• 杉本 大一郎, 1978: 宇宙の終焉 — 熱的死かブラックホールか (ブルーバックス B356)。講談社, 248 pp.

1978年8月にでた縦書きの新書本。定価 520円とある。わたしは新刊で読んだ。

熱力学第二法則をすなおにかんがえると、宇宙は、エントロピーがふえつづける結果、「熱的死」、つまり、温度も濃度もいたるところ一様な状態にむかっているはずだ。しかし、本書は、そうはならないという。

星は、放射 (電磁波) をだすことによってエントロピーを捨て、それ自体をエントロピーが低い状態にたもつことができる。宇宙のエントロピーはふえつづけるけれども、宇宙が膨張しているもとでは、空間の体積あたりのエントロピーはふえなくてすむので、星のエントロピーの捨て場は維持され、星は光りつづけることができる。

また、天体には自己重力がはたらく。そのため、エネルギーを失うと温度が上がる (見かけの比熱が負である) こともおこる。水素からヘリウムへの核融合が不活発になった星は収縮するが、そのどあいは星の質量が大きいほどつよく、比較的小さい星は白色矮星、もうすこし大きい星は中性子星、もっと大きい星はブラックホールになる。ブラックホールは質量が集中して重力が強いので光も出ていくことができない状態だ。

宇宙は、均一になるのではなく、質量が集中したブラックホールと、わずかな質量が分布した空間とをふくむ、不均一なものになっていくのだ。

わたしはここまでにのべたような本書の主張をすなおにうけいれた。しかし、それよりくわしい議論はおぼえなかった。

あとがきによれば、本書は、恒星内部構造論と恒星進化論に、Prigogine の非可逆過程の熱力学の考えかたをくみあわせ、「自己重力解放系の物理」というたちばで構成しなおす考えをのべたものである。 (本書での「進化」は、ダーウィン型進化ではなく、第6章のおわり付近の表現によれば「部分系のエントロピーが減少し、しかも一様化とは逆の方向に向かう変化」をさしている。)

槌田 敦 氏の「資源物理学の試み」が『科学』の1978年 2, 3, 5 月号に出たのだが、本書はその影響はうけていないとおもう。

折りかえしのあとに目次をつける。

===== 目次 =====
はじめに
目次
1. 未来
– 未来論へのふたつのアプローチ
– 太陽系の未来
– 宇宙の未来
2. 宇宙の未来についての三つの考え
– 第一の考え — 力学的世界観
– ラプラスの魔
– ミクロとグローバル
– 光陰矢のごとし (Time files)
– ミクロの可逆とグローバルの非可逆
– エントロピー
– 第二の考え — 宇宙の熱力学的な死
– 第三の考え — 現実の宇宙を見よう
3. 天体は階層構造を成す
– 星団は集まって銀河を作る
– 銀河系の外の銀河
– 銀河も集団を作る
4. 宇宙は熱平衡に向かっているか
– 宇宙のガス
– 星の内部
– 銀河の形
– 現状と変化の方向
– 銀河は遠ざかる
– 宇宙は膨張する
– 宇宙は断熱系か
– 宇宙は一様・等方か
– 昔の宇宙は熱かった
– 測定された宇宙の黒体放射
– カオスからコスモスへ
– 理論のまちがいと適用方法のまちがい
5. 重力熱力学的カタストロフィー
– 星はなぜ飛び散らない
– 星はなぜつぶれない
– 負の比熱
– 重力熱力学的カタストロフィー
– なぜ自己重力は非常識か
– 隣は何をする人ぞ
– 天体と重力
6. 天体と生物と鉄の塊
– 外に開いた系
– エントロピーを捨てる
– ネゲントロピーを喰う定常状態
– 空気はなぜ水蒸気で飽和していないか
– 生物の熱力学
– 星は重力熱力学的開放系
– 進化と変化
– 星の進化か星の一生か
7. 星の進化とブラックホールの形成
– 巨星への進化
– 化学組成の層構造
– 原子核の熱平衡状態
– 熱平衡への移行の断面と熱平衡からの落ちこぼれ
– 星の死
– シリウスの伴星
– 白色矮星はなぜ死んだ星か
– 軽い星が白色矮星として死ぬ
– 雲散霧消する星
– 鉄の光分解
– 中性子星の形成
– 自転していた中性子星 — パルサー
– 中性子星の質量には上限がある
– もっと重い鉄の芯はブラックホールになる
– ニュートンの万有引力とアインシュタインの空間の曲がり
– ブラックホールの形成
– 白鳥座に見つかったブラックホール
– 太っていくブラックホール
8. 宇宙膨張の将来
– ごみ捨て場の膨張
– 宇宙に物質はどれだけあるか
– 昔の宇宙膨張の様子を探る
– 元素で宇宙の構造を探る
– 宇宙は開いていてどこまでも膨張する
– もし物質が充分にあれば
– 定常宇宙論について
9. 開いた宇宙の終焉
– エントロピーの捨て場としての宇宙空間
– 星の進化の社会学
– 物質を吸い込むブラックホール
– ブラックホールと衝突する確率
– 衝突における協力現象
– 恒星系のカタストロフィー
– 恒星系カタストロフィーの終着点
– カタストロフィー進行の速さ
– カタストロフィーの加速
– 重力による回転計のカタストロフィー
– 宇宙全体のカタストロフィーは?
– 開いた宇宙の終焉
10. 閉じた宇宙の終焉
– 膨張から収縮へ
– 物質優勢から放射優勢へ
– 星は溶けるがブラックホールは溶けない
– ブラックホールの熱力学
– 宇宙のスケールと宇宙の地平線
– 宇宙の初めはなぜ熱平衡か
11. 熱力学的死は死んだか
– 宇宙のエントロピーは増大する — ボルツマンは正しかった
– 宇宙は熱力学的な死に至らない — ボルツマンは誤っていた
あとがき
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