Netsu Sokutei, 32 (3), p. 110, (2005)



The Entropic World

6000 Kの太陽から3 Kの宇宙空間への熱輻射は,地球表面上における気象活動・生物活動を引き起している。したがって,熱力学第二法則が表す不可逆過程は,宇宙空間を3 Kに保っている宇宙膨張に起因するものだといえる。クラウジウスが定式化した熱力学は,基本的には,エネルギーの理論ではなく物質の理論であり,「エントロピー」とは物体の「内部転化」を表す状態量である。熱伝達と拡散という不可逆過程で生成されるエントロピー増大が熱力学的に導出され,ボルツマンの原理が導かれる。混合エントロピーから導かれるギブズの背理と,輻射エントロピーから導かれる光量子論は,熱力学が量子論の胚をはらんでいたことを示している。局所平衡の仮定に基づく非平衡熱力学は,散逸構造論と共に,我々が日常に接する物体の振舞いや構造の形成を説明する。最後に,エントロピー概念の経済過程への適用は,資源と環境の問題の重要性を浮き彫りにすることが強調される。
The heat radiation, from the Sun at 6000 K to space at 3 K, gives rise to the meteorological and biological activities on the Earth. Therefore, irreversible processes, expressed by the second law of thermodynamics, originate in the expansion of the universe, which keeps space at 3 K. Thermodynamics as formulated by Clausius is primarily a theory, not of energy, but of matter, and "entropy" is a quantity of state expressing "transformational content" of a body. The entropy increase produced by the irreversible processes of heat transfer and diffusion is derived thermodynamically, and Boltzmann's principle deduced. Gibbs's paradox derived from the entropy of mixing, and light-quantum theory from the entropy of radiation, show that thermodynamics contained the germ of quantum theory. Non-equilibrium thermodynamics based on the local equilibrium assumption, and the theory of dissipative structure, explain behavior of matters and formation of structures we meet everyday. Finally, it is argued that the application of the concept of entropy to economic processes highlights the importance of the problems of resource and environment.