じじぃの「未解決ファイル_132_時間とエントロピー」

Entropy 動画 YouTube
http://www.youtube.com/watch?v=5KIhDVLbMeY
ミチオ・カク博士( Time Travel )--44 Ngo未来大学院=NFS=NGO FUTURE SCHOOL 動画 YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=XVPZ1IVdbY4
NHKドキュメンタリー 時空を超えて 「“時間”は存在するのか?」 (追加) 2016年6月10日
【語り】モーガン・フリーマン
時間とは何なのか?
この宇宙に実在するものなのか? あるいは、人間が作った幻想なのか? 科学最大の謎と言われる「時間」に、世界の研究者たちがさまざまな角度から迫る。
時間とは何なのだろう? どのように定義できるのだろう? 1日を数字で刻むもの。脳で構築しているもの。時間は実在せず、空間から推察されるという説、宇宙の光の速度の変化をはかることで、実在を証明できるという説もある。事故にあった時にスローモーションのように感じるのは、脳の働きによるものだと言われる。
空間が先か時間が先か。これは宇宙の大爆発誕生ビッグバンにまで遡る議論です。
ビッグバンによって宇宙が誕生して以来エントロピーは増大してきました。
http://www4.nhk.or.jp/P3452/5/
寿命は100歳へ!理論物理学者が語る近未来 ミチオ・カク氏が語る未来世界(前編) 2014年12月29日 東洋経済オンライン
NHKスペシャル取材班
科学やテクノロジーの進展により、人工知能が人間の知能を上回るのが今から30年後の2045年といわれている。そのとき、私たちの生活はどう変わるのだろうか――。
私はいずれ、がんが風邪と同じような扱いになると思っています。風邪はどうして撲滅できないかというと、原因であるライノウイルスが300以上あって撲滅するにはコストがかかりすぎるからです。がんも同様に、多種多様な遺伝子の変異が原因であるため撲滅はできないけれど、それによって死ぬこともなく、共存していくようになると思います。
http://toyokeizai.net/articles/-/56534
時間 ウィキペディアWikipedia)より
相対性理論での時間】
ニュートン力学においては時間は全宇宙で同一だが、アインシュタイン相対性理論ではそうではない。
特殊相対性理論によれば光の速度はどの慣性系に対しても一定である。これを「光速度不変の原理」と呼ぶ。光速度不変の原理から異なる慣性系の間の時空座標の変換式が求められ、それはローレンツ変換となる。このとき、ある慣性系から見て空間上の異なる地点で同時に起きた事象は、異なる慣性系から見ると同時に起きてはいない。これを「同時性の崩れ」という。結果として、観測者に対して相対運動する時計は進み方が遅れて見える。一般相対性理論によれば重力と加速度は等価であり(等価原理)、これらは空間と共に時間をも歪める。一般に重力ポテンシャルの低い位置での時間の進み方は、高い位置よりも遅れる。例えば惑星や恒星の表面では宇宙空間よりも時間の進み方が遅い。非常に重力の強いブラックホール中性子星ではこの効果が顕著である。
【時間の速さ】
現在の我々は、時間は常に一定の速さで過ぎるものでそれに合わせて様々な現象の進行速度や周期の長さが計れる、などとつい考えてしまう傾向がある。だが観測的には我々は、ある周期現象(例えば天体の周期運動、振り子の揺れ、水晶子の振動、電磁波の振動など)の繰り返しの回数を他の現象と比較できるだけであり、何か絶対的な時間そのものの歩みを計れるわけではない。
このような “常に一定の速さで過ぎる時間” という概念は、ガリレオ・ガリレイによる「振り子の等時性の発見」とその後の「機械式時計」の発達以降の近代において優勢になったとも言われる。それ以前には、例えば不定時法などはよく使われていた。
場所により時間の流れる速さが異なるという考えは古代からある。例えば仏教の世界観では「下天の1日は人間界の50年に当たる」と言われている。また、一般相対性理論によると重力ポテンシャルが異なる場所では時間の流れる速さは異なるのではないかと考えられている。
【時間の向き】
時間が過去から未来へと “進む” または “流れる”、我々は過去から未来へと “進む” が逆には戻れない、というイメージを受け入れていない現代人は少ないだろう。例えば、“誰もが時間は一方向にしか流れないことに気づいている”し、“私たちは日常経験から時間が過去から未来へ流れていくことを知っている”。体験的には、我々は過去の記憶は持つが未来のことはまだわからない。具体的には、日常体験する多くの現象は、それらが時間的に逆に進行するような現象は起こり得ないように見える不可逆現象または非可逆現象である。
この時間の矢を物理法則として表したものの一つとして、熱力学第二法則がある。これは、「孤立系内のエントロピーは時間と共に増大するか変化しない」また「ある系は自由エネルギーの低い方へ変化する」と言い表される。これは「ある物体より熱を取り、それをすべて仕事に変えて、それ以外に何の変化も残さないようにすることは不可能である」というトムソンの原理、「低温の物体から熱を取り、それをすべて高温の物体に写し、それ以外に何の変化も残さないようにすることは不可能である」というクラウジウスの原理と同等であり、熱現象の観察事実を法則化したものである。熱力学第二法則は時間の矢の現れの一つというだけでなく、非常に多くの時間の矢を説明(ないしは置換)できる。例えば"アルコールと水を混ぜて両者が一様に混ざっていく過程"は「水とアルコールが分離した状態よりも、混ざった状態の方がエントロピーが高い(自由エネルギーが低い)ため起こる」と説明できる。そのためしばしば両者は同列に扱われる。

