エントロピー増大の法則は絶対か？

Question

物理学の世界では　ある孤立系（閉鎖系）で外からエネルギーなどが加わらなければ

宇宙の法則として、秩序は失われて行き　全ては崩壊し最後は最も劣化した熱だけになって

宇宙は熱死すると言われいます。　つまり秩序崩壊の法則が宇宙の真理だというのです

それに対して　複雑系はエントロピーを減少させる　　とも言われます

どうでしょう　祇園精舎の鐘の声　全ては崩壊して春の夜の夢の如しと言う滅びの美学が真実か？

それとも太陽系に奇跡的に生まれた地球の生命、そして人間がその例外を生み出すか？

貴方の経験上　思索上　どうですか　最後は滅びでしょうか　それとも新しい可能性が生まれるのか？

出来れば簡単に　思うところを教えてくださるとありがたいです。

psytex · Accepted Answer

熱力学の第二法則「エントロピー増大の法則」は、法則が
ないという法則である。
一般的に「どんどん崩壊していく」と言われがちだが、
それでは完全に崩壊して等しくなるかというと、そういう
方向性さえなく、ある程度は不均質や組織性が現れては
消えていくという法則性のなさが、エントロピー増大の
法則の実態なのだ。
たとえば、トランプを切る時、最初の模様別＆数字順の
配列が最もエントロピーが低く、切るほどに混ざっていく
と思われがちだが、53（トランプの枚数）の階乗分の１
の確率で、元の配列に戻る（エントロピー逆行）。
それで「ランダムな状態がほとんど」と言えそうだが、
その中の「ランダムな状態」の１つの配列を考えると、
その配列になる確率も「53の階乗分の１」に他ならない。
要するに、ある１つの配列になる確率は同じなのに、
それぞれの配列を識別できず、「ランダムな配列」と
ひとくくりにしてしまうために、確率が足し合わされて
大きな確率になり、「どんどんランダムになっていく」
という仮想的な方向性が生じるのだ。
極端な話、「水に熱湯を入れるとどんどんぬるま湯に
なっていく」というエントロピー増大の典型のような
現象も、突然、熱湯と水に分離する確率だって０では
ないのだ。
つまり自然環境において、ランダムに不均質や組織性が
現れ、そこにエントロピー増大自体が淘汰として働き、
進化を導く、という新たな熱力学の法則性が存在する。

一方、生物のような複雑系はエントロピー増大に抗して
エントロピーを減少させると考えられがちだが、それは
開放系だからであり、生物がエントロピーの低い食物を
食べてエントロピーの高い糞にして出す事で、自分の
エントロピーを減少させる一方、生態系全体としては、
エントロピーの増大を加速（放置して紫外線や酸素で
分解するより）しているのだ。
地球上の生態系の本質は、太陽光によって励起された
化合物の合成（光合成＝植物）と分解（消化＝動物）の
連鎖反応である。
植物が成長（合成）するには、二酸化炭素と水、窒素
などの、化合反応の材料が必要であり、動物抜きの分解
（紫外線による分解や大気中の酸素による酸化）より、
動物による能動的摂食と生化学反応的酸化による、高速
の分解の方が、有効（進化）なのだ。
つまり生命の進化とは、いかなる“強い種”の創出でも
なく、地球に降り注ぐ日光が輻射によって再び宇宙に
還って行くプロセスに於ける、生態系としての多様化＝
地球上の熱容量（物質循環量と速度）の増大だと言える。

従って「宇宙の終焉」があるとすれば、全ての軽い原子の
核融合と、重い原子の核分裂が進んで、中間の鉄になった
時だと言えるが、実際、そうした存在性が認識される事に
よって派生する（不確定性原理の相補的不確定性を現象
表面的(いい加減)に捉える事で有限化する）と言える時、
宇宙は常に認識し得るもの（無=不確定性無限の潜在的
認識可能性）に対して、認識が成立し得るような環境を
認識する（自我仮説(時間の流れ=記憶=過去=超光速)と
時空仮説(空間の広がり=予測=未来=光速下)の相補分化）
のであって、あなたにとっての宇宙の終焉とは、あなた
の死である。

ukiyotonbo · Answer

＞分り辛いですが　今の刹那は何の為か　何の為でもないのか？

目的はありません。というか何もありません。

＞人間も死にますが　死ぬばかりなら今頃は人間はいないはずです。

人間（他人）が死ぬことを目にしているのがあなたであることはその通りでしょうけどあなた自身の死をあなたが知ることなく人間は死ぬと断じる事はできないのですよ。
　あなた自身というのはあなたにとって極めて特殊な存在です。「死ぬばかりなら今頃は人間はいないはず」、「人間も死ぬ」という視点の前提にあなたの生があるです。
　それは、人間（他人）の生死のみならず、あなたの全宇宙の根幹を成しているわけです。

