「部屋がちらかる」と「エントロピー増大則」は関係ありますか?

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A 回答 (5件)

他人と違うことを言いたくなるのは人間の性の一部なので失礼してちょっと別の意見を。

^^;

エントロピーとは、いろいろな状況をいくつかのまとまりに分類したとき、どの状況が起こりやすいか、ということに関係しています。
んで、机の上にノートを一冊おいたときのことを考えます。
エントロピーは状況の分類の仕方を定義しなくて話にならないので、「整頓されている」を「ノートのへりが机の縁と平行になっている」として、「散らかっている」が「ノートのへりが机の縁とずれている」ということにします。

そうすると、適当にノートを置くと「散らかっている」の方になる確率がきっとずっと大きいですよね?
なので、「散らかっている」の方がエントロピーが高くなります。(エントロピーは「起こりやすさ」を表す量です。エントロピー増大則とは、単に「起こりやすい状況が実現する可能性は高い」ということを言っているだけです。でも現実的には単に「エントロピーが高くなる可能性が高い」、というだけでなく、「そうなる可能性はむちゃくちゃ高い」、です。なのでほとんど間違いなくエントロピーはどんどん高くなっていきます。)

で、人の意志が無くて部屋の中の物が自然に(?)置いてあるとき、エントロピーは高い(と感じる?)わけです。

-------------
んで、ここからが本題というか、余興というか、なのですが、人間が「整頓されている」と感じるのは、人の意志によってそうなされている、と感じた時でして、その意志や自分の存在を示すために「あり得そうもない状況を作る」のだと思えます。
つまりは
「あり得そうもない状況」(エントロピー低い)=「整頓された状況」、
「自然な(?)状況」(エントロピー高い)=「乱雑な状況」
と思うわけでして。


以上、お粗末さまでした。^^:
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再び siegmund です.



> どちらかというと、クーラーで冷やされた部屋のクーラを消して
> 窓を開けておけばだんだん外気と同じ温度に近付いていくことのほうが
> 『エントロピー増大』だと理解していますが・

おっしゃるとおりです.
熱は温度が高い方から低い方に流れるのが自然ですね.
他には,水に落としたインクが拡散してゆく,
なんというのも『エントロピー増大』です.
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例え話としては面白いですけどホントは部屋は人が手をつけずに放っておけば別に散らからないので、やっぱり実際は関係ないと思います。



どちらかというと、クーラーで冷やされた部屋のクーラを消して窓を開けておけばだんだん外気と同じ温度に近付いていくことのほうが『エントロピー増大』だと理解していますが・・・違いますか?違ってたら誰か訂正して下さい。
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物理屋の siegmund です.


私も nabayosh さんと同意見で,比喩のレベルのような気がします.
「部屋がちらかる」のは人間の行動の結果ですが,
一つ一つの行動にはその人の意志が作用していて,
決してランダムではありません.

一方,エントロピー増大則は,例えば分子同士の衝突のような素過程が
ランダムに起きることの結果です.
もし,気体を仕切っている壁に速度の速い分子だけが通すような扉があると,
エントロピー増大則が成り立たなくなります.
これは Maxwell の魔物(Maxwell's demon)の議論として知られています.

こういうことを考えますと,部屋がちらかるのは,
エントロピー増大則の結果というよりは,
単に本人が出したものを片づけないだけ,ではないでしょうか.

私も机の上が乱雑になっているとき,
「エントロピー増大則があるから仕方ないよね」
「エントロピーを減らすには外からうんとエネルギーつぎ込まないと」
なんて冗談半分の言い訳していますが,
ちゃんと片づけないのがいけないということはもちろん自分でわかっています(^^;).
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文系人間なんで、趣旨にそってお答えできるか不安ですが。



「部屋がちらかる」というのはエントロピーを説明する時に用いられる例え話です。
部屋は「片付ける」という行為をしない限り、どんどん汚れていきます。
片付いていればエントロピーは小、散らかっていればエントロピーは大です。
つまり、部屋が汚れていくことがエントロピーの増大をたとえています。

気体や固体や液体の中にある原子や分子の乱雑さをエントロピーという尺度で示すわけです。
自然に原子や分子が片付いていくということはありません。どんどん乱雑になる一方です。

しかし、あくまでも比喩のレベルにすぎないような気がしますが。
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Qエントロピー増大則の結果

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?

