラにして「複雑に」散らかった状態にしたとするならば、エントロピーが増大したと考えることができるでしょう。

すなわち、「複雑」という言葉であっても、エントロピーとの対応は逆になってしまうと言うことです。

お礼

ありがとうございます．
お礼の返事が遅れてすみませんでした
そうしますとエントロピーの概念は
系の状態について制約を与えるものというよりは
系の制御・予測について制約を与えるものと理解した方が良さそうでしょうか？

回答No.1

sanori

「複雑化」という言葉の定義・解釈が問題になりますね。

例えば、冷蔵庫というのは、（電力を消費して熱を発生させながら、その代わり）自分の内部と外部との温度差を作る、すなわち、エントロピーを減少させる装置です。
そして、冷蔵庫のドアを開放すれば、空気の拡散・対流などによって、エントロピーは増大します。

しかし、
冷蔵庫の内部、近辺の外部、冷蔵庫のある部屋の空気の温度が全て均一になることは、エントロピーの上限ではありません。
微視的な揺らぎを持った状態がエントロピーの上限です。

固体結晶の中の欠陥分布もそうです。
等ピッチで周期的に規則正しく欠陥が並んでいれば、それはエントロピーの上限ではありません。

確率分布的に、最も確からしい分布を呈したときが、エントロピー最大です。

山と谷が無くなり完全に平坦になった地形が最も単純、ところどころ小さい凸凹があるほうが複雑、と思えてしまうかもしれませんが、熱力学的には、そうではないのです。

お礼

ありがとうございます.
複雑化の定義は厳密的に考えていませんでした.この質問をする時点で世間・一般的な意味で考えていました.そういった意味では、世の中は段々複雑になっているように見えます(本当にそうなのかどうかはともかくですが).例えば地球上の生物や人間社会は段々バラエティになっているように思えます.このことがエントロピー増大則と矛盾しているのではないかというのが疑問の発端です.