量子的現象にはエントロピーは関係しないのでしょうか

質問

表題通りなのですが反応の方向性などとの関係も知りたいと思いました。

回答No.2

QCD2001 · ベストアンサー

１個の分子と１個の分子が弾性衝突をして跳ね返るときに、どのような動きをするのかは、それぞれの分子の運動量と運動エネルギーを計算して、それらが保存される場合の方程式を解けば、衝突後の速度と位置を計算することができます。

１０個の分子がばらばらに動いて弾性衝突を起こして跳ね返るときも、１０個の分子それぞれの運動量と運動エネルギーから、衝突後の状態を計算できます。

１００個の分子が・・・計算できます。
１０００個の分子が・・・計算できます。
１億個の分子が・・・時間はかかりますがコンピュータで計算できるはずです。

１気圧０℃の大気22.4Ｌ中には6.02×１０＾２３この分子がばらばらに動いています。これらがどういう衝突をして、どういう運動をしてゆくのかは、手間はかかりますが、原則的には計算できるはずです。
1個の分子の位置と運動量をコンピュータに入力するのに1秒かかるとすると、6.02×１０＾２３秒の時間がかかります。
1.9×１０＾１６億年かけて入力をすると
計算時間がどのくらいかわかりませんが、
結果をプリントアウトするのに、1つの分子の結果のプリントに1秒かかるとすると、1.9×１０＾１６億年かかってプリントアウトが終わります。

原理的には計算できますよね。
でも実際問題として、誰がこんなに長い時間かけて入力をするのでしょう？人類が滅亡して、太陽が赤色巨星になって太陽系が滅亡するまでかけても入力が終わりません。
原理的には計算できても、実際には計算できません。
そこで、個々の分子ではなく、分子の集団の動きを捉えようとするわけです。それが熱力学であったり、統計力学であったりするわけです。このような分子の集団の状態を調べると、エントロピーと呼ばれる量を定義することができ、エントロピー増大の法則が成り立っているわけです。

ですから、１アボガドロ数程度の個数の粒子を量子論的に扱う場合にはもちろんエントロピーが関係してきます。

反応の方向性については、Ｔ反転対称性といって、ある反応が起きるときには、その逆反応も必ず起きます。

原子炉の中で、ウラン２３５の原子核に中性子が衝突すると原子核が2つの分裂して同時に大きなエネルギーと数個の中性子が放出されます。この逆反応も起きます。

逆反応ですから、上記の反応の全く逆の反応です。ということは、分裂して生じた2つの核と同じ質量の2つの核と、数個（例えば2個）の中性子を、同時に衝突させます。エネルギーは個々の粒子の運動エネルギーとして生じますから、2つの核と2つの中性子は、核分裂で生じたときと同じ大きさの運動エネルギーと運動量を持っていなければなりません。これらが１つづつ順にぶつかるのではなく、全く同時に衝突する必要があります。

このような状態を作ることができれば、２つの核と2個の中性子が合体して大きなエネルギーを吸収して1個のウラン２３５と1個の中性子が生じるはずです。

あまりに難しくて人為的にこのような状況を作るのは不可能であり、自然界でもこのような状況はまず生じませんから、実際にはこのような反応は起きません。
原理的にはおきるはずですが、もしかすると１０＾１５億年ぐらい待っていると、宇宙のどこかで起きているかもしれません。

Ｔ反転対称性から逆反応は起きるのですが、実際には起きる頻度に隔たりがあり、結果として反応が一方向にのみ進むように見えるわけです。

回答No.1

nagata2017

「量子的現象」という言葉があいまいなので　回答もあいまいになります。
エントロピーは関係するともしないとも言える。