＞明日の為に種を撒き。子供を産んで熱心に育てて文明文化を子供達に託すから今があるのです　未来が無かったら　人生も無意味でしょう？

実体として過去がどこにも存在していないように、未来も存在していません。
　確実に到来するであろう今の累積を未来と呼んでいるのです。
　
　その意味付けを如何なる事柄にするかは、自由です。

OtamaFJWR · Answer

＞私にとっての宇宙は私が死んでも終焉しません。

と、私も、かつて思っていた。
しかし、全ての現象が「量子交換」で説明できてしまうので、私は「まぼろし」であり、同時に「生命体」でもある。

あなたの「宇宙」という言葉ツールの使用法は、不完全です。なぜなら、昆虫の「アリ・ハチ」などの個体１匹１匹には、宇宙が存在しません。しかし、集団としてトップである「女王クラス」には宇宙があるのです。

つまり、上記個体は、遺伝子により、己の意思でなく反射的に動いているのだけです。これは、あなたの身体の筋肉細胞とおなじなの解ります？

己の意思＝観測＝相対性理論みたいなもの、つまり「宇宙も相対的にしか発生不可能なのだ」。これは物理の常識だとばかり思っておりましたので、あなたには驚かされます。

例えば、あのp兄様でさえ、私の必要として生じているのであり、その証拠を洗い出したらきりがありません。彼は、必ず私が不振に思う事を、道標的に言葉ツールの範囲内で、教えてくれる。

じゃあ、あなたは【日本は民主主義のフリをしているが、実際は独裁者なきファシズムの国家】と、彼が以前言ったとき、私の不振は解かれました。なるほど～人世40年以上を、振り返り検証してみると、この言葉は、完全に的を得ている。

あなたのように先入観が強いと、科学など勉強したことが、ほとんど皆無に等しい私にさえ、及ばない。

こんな残念な現状は許せぬ。協力を希望する。

【日本は民主主義のフリをしているが、実際は独裁者なきファシズムの国家】

とにかく、「宇宙」という言葉ツールの使用法、の補正をオススメしたい。^^/

NemurinekoNya · Answer

こんばんはです。
それから、
ddtddtddtさん、お晩でございます。

NO５のddtddtddtさんのおっしゃるとおり。
熱力学は、内部構造を考えないマクロな現象論。

ほいで、
熱は、温度の高い方から低い方へと一方的に流れるでしょう。
温度の低い方から高い方へと流れることは、まず、ない。
限りなく１００％の確率で、温度の高い方から低い方へ、熱は流れてゆく。
こういう不可逆な現象を説明するために、熱力学の第二法則が導入された。
───熱力学の第二法則には、実は幾つかのタイプがある。
クロジウスの原理、ケルビンの原理、プランクの原理が有名。───
そして、エントロピーという量が考案された。
そして、面倒くさい議論をあれこれし、
エントロピーをS、入ってくる熱をΔQ、温度をTとすると、
　ΔS≧ΔQ/T
となります。
熱が入ってこない状態、断熱状態ΔQ=0のとき、
　ΔS≧0
となる。
等号が成り立つときは、可逆的な現象。
自然界の現象は、通常、不可逆だから、ΔSは正となり、エントロピーは増え続ける。

有名なところでは、自由膨張。
熱の出入りもなければ、外に対して仕事もしない、外から仕事ももらわない。
なのに、気体は膨張する。
これはエントロピーが増えるためなんですね～。

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宇宙の法則として、秩序は失われて行き　全ては崩壊し最後は最も劣化した熱だけになって
宇宙は熱死すると言われいます。　つまり秩序崩壊の法則が宇宙の真理だというのです
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均一化の方向（宇宙の温度が均一化する）に向かうということです。
現在は、熱いところと冷たいところがあるけれど、熱いところはやがて冷めて平衡温度になる。
熱いお茶も、放っておけば、やがて冷めて空気の温度と同じになる。
そして、今、エネルギーを発しているものも、やがて熱源となるものが尽きてしまう。
───ガス欠と同じです───
このことを《宇宙の熱的な死》と呼んでいます。
なので、秩序はあります。
ただ、この時、宇宙は、多少のユラギはあるけれど、どこをとっても一様なので、非常につまらないモノになっています。
個性のない、均一な空間がただ広がっているだけ、ということになります。

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それに対して　複雑系はエントロピーを減少させる　　とも言われます
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たぶん、これは誤解です。
いかなる複雑系であろうが、
それが外部から影響をされない、外部に影響を与えない、孤立した系であれば、
エントロピーは必ず増加します。