                                  • -

『タイムトラベル超科学読本』 松田卓也/監修 PHP研究所 2010年発行
時間、重力、宇宙の不思議な関係−−なぜ時間には、過去、現在、未来という向きがあるのか (一部抜粋しています)
アインシュタインは、3次元空間に時間を加えて4次元空間とした。このように時間と空間を同等に扱う時、ひとつの疑問がわいてこないだろうか。すなわち、空間は各方向、前にも後ろにも自由に言ったり来たりできるのに、なぜ時間は「過去→現在→未来」と一方通行であるのか、ということだ。この問題は、タイムトラベルに大いに関係する。時間が一方通行でなければ、私たちはタイムトラベルなんて考える必要がないからだ。
まず、物理学の諸法則において時間というものがどのように捉えられているかを考えてみるとおもしろい。
ニュートン力学運動方程式電磁気学のマクスウェルの方程式など、現代物理学の基礎をなす基本方程式は、どれも時間について対称、という性質をもつ。すなわち、これらの方程式における時間は一方通行ではなく、過去と未来を区別しないのだ。
たとえば振り子が運動するようすをビデオに撮って見てみることをイメージしてみよう。空気の抵抗や軸受けの摩擦がないとすれば、振り子はニュートン運動方程式に従って永遠に動き続けることになり、そのようすはビデオを逆送りにして見ても、順送りと区別することはできない。つまりニュートン力学が、過去と未来を区別しないことを意味している。
しかし、現実の世界にはその区別がある。実際に振り子のビデオを見ると、振り子はだんだん遅くなり、いずれ動かなくなる。それを逆送りしたら明らかに不自然であり、だれが見ても、過去と未来は簡単に区別できる。
つまり、時間が一方通行なのは、抵抗や摩擦があるからといえる。時間が経過するうちに」振り子のもつエネルギーが周囲の空気などに渡されることで、振り子の運動は弱まり、いつしか止まってしまう。
このように、エネルギーが周囲に拡散していく現象、つまり「熱は高いところから低いところに流れ、その逆は自然には起こらない」ことを定形化したのが「熱力学第二法則」だ。
そして、この法則があるからこそ、現実の出来ごとには、時間の流れる向きが生じ、それに逆行し、未来から過去に行くことはできないことになっているのだ。
これをさらに定量的にしたのが「エントロピー増大の法則」だ。エントロピーとは、「乱雑さ」といったような量で、この法則は、「エントロピーが減少することはほとんど起こり得ない」という経験的なものだ。
すなわち、コーヒーを放っておけば、冷めていき、自然に温かくなることは起こらない。つまり、すべては放っておけば秩序が崩壊して混ざり合い、最終的には一様なさまになっていく、ということを意味する。
しかし、この法則を前提として考えると不思議なのは、宇宙の変化だ。つまり、一様な状態だった初期の状態から、銀河や星などの秩序が生まれている。これは「エントロピー増大の法則」に反してエントロピーが減少しているように見える。なぜそんなことが起こるのだろうか。
この現象を説明するのが重力だとされている。もし重力がなければ、宇宙は均一でそこから太陽系などの秩序が生まれることのない「熱的に平衡」な状態のまま保たれているはずだった。しかし、重力によって物質がたがいに引き合う作用があることで、宇宙は部分的に「熱的に非平衡」な状態になっているという。そうして宇宙に秩序ができてきた。
ただし、エントロピーが減少するのは、宇宙のなかの部分系で、宇宙全体としてはエントロピーは増大している。たとえば冷蔵庫のなかは冷えてエントロピーが減るが、その分冷蔵庫の外は暑くなってエントロピーは増える。重力の作用はそれに似ていて、結果的には「エントロピーは増大の法則」は守られている。なぜなら、時間の流れとはエントロピーが増大することだからだ。

                                  • -

どうでもいい、じじぃの日記。
ぼけっと、『タイムトラベル超科学読本』という本を見ていたら、「時間、重力、宇宙の不思議な関係」が出ていた。
「熱は高いところから低いところに流れ、その逆は自然には起こらない」
確かに、熱は高いところから低いところに流れ、いつかは冷えた状態(均一な状態)になる。これを「エントロピー増大の法則」というのだそうだ。
そして、時間の流れはエントロピーの増大と等価なのだそうだ。
時間は均一な状態では流れず、エントロピー増大の状態で時間が流れるのだという。
本当かなあ。常に時間は存在しているように思えるのだが。
宇宙もまた、エントロピー増大の法則にのっかっているのだという。
いつかは、宇宙は何にもない世界になるというのだろうか?
現実には宇宙で銀河や星が新たに生まれている。エントロピー増大の法則に反しているように見える。
重力がエントロピーの減少を起こしているのだという。
時間もまた重力によって歪められているのだという。
我々は3次元空間+時間の4次元世界に住んでいる。
もしかしたら、これに重力が加わった5次元世界と考えた方がいいのかもしれない。
そして、実は、重力は次元を超えて作用してたりして。