A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、
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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・・・

#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...続きを読む

Qエントロピー増大則について

エントロピー増大則ってどういう法則なのですか??
たまに出てくるのですが、よくわかりません(;_:)
誰か教えて下さい。お願いします。

Aベストアンサー

例えば、コップに入れた水の中にインクを一滴入れた後、水を混ぜなくってもインクは水全体に広がります。しかし、この逆は起こりません。

このようにインクが拡散するのはエントロピーの増大則によるものです。

エントロピーが大きいというのは乱雑になっているということで、掃除をしないでいると部屋が散らかるというのもあてはまります。

Q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。

Aベストアンサー

最近似た質問がありましたので,
そこの私の回答(No.4)をご覧下さい.
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa3637761.html
20℃の水2リットルが0℃の水1リットルと40℃の水1リットルになったというのは,
明らかにエントロピーが減少しています.
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Qエントロピー増大の法則と我々の将来

熱力学の第二法則とも呼ばれるこの法則を、社会に適用すると明るい未来はないのでは?という風にしか考えられません。意見をお聞かせ下さい。

現在社会はエネルギ不足になっています。石油が枯渇しそうになり、原子力や燃料電池、あるいは風力等の自然エネルギの開発が加速しています。しかし、上記の法則がある限り第一法則を満たす範囲で、有用な質のエネルギは減る一方で、逆に質の悪い熱エネルギが増大するように思えます。最終的には全宇宙が熱的死になると予測されているそうですが、それを考えるとエネルギ源を開発、大量消費するより、如何に節約し効率よく使う社会システムを作る事が必要だと思われます。現在の資本主義では、大量生産大量消費で死期を加速している様に思えます。

宇宙の熱的死は遠い将来の話でしょうが、間違いない物理的真実です。その前に地球という系で、温暖化で熱的死がくる気もします。マクスウェルの悪魔がいない限り(笑)。世界経済をコントロールしているのは、この様な状況を知らない政治家ばかりです。これからの世界は、以上の状況も考慮した社会システムを理系の方も主導して構築するべきと思えます。

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Aベストアンサー

#6です。
また少し長くなってしまいますが、最近の非平衡熱力学の進歩を紹介すると言う意味も込めて、質問者さんの要望に答えて回答補足を致します。

貴方の理解は細かい所で混乱がありますが、大局的にはそれで良いと思います。重力により熱力学の大前提である「示強変数」と「示量変数」が存在していないので、通常の意味で宇宙全体が熱平衡状態(熱死)に到達することが出来ないと言うことです。したがって、「示強変数」と「示量変数」があるという前提で論じられている熱力学の第二法則には適用限界があると言うことです。見方を変えると、重力が漏れ口の役割をしてしまうので、宇宙全体が熱力学でいう孤立系であるという言葉が意味をなさなくなっているわけです。あるいは重力が、実効的にはあたかも全宇宙全体を非平衡開放系とさせていると言っても良いかも知れません。

(2)については、地球上で次々と複雑な散逸構造が出来上がって来ているので、地球のエントロピーは大局的に見て今現在は減少しているとも考えられます。

質問(3)(4)に関してですが、例で説明しましょう。例えば誰かが貴方の肩にぶつかったとします。その時もし貴方の肩の内部がその衝撃を受けたと言うことを永久に忘れることが出来なかったら、貴方は貴方として存在することが出来ません。この初期条件の情報を忘れるということを物理学では散逸と言い、その忘れることを量的に表したものがエントロピー生成です。ですから、エントロピー増大は与えられた構造を安定に保つために本質的な役割を演じている訳です。

散逸構造が出来るためには、平衡状態から十分離れている必要があります。そのことにより、はじめて非線形効果が役割を演じられるようになります。そしてその非線形効果が、系を取り巻いている環境を決めるパラメーター空間の中で 、系に安定性に関して「分岐点」とよばれる点の存在を許すようになります。その分岐点を通過すると、今まで安定だった物理的構造が不安定になり、それと同時に今までになかった幾つか複数個の新しい安定構造が可能になります。簡単な物理系では通常一つの不安定構造から二つの安定構造が産み出されます。ですからこの点を分岐点とよぶのです。この分岐点では、この二つの内どちらの構造が実現するかは本質的に非決定論的(すなわち確率的)です。すなわち、ある物理集団では偶然に右が実現し、他の物理集団では偶然に左が実現すると言う具合です。具体的にはある種の化学物質を水溶液の中でかき回しながら溶かすと、その化学反応の過程で全ての分子が光学的に右偏向の分子に成ったり左偏向に成ったりすることがありますが、どちらになるかはコイン投げで表が出るか裏が出るかと同じように確率的になります。系の環境がこの分岐点から十分離れているときは、系は決定論的な法則に従いますが、分岐点の近傍では確率論的振る舞いが重要になっています。貴方も自分の人生を振り返ってみて下さい。貴方が精神的にも金銭的にも家族的にも安定しているときには、ちょっとした出来事で貴方の人生が決定的に変わることはほとんどありませんが、それらが不安定になって来ると、ちょっとした偶然で人生がすっかり変わってしまうでしょう。

