エントロピー増大の法則は、本当に正しいか？

質問

カップの中のコーヒーにミルクを垂らすと、次第に薄まり広がって行く。
これはよく、「エントロピー増大の法則」の好例だと言われます。
この世のありとあらゆる物は、全てエントロピーというものが増える方向に進む。
そのように、宇宙は作られていると。
だからこの宇宙を形作る星や星雲などは遠い将来、ばらばらになり、更には分子や原子も粉々に分解して、この世に終わりを迎えると。
しかし良々考えると、それでは星や星雲はどうして出来上がったのか、分子や原子から構成される物質はどうして形成されたのか？
不思議です。
確かに、一部分を見ると「エントロピー増大の法則」は正しいと思いますが。
物質の成り立ちやそれを含む全体を見ると、何か矛盾を感じます。
どうなのでしょうか？

回答No.6

tetsumyi

エントロピー増大の法則は閉じた熱エネルギー系の中で言えることで、閉じていない系、外部からのエネルギーが加わる場合には適応できません。
その点で宇宙は閉じているかどうか不明ですし、今もって観測できていないエネルギーの存在が議論されている状態ですからエントロピー増大の法則を適応するのは無理があるようです。

回答No.5

teppou

「エントロピー増大則」というものは、例えば「エネルギー保存則」のように常に絶対成り立っていると言うものではありません。（もっとも最近の量子力学によるとエネルギー保存則の破れという現象が存在するようですが。）
　エントロピーは、閉じた系全体を見れば必ず増大するのですが、局部的に見れば減少している部分を見出すこともありうることです。
　このあたりは、下記のサイトを。
　https://rikeijin.com/post-49/
　宇宙が均質でない件は、ビッグバン後の何らかのゆらぎによるもののようです。
　下記の「銀河の形成と進化」をどうぞ。
　https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%8A%80%E6%B2%B3%E3%81%AE%E5%BD%A2%E6%88%90%E3%81%A8%E9%80%B2%E5%8C%96
　エントロピーの減少の最たるものは、我々を含む生命体です。これとて太陽が放出するエネルギーを生命活動に利用しているわけですが、太陽と地球全体を見れば、エントロピーは増大しています。その中にわずかに減少部分があると言うことです。

回答No.4

SPROCKETER

エントロピー増大の法則は常に正しいかと言えば、そうでない例外もあるという話になるでしょうね。

　たとえば、非常に大きな領域を考える時とか、非常に小さな領域を考える時にはエントロピー増大の法則が適用出来ない事があるようです。

　宇宙全体を考える時は、エントロピー増大の法則が通用すれば、全ての物質が拡散して入り混じっている混沌状態が最終的な姿になるはずですが、実際の宇宙はビッグバンに始まって銀河が無数に存在する秩序だった法則に支配される世界で、エントロピー増大の法則とは矛盾して見えますよね。

　同じように量子力学が支配する原子の世界では、核融合や核分裂で質量がエネルギーに変換されるので、エントロピー増大の法則が常に正しいとは言えません。エントロピー増大の法則が常に正しいのであれば、水素以外の物質は宇宙に存在しないはずです。

　要するに、エントロピー増大の法則が適用されるのは、私達が認識出来る大きさの世界だけで、それも生物のようにエントロピーを減少させる例を除外した話になります。

　地球を例に考えると、雨が降って地下水が岩石に浸み込み、化学反応によって岩石中の金属成分が沈殿し、鉱脈が出来て、貴金属が採掘出来る過程を考えても、エントロピー増大の法則では起こり得ない現象であるわけです。

　地球上ではエントロピーが減少している現象は至る所で起こっていて、人間活動も同じです。もちろん、エネルギー放出を計算に加えれば、エントロピーは増大していますが、私達が使っている金属製品や半導体製品などは、エントロピーを減少させなければ作れない物ばかりで、放置すると錆びて、朽ちて、土に戻ります。

　エントロピー増大の法則には例外ばかりが存在し、局部的にはエントロピーが減少しても、全体としては問題が生じない法則なのを知っている必要があります。

お礼

同感です。
あと一部の領域で「エントロピー増大の法則」が正しいとしても、直ぐには起こらないよう、そのエントロピー増大を抑えているいる何かの力が存在しているように思います。
それは、何か？

回答No.3

hue2011

何か言おうと思ったら本でちゃんと調べてから発言ください。

エントロピー増大、というのはカノニカル分布の場合です。

カノニカル分布というのは全エネルギーが増えも減りもしない場合であり、見方によっては現実社会がそうなんですけど、それは見方なんです。

エネルギーなんていうと、何か、熱と関係したことのように思うかもしれませんけど、総情報量の分布と考えてください。

ミクロカノニカル分布、グランドカノニカル分布と言うのもあり、一概に、理解もできていない理論が成立するなんていっていると学会では恥をかきます。

まず生命というのを考えてみてください。ここでカノニカル分布ではなくなっているのです。誰かが、まあアインシュタインならアインシュタインがいろいろ考え悩み、いろいろわかったことがあり、悟ったこともあるとします。アインシュタインという系の中でエントロピーはかなり増大しています。

このアインシュタインがなくなったとします。そうすると系自体がなくなりました。もうエントロピーも何も考えられません。

あらたにホーキングという人がうまれた、この時点では知識も教養もほぼからの状態から発生し、段々幹をつけ根や枝がでてくるわけです。この系ではだんだんエントロピーが増大するのです。

視点ですよ。世界の絶対の真理、なんていう考え方をしていたら物事を見失います。

お礼

勉強不足で、どうも済みません。
その「カノニカル分布」も、よく分かっていません。
ただ学会ではどうかは知りませんが、一般には「エントロピー増大の法則」は、そういう説明がされる場合が多いと思います。
それとここは一般に、学会の質問サイトでは無いでしょう。
そういう意味では、この疑問も当然出て来るかと個人的には思います。

回答No.2

nihonsumire

物理法則ですから、物理の対象とする自然界のルールであるということです。ただし、極端なケースでは成り立たなくなる適応限界があることも事実です。
　あなたのおっしゃる「不思議」とか、「矛盾を感じる」というお気持ちは、　科学の発展の出発点であるかもしれません。けれども、反証をきちんと説明できない限り、その人の「思い」でしかありません。

お礼

そう出発点に立っています。
私なりのその反証が、星や星雲、物質など。
その程度しか。

回答No.1

koncha108

我々の住む宇宙はビッグバンから始まって現在にいたっていますが、ビッグバン以前がどうであったとか我々の住む宇宙の外がどうなっているかとか知りようもなくその事を議論することの意味もありません。現在の物理法則は我々が住んでいる宇宙の中の話をしています。その中でエントロピー増大の法則が成り立っていると言うことです。

> 物質の成り立ちやそれを含む全体を見ると、何か矛盾を感じます。

ですからこう言う疑問を感じるのは当然といえば当然なのですが、エントロピー増大の法則は、我々が住み定義、推論できる以上の事は前提にしていないと言うことと思います。そこはもはや宗教とか哲学の領域の世界でしょう。

お礼

誤解を恐れず言うと、「好き勝手に考えてよい」宗教や哲学とは、一線を画したいですね。