地上のエントロピーは減少していますか？

質問

地球は、太陽熱エネルギーが出入りしているので、
開放系だとよく言われますが、

１．地球全体では、エントロピーは減少しているのでしょうか？
２．自然界ではどうでしょうか？
３．宇宙全体ではどうでしょうか？

回答No.2

ruehas · ベストアンサー

こんにちは。

＞地球は、太陽熱エネルギーが出入りしているので、
＞開放系だとよく言われますが、

そうですね、そのエネルギーの出し入れを「散逸構造」と言います。ですから、地球は外とのエネルギーのやり取りが開放されている「散逸系」ということになります。

＞１．地球全体では、エントロピーは減少しているのでしょうか？
＞２．自然界ではどうでしょうか？

形あるものは壊れる、と言うと正確さを欠きますが、全ての系で、あらゆるもののエントロピーは減少するというのが原理です。ですが、地球では、それと同時にエントロピーの増大も起こっています。これは、地球がエネルギーの出し入れに対して開放された散逸系であるからです。
エントロピーを増大させているのは、太陽から地球に供給されるエネルギーです。エントロピーの法則に逆行するということはあり得ないので、地球に供給されたエネルギーは全て熱に変わってしまい、二度と光エネルギーに戻すことはできません。ですが、太陽からは次々と光エネルギーが供給されます。そして、地球は消費した熱エネルギーをゴミとして宇宙に捨てます。つまり、これによって地球全体のエントロピーの総量はバランスが保たれているということになります。これが「散逸構造」ですね。そして、このエネルギーがエントロピーを増大させるメカニズムが「自己組織化」です。

自然界での太陽エネルギーの使われ方をふたつほど例に挙げます。
水は低きに流れ、元には戻りません。これは、エントロピーの法則に従って位置エネルギーを失ったということです。ですが、海に流れ込んだ水を蒸発させ、再び山の上に雨や雪を降らせるのが太陽エネルギーです。
また、生物界では、太陽エネルギーの受け入れ窓口は植物の光合成です。植物は、水を分解し、生物に必要な炭水化物を作ります。これは、水素の燃え滓であるＨ２Ｏを、太陽のエネルギーを用いて再び燃やすことのできる燃料に変えるということです。
地球の気象が太陽エネルギーと密接に関係していることは言うまでもありません。そして、それは雲を作り、雨を降らせるシステムを維持しています。このように、誰の手を借りるでもなく、自発的にこのシステムを作り、維持しているのが「自己組織化」です。
生体の主原料である水素、酸素、炭素、窒素が単独で動けるはずはありません。ですが、無数のそれらが複雑に結合し合い、終いには生命を持って動き出すというのが生物です。生物とは、散逸構造を持った複雑系に於ける究極の自己組織化現象です。そして、このような様々な自己組織化現象が地球のエントロピーを増大させています。

＞３．宇宙全体ではどうでしょうか？

そうですね、まず、太陽系は閉鎖系でしょうか。
如何に自己組織化といえども、太陽が燃え尽きてしまえば地球も死んでしまいますよね。
地球と違って、太陽には新たなエネルギーを供給してくれるものはありません。ですから、太陽はやがて燃え尽きてしまいます。ですが、これは太陽系が閉鎖系であるこということではありません。太陽に隕石が衝突するならば、如何に僅かといえどもエネルギーの元が供給されたということになります。何よりも、太陽は外に向かってエネルギーを放出しています。つまり、太陽はエントロピーの収支が圧倒的に減少である為に燃え尽きるのであって、閉鎖系ではないということになります。
さて、宇宙は太陽のように外にエネルギーを放出することはできません。もちろん、流入もありません。宇宙は完全に閉鎖系です。従って、宇宙全体ではエントロピーは減少の一途ということになります。

ところで、宇宙では減少しているということなのですが、宇宙は、そのエントロピーをいったい何処に捨てているのでしょうか。外に捨てているなんて言ったらぶん殴られますよね。
現在、宇宙は物凄い速さで膨張しているのだと言われています。これは、エントロピーの法則に従うものだと思います。かたや、宇宙の質量如何では、収縮に転ずるという考えもあります。
宇宙が収縮に転ずるならば、それは拡散したエネルギーが再び濃縮されるということです。当然、エントロピーは増大します。宇宙は閉鎖系なのですから、エントロピーが増大するわけがありません。
この現象に言葉を宛がうのであれば、「相転移」と考えられると思います。物質がその状態を維持できなくなったとき、構造は変化しなければなりません。その境界が「臨界」です。そして、宇宙の重力はその鍵を握っています。
ですが、このエントロピーの増大は一時的なものです。一時的といっても、宇宙の時間のスケールは何百億年ですが、やがてはそれもエントロピーの減少に転じます。そして、再び臨界が訪れるならば相転移するかも知れません。「脈動」というのは、臨界と相転移の刳り返しによって起こります。ですから、これは「宇宙の脈動」ということになります。
重力が不十分であれば、宇宙は永遠に膨張をし続けます。ですが、エントロピーがゼロになることはありません。だから、永遠に膨張し続けるわけです。同様に、脈動も永遠に続きます。何故ならば、宇宙には外というものがなく、完全な閉鎖系で、エントロピーの総量には絶対に変化が起きないからです。