シュレディンガーが植物を例にエントロピー増大則の破れの話（？）をしていますが、
これは大綱光線を植物がもらっているから、
植物という系を考えると、
「その内部でエントロピーが減少している」ように見える、というだけの話。
増えたエントロピーを外部に捨てるのには、エネルギーが必要。
植物の外部は、植物が捨てたエントロピーをもらっているので、
植物とその外部と合わせて考えれば、エントロピーが減ることはありません。

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それとも太陽系に奇跡的に生まれた地球の生命、そして人間がその例外を生み出すか？
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宇宙が孤立した系であれば、エントロピー増大の法則に反することはできないでしょう。
もしそうであるならば、人間は例外たりえない。

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貴方の経験上　思索上　どうですか　最後は滅びでしょうか　それとも新しい可能性が生まれるのか？
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理系人としての立場としては、
「滅びが待っている」ということになります。
《宇宙の熱的な死》が待ち受けているのか、はたまた、ダイナミックな《ビッグリップ》が待ち受けているのか、
はわかりませんが。
破滅的な未来が待っているのは、間違いがないでしょう。
もっとも、その頃には、人間は存在していないでしょうから、
我々とはまったく関係のない話です。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AE%87%E5%AE%99%E3%81%AE%E7%B5%82%E7%84%89

komaas88 · Answer

簡単なものに置き換えて考えることは極めて有効です。いまある宇宙の熱死は、とりあえず人間の文明が続いている間は考慮する必要はありません。参考になるとすれば、地球というある意味閉じられた世界での擬似的な熱死というものが考えられます。今問題になっている気温上昇と放射能を含む汚染問題、これらは地球環境が人類や生物にとって劣化しはじめたということです。恐ろしいのはそれらが原理的に飽和するまでに、人間を含む生物がそれに耐えられなくなる限界が来るということでしょう。
エントロピーというものをそういう生存適性に置き換えればいろんなことが見えてくると思います。熱そのものが生物にとってどれほどシビアなものかが分かるのではないでしょうか。滅びなど生物にとっては日常茶飯事です。そういった運命を熟知しつつ人間の可能性について考えること。恐れることなどありません。個人としての人間が世代ごとにそうやって進めてきたことではないでしょうか。

a_hona · Answer

そうなんですか。新しい知識が増えました^_^
思うところを書きます。
この広大な宇宙、人類は他にも居るでしょう、それも沢山。宇宙と宇宙を往き来するような人類がいても不思議はないです。
もしかしたら、未来の荒廃した宇宙から、タイムトラベルで過去の宇宙にやって来た一族もいるかもしれません。過去の宇宙に居場所を見出して。

時空を掌握した時に、どのような生命観や世界観が流行るのか。
刹那的な美学よりも、フロンティア精神よりも、もっとしっくりくるような宇宙の生き方があるのかもしれませんね。移り行く世の中で、常に進歩を求める人類が辿り着いた、過去というユートピア、なんて、中々素敵だと思います。

ddtddtddt · Answer

＞孤立系のエントロピーは増大する（少なくとも減少しない）。

エントロピーはもともと熱力学で考えられたものです。熱力学は非常に洗練された理論ですが、本質は現象論だと言えます。よってエントロピー増大則は、経験則です。その経験則を理論的に基礎づけようとして、統計力学が登場したが、今度は個別・具体の計算になるので、全てのケースを網羅できている訳ではない。ただし熱力学をひっくり返すような計算結果は、ただの一度も出ていない。

また熱力学は現象論の強みで、内部機構を知らなくても使用可能なので、物理機構のよくわかっていない現象では、熱力学が成り立つとして計算すると、現象を読み解く強力な道具になり、今まではずれた事もない。統計力学的理論化は、大抵その後で行われる。

そういう訳で経験則であるエントロピー増大則は、もちろん絶対ではないが、恐らく普遍的に妥当するものだと考えられている。もう一つの論点は、この宇宙が孤立系か？という事。本当のところ、どうなのかは今だ不明。

孤立系でなければ、エントロピーは減少する事もある。その格好の例が、複雑系である人間。

人間は恒常性機能により、物理的に体が散逸する事を防ぐが（エントロピーを一定に保つが）、何かするためには仕事が必要です。その結果、恒常性機能で得た負のエントロピーより大きな正のエントロピーを、体外へ排熱している事になる。

人間は孤立系ではないが、人間と環境を含めた範囲を近似的に孤立系と考えれば、再びエントロピーは増大する。汚い部屋に住んでる奴は、けっこういるよね？（自分もだけど(^^；)）。

エントロピー増大則の考えは、このように隙がない。しかしこれは宇宙でも同じで、もしこの宇宙が孤立系でないなら、エントロピーは減少するかも知れない。

最後に、この宇宙は孤立系で最後には熱死すると仮定しよう。それで熱死するのは、いつ？。たぶん45億年くらい先じゃないの？。ところが人間は100年生きるのが、関の山だ。その間、宇宙は滅びもせず熱死もせず、永遠に続く。