続・物体はなぜ落下する？

締切済

質問者：wonderlasting
質問日時：2024/11/16 13:05
回答数：3件

前に、物体が落下することについて、エネルギーの安定化への傾向からの疑問を投稿しました。それからも、推理を展開していたのですが、もしかして、熱力学第2法則、いわゆる、エントロピー増大則から説明できないか、と思い付いたのです。古典力学、量子力学両者とも、その方程式では、時間パラメータに対して対称になっていることはよく知られていることでしょう。ｔの符号が＋、－どちらでも方程式の形が変わらない。だから、一方の運動が可能なら、時間反転した逆の運動も可能である。ならば、重力場における運動でも、他からの力の作用がなくとも、落下があれば、上昇もあっていい。有名な理論上の現象として、ブラックホールを時間反転したホワイトホールがあります。
しかし、実際には落下する一方だし、ホワイトホールが観測された例もありません。一部のクェーサーやGRB はホワイトホールではないかと主張している科学者もいるようですが、大部分は懐疑的でしょう。
時間対称な方程式に従っているように見える物体の運動等において、変化の方向性、時間の一方向性を決定しているのは、熱力学におけるエントロピー増大の法則による、というのが、有力な定説となっていると思われます。要するに、物事はエントロピーが増大する、思い切り雑に言えば、より無秩序になる方向に変化するということ。ならば、重力場中の落下運動もエントロピーの増大と結びついているのではないか？と考えたくなります。
しかし…、実際、重力を引力としてとらえ、その落下運動を考えるとき、本当にエントロピーは増大しているのでしょうか？
直観的な考察になりますが、空間中に物体や粒子が散らばって、テンデンバラバラに動いているより、重力によって、一塊になるほうが、エントロピーは低くなるでしょう。太陽系ができ始めるときのモデルを考えてもわかる。最初、回転するガス円盤だった状態から、重力により物質が集中することで中心で恒星が輝きを放ち始め、続いて各所で惑星が形成され、システムと呼べる恒星系ができる。こちらのほうが、ガス円盤である頃よりエントロピーは低くなっていると考えてもそれほど、間違いではないと思います。ということは、重力での落下と熱力学的時間の矢は互いに反対の方向を向いていることになる。我々は、時間の方向が互いに反対に向いている現象が同時に存在している状況で生活していることになってしまう!
どういうものでしょうね？
ここからは余談になりますが、もし、引力としての重力がエントロピーを減少させる作用ならば、宇宙が膨張、それも加速膨張していることの理由の一つとなるかもしれません。この際、ブラックホールのような極端な重力現象についてはいったん、考察の対象外とします。実際、ブラックホールの事象の地平面積はエントロピー量と比例関係にあるという理論も提唱されていますから。あくまで、’’普通”の重力場で考えることにして、先にも述べたように、重力により物質が集まる現象はエントロピーを減少させる。それに対して、空間の膨張により、物質が散り散りになっていくのは、エントロピーが増大する方向に向かうことになるのではないか？加えて、もし加速膨張が続いて、最後にビッグリップを迎え、あらゆる物質が素粒子レベル以下にまで引き裂かれてしまえば、それはエントロピー極大の状態といえるのではないか？自然は、エントロピー極大に向けて宇宙を加速膨張させているのではないだろうか、という考えです。確かに、重力が勝って、宇宙が収縮をはじめ、ビッグクランチを迎えることもあり得るだろうし、その場合、やはりエントロピーは大きくなるというモデルも提唱されているようですが、これも単なる感覚的な推測となりますけれども、恐らく、ビッグリップよりかは、その増大量は低いのではないでしょうか？または、ビッグリップほどではないにしても、膨張が続いて、熱的死を迎えるかです。つまり、宇宙は重力によるエントロピー減少を抑え、増大するべく、膨張している（勿論、それだけではないでしょうが）ともいえるのではないか、ということです。

通報する

この質問への回答は締め切られました。

質問の本文を隠す

回答 (3件)

最新から表示
回答順に表示

No.3

回答者： chiha2525
回答日時：2024/11/17 12:12

面白い考えだと思います♪　実際に同じようなことを考えている人（物理学者）もいます。

少し誤りを指摘しておくと、重力（万有引力）があれば一か所に集まる方がエントロピーは低くなると言えるのでしょうが（これが正しいかは知らないｗ）、エントロピーが低くなるから重力が働くと因果を逆転することはできません。
ただ物質は空間に存在するだけで回りの時空をゆがめていると考えられているので、その結果として重力が働いているように見えているなどという考えもあったはずです。

前世紀ｗ（２０世紀）の終わりごろから、宇宙の膨張の加速が観測されるようになり、最近でもこれがらみで５０億年くらい前の時点からアインシュタインの理論からのずれが見つかったという話もあるようですし、重力が何かという前に重力がどのようなものなのかというところが、まだしばらくは続くのかも知れませんね。