• ベストアンサー

科学的に悪魔の動作を理解したい

マクスウェルの悪魔の話で、情報を操作する悪魔はそれ自体が仕事であるからして熱力学第2法則が成り立たない事は証明できないとありました。 Wikiなどで調べると、書いてある事は多少は理解できるのですが、もう少し分かりやすく書いてあるサイトか説明を知りたいです。 どなたか助言おねがいします。

  • 科学
  • 回答数1
  • ありがとう数1

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • piyoco123
  • ベストアンサー率15% (124/794)
回答No.1

2つの箱がくっついていて、真ん中に弁があり、 分子の速度を識別する存在がいるとしたら、 それ自身がエネルギーやエントロピー変化を伴わずに系のエントロピーを減少させてしまう、 というパラドックスがマクスウェルの悪魔の話についての私の理解です。 解決策としては、速い分子と遅い分子を見分けるには容器内の温度よりも高い光を当てることによる観測が必要で、 この観測によるエネルギー増加まで考慮に入れると、全体としてはエントロピーが増大してしまう、というのが一つの解法。 もしくは、分子一個を識別するような小さな穴はそれ自体揺らいでいるので、分子自体の選り分けが不可能である、 が答えだったと思います。 どちらにしても、上記の量子論的な解法が直感的にわかり易いと思います。

miniture_min
質問者

お礼

分かりやすい回答ありがとうございました。

関連するQ&A

  • マクスウェルの魔物について

    マクスウェルによる熱力学第二法則を否定した「マクスウェルの魔物」の提案なのですが、情報理論に用いられて第二法則に矛盾していないと証明されたんですよね?どのように証明されたかを教えてくれませんか?

  • ラプラスの悪魔について

     ラプラスの悪魔というものについて興味を持ち、多少なりともネットで調べたのですが、この考えは量子力学、不確定性原理、カオス(複雑系)といったもので否定されたとありました。でもこのへんがどうもよく分からないんです。現代の科学、あるいは人知では測定できないからといって、そこに法則がない(つまりラプラスの悪魔は存在しない)とはいえないと思うので。不確定性原理も、人間の理解力ではそう見えるだけで、本当はその働きに「確定」の法則があるような気がするのです。  私は物理にはシロウトなので、上に書いた言葉の意味も良く分かっていません。でも自分なりに理解しようとしていくつかのサイトを見て回ったのですが、上記の疑問を納得させることができませんでした。どなたか、感想程度のことでも構いませんので、何でもご意見をお願いします。

  • 悪魔の証明を簡単に説明してください

    悪魔の証明をWikipediaで調べてみたのですが、難しくてよく理解できませんでした。簡単なたとえを出して説明していただけると有り難いです。

  • 悪魔の証明について

    すみません、いくつか質問があります。悪魔の証明についてです。 webで悪魔の証明について調べたところ、どうも複数の解釈をしている人々がいる気がして上手く理解できません。 解釈の方法は以下の2通りで、 (1)単純に証明することも否定することも困難な命題 と解釈した場合 「UFOはいる」「UFOはいない」「カラスは黒い」「白いカラスはいる」いずれも悪魔の証明となる。 (2)「証明するために膨大な全数調査が必要となるために」証明が難しい命題 と解釈した場合 上記のうち、「UFOはいない」「カラスは黒い」のみが悪魔の証明となる   ※「UFOはいる」は宇宙への全数調査もあるが、単にUFO自体の希少性の高さから証明が難しいため   ※「白いカラスはいる」も同様に、白いカラス自体の希少性が高いために証明が難しい 資料を見た限り(2)が正しい気がするのですが、どうでしょうか((1)だとすると多くの試験問題が成り立たなくなります…)。 (2)が正しいとすれば、「カラスは黒くない」は悪魔の証明でしょうか。 ともすると「全てのカラスを調べなくてはならないため膨大な全数調査が必要」であり、悪魔の証明であると考えてしまうかもしれませんが、 この場合「カラスは一般的に、黒い」という前提があるため、膨大な全数調査と無関係に、そもそも証明は困難です。よって悪魔の証明ではない のではないかと思います。 つまり、悪魔の証明であるためには、「一般論として正しい」ことが前提ではないかということです。もし一般論として正しくない命題なら、 「一般論と異なること」が証明困難の最大の理由であり、全数調査が理由になりません。よって悪魔の証明とは言えません。 もし一般論と異なる命題まで悪魔の証明とできてしまうのであれば、「UFOのいない宇宙などない」と言い換えた途端に「全宇宙に対する全数調査が必要」 とされ、悪魔の証明となってしまいます。これは「UFOはいる」の命題にほぼ等しく、上記と矛盾します。 こういったことを考えたのは、問題集を解いていて、「日本人は皆勤勉である」が悪魔の証明であると解説されているのを目にしたためです。 この場合「日本人は一般的に、勤勉である」という前提があれば上記は悪魔の証明と言い切れますが、「日本人は一般的に、勤勉でない」という 前提だった場合、上記は悪魔の証明として成り立たなくなるのではないかと思ったのです。 「悪魔の証明」の必要要件は ・証明困難の最大の理由が「全数調査の膨大さ」であり、かつ ・その命題自体が、一般論として正しいこと ではないでしょうか?