大変長くなって済みません。
後半、やや主観が混じり、不正確な部分もあるかも知れませんが、何かの参考にしていただければ有り難く思います。

お礼

>生物とは、散逸構造を持った複雑系に於ける究極の自己組
>織化現象です。そして、このような様々な自己組織化現象
>が地球のエントロピーを増大させています。

生物をこういうふうに定義してくれると
とてもいろんな意味で議論しやすいです。
どうも貴重なヒントを有難うございました。

大変丁寧にお答えいただきまして、感謝です。
詳しすぎて、理解できていないところも
在るかも知れませんが、時間を掛けて、いろいろ
勉強しようと思います。

回答No.3

tosiki

御質問にたいしての回答です。

霊界の事は詳しくは知りませんが、
自力で導き出した考えなら説明は出来ます。

最近、真空のエネルギーが話題になっています。
真空中から物質（エネルギー）が発生しているのが
確認されたからです。

Ｅ＝ＭＣ＾２を、Ｍ＝Ｅ／Ｃ＾２に置き換えます。
質量は、エネルギーと空間（Ｃ＾２）さえあれば発生は可能である。
真空のエネルギーでは無く、空間のエネルギーである。

宇宙はエントロピーで閉鎖された空間であるから、消滅したエネルギーは、空間から再発生し、エネルギーは保存される。

宇宙の質量は一定であるから、
※常にその質量は空間を支えられる。
宇宙が膨張を停止しても質量が違うため外とのエントロピーは閉鎖される。
またはエントロピーが開放しても一時的である。
この時マイナス（吸収のみ）のエントロピーである。

宇宙は重力（自重）でもって収縮へ向かう。
常に宇宙のエントロピーは保存される。

あくまで私の考えです。

お礼

>Ｅ＝ＭＣ＾２を、Ｍ＝Ｅ／Ｃ＾２に置き換えます。
>質量は、エネルギーと空間（Ｃ＾２）さえあれば発生は
>可能である。真空のエネルギーでは無く、空間のエネルギーである。

どうも示唆にとんだご意見誠に有難うございます。
これくらいの数式なら、微分と違うので、私でも
分かりました。（笑）

私も以前、哲学のカテゴリーで同じような数式を
書いた記憶がありますが、
エネルギーと空間があれば、質量が発生するという
ことは知りませんでした。とてもよいことを聞きました。

C^2は、この場合、定数ですよね？

すると、質量はエネルギーという変数にだけ比例する。
ということですよね？
つまり、そのエネルギーがどこから来ているのか？

質量保存の法則が、宇宙で当然だとすれば、
エネルギー保存の法則も当然ですよね？
すると、真空から出てくる質量（エネルギ－）は、
まったく新しいエネルギーではなく、リサイクルされて
出てきたエネルギーということでしょうか？？

回答No.1

tosiki

開放系とは、エネルギーが移動出来ると言う意味です。（エネルギーの開放系）

地球全体では、太陽エネルギーが入ってきます。
また、真空の宇宙へ地球の熱エネルギーも損失します。（開放系です）

自然界では、食物連鎖サイクルが閉鎖的に見えますが、光合成の部分で太陽光のエネルギーが入ってきますし、太陽が無ければサイクル自体が存在出来ません
から、開放系になります。

宇宙ですが、もしエネルギーが開放系であるなら、自然に宇宙の存在が薄くなり、いずれ消滅してしまいます。

閉鎖的であるなら、消滅せず、いずれ空間が収縮を始めるでしょう。
Ｅ＝ＭＣ＾２で、エネルギーは一定ですから、
Ｃの速度がマイナスの収縮をはじめると質量が変化
するはずです。
但し、物理法則が逆転はしないと考えています。

お礼

両方の質問に一番にお答え下さり
どうも有難うございました。

開放系という意味がよく分かりました。
どうも、よく知らないで使っていたみたいです。

自然界は、開放系ですね。分かりました。

霊界と宇宙が、ちょうど、心と体の関係のように、
主体と対象の関係において、授受作用して
「力」が絶えず発生しているとしたら、
宇宙は、開放系だと思いますか・・・？