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青い夜に君を探す

2005-07-21 マクスウェルの悪魔

[]マクスウェル悪魔(as Wiki事典) 22:40

まあ、まず現行説明文の引用

マクスウェルの悪魔(マクスウェルのあくま)とは、1871年、スコットランド物理学者ジェームズ・クラーク・マクスウェルが提唱した思考実験


1.気体で満たされた箱を、隔壁で2つに分離する。

2.隔壁の小窓の近くに小悪魔がいる。

3.この小悪魔は接近する気体分子を見、その速度によって窓を開け閉めする。

4.これにより一方の部屋の分子は速いものが集まり、もう一方側の部屋の分子は遅いものが集まる。

5.この小悪魔が分子の速さを分けるだけで、エネルギーエントロピーの変化を伴わないとすると、系のエントロピーだけを小さくすることができる。


以上の考察により、エントロピーの減少を禁じた「熱力学第二法則」に反することが可能であるとしたもの。一見パラドックスのようであるが、気体分子を判断し、窓を開け閉めする小悪魔自身を「系」に含めると、全体としてのエントロピーは増大していることになるため、矛盾しない。(上記5の前段の仮定が誤りである)

んでリンク、その内手を入れる予定ですが(編集しましたー)。

Wikipedia:マクスウェルの悪魔


だってきっぱり意味わかんねぇ(もう少し控え目に言いましょうや)。


なので理系光学系で学校に棲んでいるにーちゃんにチャットで聞きました、いやあの節はありがとう!

以下その時の概ねの会話。

「悪魔はなんで窓を開け閉めなんかすんの→?」

「それは悪魔は人が困ることが大好きだからです(どどーん)」

「窓を開け閉めするくらいで困るとはこの軟弱者がーっ!」


うんいや、これどうでもいいね、ちなみに実際のチャットでは顔文字ちゃぶ台を投げてました。ここカナ半角が出ないんだよなorzしくしく

いやだからどうでもいいってば。;



さて、まずするべきことはなんの話をしているかを見極めること。

キーワードとなるのは一番下の段の「エントロピーの減少」、あとは全て、これに付随したことだと割り切る。真ん中はあくまで説明。

これをまずばっさりと捨てて。

一番上の段は、そもそも内容とは無関係なのでこれも捨てる。


「エントロピーの減少」に関してものを言っている。

 →これは≪熱力学第二法則≫によってありえないとされている。

  →これに対する反論が行われている。

   →だがしかし、この反論は実際には成立しない(→あとはその説明)。


実際には、この四段階にいたるまで、少しまごまごして教えてもらいましたけどね、そんなに難しいことではないんだ。

なにを話しているかということさえ押えてしまえば。

展開/反論/細分化と、あとはせいぜい補足するくらいしかないし。



私が特に理解する必要のなかった、「エントロピーの減少」ってのは、んー、なんていうのかな。


生物でも機械でも動くのにはエネルギーとなるものが必要で、その際に必ずロス、つーか動きに直接関らない無駄が出るとか。

・外気温より温かい物があると必ず冷めるとか。

・エネルギーを与えずに永遠に動くものがないとか。

それらを合せて≪熱力学第二法則≫と呼ぶらしーんだけど。

(上の二つは、同じメカニズムによって起こるの、現象としては違うけど。)


これは全てエントロピーの増大というんだわ。

エントロピーってのは、混乱。ご飯がエネルギーや排泄物になる、温かいお茶が冷めて空気やらあちこちに散らばってしまう。

普通のことでしょう?


で、エントロピーの減少というのは存在しない。

というのが上の≪熱力学第二法則≫。



このまくまく悪魔ってのは、動きの早い=熱い気体と、動きの遅い=冷たい気体を、二つの小箱に窓の開け閉め調節をし。

「片方の部屋を暑く」「片方の部屋を冷たく」してしまうんですな。


こういう悪魔がいたら、エントロピーが減少する。

熱源もなしに熱が集められる。


というのが≪マクスウェルの悪魔≫。



ところがこれ、落とし穴がある。

悪魔なんていない、というわけじゃない。思考実験だからそこは可。

なにが駄目かってーと。


悪魔がせっせと働いて、窓の開け閉めをするエネルギーが消費されてるじゃんかーーー!!!


わかるかな?

要するに、人間に置き換えればいいのですよ、人間がせっせせっせと働いて自転車でも漕いで、電気を作ったら。

確かに燃料はいらないですが。

人間が動くためのエネルギーの供給がされてるじゃんと。


悪魔はいてもいいけど、悪魔だからってエネルギー法則の外に出してもらえるわけではない、というのが≪思考実験≫のようですね。

これ、ゴエたん(光学系にーちゃん、ぺかぺか)と話していたのですが、多分≪熱力学第二法則≫を理解するための例として残されたんじゃないかな。


つまり。

≪熱力学第二法則≫を否定するためには。

完全に独立した「系」の中での、エントロピーの減少を説明しないとならない。

外からその「系」に働きかけがあったらその時点で無効なのですね。


まあ、もしかしたら、そういう例も、遠い未来には出来るのかもしれないですが。w

numenume 2005/08/20 20:59 これについて調べてたんですが、蝶!分かり易かったです。参考とさせて頂きます。
ありがとうございました。

rbyawarbyawa 2005/08/21 00:41 お役に立ってなによりです( ´∀`)ノ
光学にーちゃんに手数掛けた甲斐がありました。w