  • 熱力学第1法則

     熱力学第一法則がさっぱり分かりません。熱力学第一法則を説明するにはどうすればいいのでしょうか?分かりやすく端的に教えていただけるとありがたいのですが。よろしくお願いします。

  • 熱力学第一法則のついて

    熱力学第一法則についてよくわからないんで説明お願いします。式なども入ってるとわかりやすくありがたいです。よろしくお願いします。

  • 熱力学第二法則

    熱力学第二法則を、時間とからめて説明してください。

  • 熱力学

    ・熱力学の第二法則を表す、Thomsonの原理とClausiusの原理が同等であることは、どのように証明するのですか? ・ある系が等温可逆サイクルを行うとき、仕事の総和は0になることは、どのように証明するのですか? ・熱力学第二法則から質量作用の法則はどのように導くのですか? どの質問でもいいので、わかる方は教えて下さい。

  • なぜエントロピー増大の法則=これ?

    エントロピー増大の法則(熱力学の第二法則)はなぜ「熱エネルギーを完全に力学的エネルギーに変えることはできない」と同じ意味になるのか、理解できません。どうしてその二つの表現が同じことなのか、解説してください。

  • シャルルの法則は確かに成り立つ?

    先日、大学で熱力学の授業を履修しまして疑問に思ったので質問させていただきます。理系学生です。 シャルルの法則について、この法則が確かに成り立っているのか疑問に感じます。 まずシャルルの法則の式には温度Tが登場します。 実際に温度を測定するとき一番簡単なのは水銀温度計などを使うことだと思います。 しかし、温度計自体の仕組みとして、水銀・灯油などが温度によって膨張すること、つまりシャルルの法則を利用しているように思います。 さらに温度計の目盛りのふり方について、0℃と100℃の間を距離的に等分すれば、温度と体積が正比例するのは当たり前のように思います。 逆に例えば0℃と100℃の間の距離を対数的に分割してはいけない理由がわかりません。 このことについては授業でも、話が進めば熱力学的温度をちゃんと定義するから大丈夫だと言われました。 しかし、それについても疑問があります。 熱力学的温度は熱機関の熱効率考え定義されると習い、その理論自体はわかりました。 しかし、例えば熱機関の効率を計算するのには気体の状態方程式を利用しますよね。 ということは熱力学的温度の定義は状態方程式を内包しているように思うのです。 そのようにして熱力学的温度を定義して、それに従って温度計に目盛りをふったとして、その温度計でシャルルの法則を検証すれば、法則が成り立つのは当たり前ではないですか? シャルルの法則を前提とした温度計を使ったからシャルルの法則が成り立ったのではないでしょうか? シャルルの法則が成り立つと仮定したから、シャルルの法則は成り立つ、というようにこれはただのトートロジーではないですか? 僕は温度が上昇するほど、理想気体の体積変化量は対数的に減少するといわれればそう思えなくもないと思います。 熱力学の分野で、熱力学的温度を持ち出さずにシャルルの法則を支持する事実や、シャルルの法則とは違った温度とそれ以外の物理量との関係式みたいなものがあるのでしょうか? 詳しい方、教えてください。