• 都筑 卓司, 1970: マックスウェルの悪魔 — 確率から物理学へ (ブルーバックス B-152)。講談社, 276 pp.

1970年にでた縦書きの新書本。定価 290円とある。熱力学の第二法則 (エントロピー増大の法則) を確率によって根拠づけるかんがえかたについての入門的読みものである。題名の話題は、(電磁気学で有名だが気体分子運動論の業績も重要な) James Clark Maxwell が、分子運動を制御できる「魔物」がいればこの法則に反することをおこすことができるのではないかと提起したという話だ。物理学者の多数意見は、それは不可能だというものだ。本書もどちらかというと不可能だろうという議論をしているが、不可能だとはいいきっていない。

わたしは中学生のころ、この本が新刊だったときに読んだ。わたしはたぶんこの本によってエントロピー増大の法則を知った。そのころわたしは本の題名や著者をおぼえる習慣がなかったが、これはおぼえた。(著者名は高校にはいってから、物理に関心のあった同学年の生徒がよく話題にしていたのでおぼえたのだったかもしれない。) 本が家にのこっていたので、ひとまず目次を書きぬいた。なかみをよみかえす時間がまだとれていないが、この段階で読書メモをだしておく。

外カバーの裏にある著者紹介によれば、1970年当時著者は、「横浜市立大学助教授、理博。昭和3年、浜松市に生まれ、… 東京文理大 物理学科 … 大学院では統計力学を専攻し、相転移や表面現象の理論的計算を手がけた。」とある。著者はブルーバックスやその他の科学入門よみものをたくさん書いているが、本書はそのうちでも専門に近い話題だったらしい。本書は本格的に統計力学にふみこんではいないのだが、場合の数をかぞえる例のあげかたは、統計力学のモデルでのやりかたを知ったうえで単純化したものなのだろう。

情報エントロピーは未知なものの数 W の2を底とする対数で無次元量、熱力学のエントロピーはミクロな状態の数 W のeを底とする対数にボルツマン定数 k をかけたもので、数量としてはちがうが、本書では W をおなじとみなして対応がつけられるものとみているようだ。そこで、情報によって熱力学的なエントロピーを制御する「魔物」がいてもよいと期待されるわけだ。しかし、「魔物」は少数の分子からできているはずだから、ゆらぎによって、制御は不確実になる。

「反エントロピー」ということばがでてくるが、これはMaxwellよりあとの学者が negentropy といっているものを、「負のエントロピー」ではごろがよくないという理由でこう表現したのだ。地球は太陽から「反エントロピーの大きいエネルギー」をもらっている、という言いかたをしている。

「平和鳥」というおもちゃは、一見 第二種永久機関 (熱力学第二法則に反する機関) のようだが、太陽からの「反エントロピー」のおかげて大気が水蒸気で飽和していないから、「平和鳥」は水を蒸発させることができ、それによって運動をつづけるのだ。

章の番号がついていない最後の部分は、人間社会はエントロピーがふえすぎて行きづまる (もしかすると滅亡する) という心配をしているが、ここは熱力学的エントロピーとの関係は比喩的になっていて、正しいかどうか判断困難な議論になっている。この部分が本書の結論とおもわれるとまずい。本書の主要な議論は第7章までにある。

折りかえしのあとに目次をつける。

===== 目次 =====
はしがき
もくじ
プロローグ
– 小人たちは働いた
– 人類は栄えた
– なかたがい
– その後の人類
– 宇宙の死はゼンマイのほぐれるように
– オシャカ様の手の平のうちで
– 時間がなくなる!
– タイム・マシンはできないのか?
1. 永久機関のはなし
– 働け、働け、もっと働け!
– ああ、日本人気質
– 機械は横着精神の結晶である
– 横着の権化
– 永久機関への挑戦
– 永久機関のからくり
– なぜそれは不可能であるか
– エネルギーの研究
– 俵をかついでも仕事とはいわない
– もう一つ重要なこと
2. エルゴード仮説より
– ある昔話
– だから、砂糖とミルクは別々に出される
– 液体がつぶに見える世界へ
– 猿が木から落ちるのは
– 福引の玉は志と違って
– まざり方の数学的裏づけ
– エルゴード仮説
– ピンク、ピンク、ピンク
– まんまるい玉が空間を走っている
– 入り乱れる粒子
– 二つの話を軸にして
3. 確率から物理法則へ
– ストーブの上でヤカンが凍る
– 石がひとりでにとび上がらないことがなぜ第二法則か
– エネルギーの良否
– お茶はなぜさめる
– 熱とピストン
– カルノー・サイクルという絵にかいたモチ
– 昔なつかしい星型エンジン
– エネルギーは多ければよいというわけではない
– 永久機関にも二種類
– アインシュタインもビックリ! 平和鳥
– ミクロとマクロのつなぎ方
– 集団の中の一つの顔
4. 秩序崩壊
– 水と氷のちがい
– ある温度で突然に
– 確率的解釈
– 乱れやすさ
– 大いに間違おうとは思えども
– 妥協
– 混乱は混乱をよんで
– 固体の中のマックスウェルの悪魔
– 砂糖水から液体ヘリウムまで
– 旺盛な磁性の研究
– 電子磁石には東西がない
– 相殺
– エネルギーの介入
5. なぜ空気はつもらないか
– 宙に浮く空気
– 空気分子は空高く昇る
– ビックリ記号を使っての計算
– ふたたび妥協の問題
– 金が気体にならないわけ
– イカサマ・カード
– 磁石とイカサマ・カード
– ボルツマン因子
– 温度とは固体分布のありさま
– 三種の粒子
– 量子統計ともなると
6. でたらめの世界
– トランプあてあそび
– ビットとは二者択一の別名
– 情報的エントロピー
– なにを知りたいかでビットは変わる
– 確率からエントロピーへ
– 物理的エントロピー
– 金でも鉄でも気体になる
– 二つの現象を類似的に考えること
– すきま風の原理で
– 磁界を消して低温を得る
– 低温技術の発展
– マイナスの絶対温度
– 貧乏人のうれしさの程度
– 再びマイナスの温度の説明
– ミクロにみたゴムの縮み
– エントロピー弾性
7. 救世主としての悪魔
– バスを止めるはなし
– 銃殺をまぬがれたはなし
– ゴーゴーだってむなしくはないか… …
– 悪魔のささやき
– ブラウン運動
– ゆらぐ因果律
– マックスウェル分布
– 悪魔が永久機関を動かす
– はたして悪魔は否定されるか?
– 真空の温度は六千度
– 地面の温度も六千度まで昇る
– 反エントロピー
– 平和鳥の謎とき
– 反エントロピーの創造者
– エンゲルスの反論
– ジレンマ
カタストロフィー
– 情報の激増
– エントロピーとは情報量である
– サラリーマンは反エントロピーを提供する
– ギャンブルの反エントロピー
– 氾濫
– 記憶すべき数字について
– 情報による圧殺
– 人類滅亡の予言
– 未来の世界
– 恐るべきエントロピー
===== ここまで =====