このように散逸構造の安定化と不安定化を次々と繰り返すことによって、物質や生命体や社会構造は次々に今まで無かった新しい構造を取るようになり、ある物理系ではある一つの経路を通った進化を経験し、他の物理系では他の経路を通った進化を経験し、という具合に、この宇宙の中に多様性が現れて来るのです。

また、ある分岐点で右の経路を選んだ物理系が次の分岐点に到達するための時間スケールは、左の経路を選んだ物理系で次の分岐点に到達する時間スケールとは必ずしも同じではありませんから、種によって進化の速度に違いが出て来る訳です。例えば、太古の分岐点ではミミズの経路を選んでしまった種は未だに次の分岐点に到達せずにミミズのままで居ますが、ミミズでない経路を選んだ種はその後次々と分岐点を経て、ついに我々人間になったのだと言うのが、散逸構造における分岐の理論の主張です。

ですから熱力学から得られる主張は、時間の流れの向きは、次々の多様化する方向に流れている。別の言い方をすれば、統一化に向かう流れは熱力学的な見方をすると進化ではなくて、退化だといっても良いかと思います。

以上述べた非平衡熱力学を理解するためには、非線形数学という現在の数学的レベルでは全く未開な領域の数学的論理の理解を要求しています。それ故、そのレベルを知らずに平衡状態近傍での線形領域の現象だけを論じて来た旧態の熱力学の知識だけで論じられている「熱死」などの概念は、改めて見直さなくてはいけない状況にまで、現在の熱力学や統計力学は進歩しております。

また、上でも触れましたように散逸構造の理論では非決定論的な確率概念が本質的な役割を演じておりますので、ニュートンの法則、シュレーディンガー方程式、一般相対論などの全ての物理学の基本法則が決定論的な側面を持っていることと、一見矛盾しているようにも見えます。この矛盾をどう解くかというのも、現在の物理学の大テーマの一つです。

地球温暖化は我々人間に対しては間違いなく不都合な状況をもたらすと思います。しかし、地球上の生物の歴史を見て来ると、過去には10mを超える肉食恐竜がおり、30mを超える草食恐竜がいました。と言うことは、それを養うための植物層は現代と比べると途方もなく豊かだったと言うことです。多分、そのころの地球は現在の地球よりもっと暖かく、巨大な植物の繁茂に適していたのでしょう。ですから、人間にとって不都合なことが、即、地球にとって不都合なことと結論をするのは余りにも自己中心的、人間中心的な物の見方ではないでしょうか。

#6です。
また少し長くなってしまいますが、最近の非平衡熱力学の進歩を紹介すると言う意味も込めて、質問者さんの要望に答えて回答補足を致します。

貴方の理解は細かい所で混乱がありますが、大局的にはそれで良いと思います。重力により熱力学の大前提である「示強変数」と「示量変数」が存在していないので、通常の意味で宇宙全体が熱平衡状態(熱死)に到達することが出来ないと言うことです。したがって、「示強変数」と「示量変数」があるという前提で論じられている熱力学の第二法則には適用限界があ...続きを読む

Qエントロピーの増大

世の中がどんどん乱雑になるように、エントロピーは、少なくなる過程より、増大する過程のほうが圧倒的に多く、増え続ける。と聞いたのですが、地球規模で見ると、増えつづけ飽和したら最終的に、世界はどうなってしまうのでしょうか?
また、数式で地球の支えきれるエントロピーの上限はあるのでしょうか?

Aベストアンサー

私には、答えはわかりませんが、エントロピーについて、
もっとしっかり勉強した方がいいですよ。
とりあえず定義をしっかり身につけましょう。

参考URL:http://www.gem.hi-ho.ne.jp/katsu-san/audio/entropy.html


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