エントロピー増大の法則

エントロピーとは、「無秩序の度合いを示す物理量」である。

具体的に言うと、

 「部屋が片付いている状態」(秩序ある状態) → エントロピーが小さい
 「部屋が汚い状態」    (無秩序な状態) → エントロピーが大きい

ということだ。



無秩序であればあるほど、エントロピーの値は大きくなる。

エントロピー増大の法則とは、

「自然(世界)は、
 常に、エントロピーが『小さい→大きい』という方向に進む。
 すわなち、自然は『秩序から無秩序へ』という方向に進む」

ということで、具体的に言うと、

「整理整頓された部屋は、そのまま自然に任せておくと、
 だんだん乱雑になりますよ〜。
 勝手に整理されるということはありえませんよ〜」

ということだ。

たとえば、コーヒーにミルクを一滴たらして、ほおっておくと、
ミルクはどんどん広がっていき、最後には、コーヒーと完全に混ざってしまう。
これはようするに、最初、一箇所に集まっていたミルクの分子が、時間とともに、
散らばっていったという現象である。
つまり「一箇所に集まった状態→バラバラに散らばった状態」
になったということで、
これを「エントロピーが増大した」と表現することができる。

また、逆に、散らばってしまったミルクの分子が、
何かの拍子に、一箇所に集まるということは考えにくい。
つまり、「エントロピーが減少する」という現象は、不自然なのだ。

だから、コーヒーカップの中のミルクのエントロピーは、
常に「小さい→大きい」という増大の方向に進んでいると言える。

この話は、宇宙全体でも同様に当てはめることができて、
宇宙にあるすべての物質は、時間とともに、
だんだんと無秩序な状態になっていき、
それがもとの秩序に戻るということはない。

「宇宙は、時間とともに、エントロピーが増大する」
というのが、物理学の常識である。

でも、中には、これに反対している人たちもいる。

ようするに、

「乱雑な部屋でも、人間が片付ければ、部屋は綺麗になるじゃないか!?
 人間の活動だって、自然現象の一部だろうが!!」

という主張だ。
この主張を大きく広げて、
「生命活動は、エントロピー増大の法則に逆らう唯一の現象だ。
 生命は、現代科学には適用できない」
と批判する場合もある。

なるほど。
たしかに、人間が掃除をすれば、時間の経過とともに、
「部屋のエントロピーは減少」していくように見える。

しかし、この主張は間違いで、
実際には「部屋+人間」の全体のエントロピーとして考える必要があり、
そうした場合、ちゃんとエントロピーは増大しているのである。

つまり、人間が部屋を片付けるためには、エネルギーを必要とするが、
それは、人間が、食物を取って体内で燃焼させた結果である。
この燃焼によって「熱および老廃物」が生じる。
この人間の行動によるエントロピーの増大分(肉体という秩序の消費)は
行動結果によるエントロピー減少分(部屋の片付け)より大きいので、
人間を含む部屋全体のエントロピーとしては、増大しているのである。

具体的にいうと、

 A「え?部屋片付けてくれるの?でも、本当に散らかってて汚いよ〜。
   掃除するのに、丸1日はかかると思うよ」
 B「いいから。おれにまかせろ。
   エントロピー増大の法則という現代科学の常識が
   間違いだってことを証明してやるよ!」
 A「うん、じゃあ、まかせたよ!」

 ……………………そして、24時間後。

 A「どう、終わった〜?おお!部屋片付いている!
   すごいや、大変だったでしょう!?」
 B「へへ……まあな……どうだ、エントロピー増大の法則って間違ってるだろ?」
 A「うん、そうだね!……あ、あれ? でも、なんか臭うよ……」
 B「いや……汗かいたし……
   それに、この部屋、閉じられてて、トイレ行けなかったし……」
 A「うわっ!部屋は片付いたけど、おまえ含めたら、前より汚っ!!」

ということだ。

(補足)
なお、もっと正確には、
「閉じた系(システム)で、エントロピーが必ず増大する」ということで、
エントロピー増大の法則が成り立つのは、
「閉じた系」であるという前提があることを忘れずに。

人間は、供給したり排泄したりして、
「閉じた系」ではないため、エントロピー増大の法則が、成り立っていません。

上の例では、B君が、掃除の合間に部屋を出て、
トイレに行って、風呂に入って戻ってこれるという
条件を追加すれば、問題なく「部屋+B君」のエントロピーは小さくなりますが、
この場合も閉じた系(システム)ではなくなります。
もちろん、「部屋+B君+トイレ+風呂」という全体で見たときは、
エントロピーは増大しています。

(ご注意)
ちなみに、科学の専門家に、
「エントロピーって、無秩序の度合いですよね」
なんて言ったら馬鹿にされます。
もともとは、熱力学の用語なので、正確な表現は違います。(数式もちゃんとある)
ここで言っているエントロピーは、通俗的な解釈です。お気をつけて……。
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