• 杉本 大一郎, 1985: エントロピー入門 — 地球・情報・社会への適用 (中公新書 774)。中央公論社, 195 pp. ISBN 4-12-100774-3.

1985年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。

『宇宙の終焉』[読書メモ] の著者である宇宙物理学者による、熱力学的エントロピーについての解説書である。情報エントロピーは、熱力学的エントロピーとどのように関連するかという観点でだけでてくる。杉本さんの著書のうちではおそらくいちばん人間社会の問題にふみこんで、エントロピーにもとづく「資源性価値」を論じている。

本書がかかれたころ、「エントロピー学会」というものができて、杉本さんは会合に参加して発言していた。その後、その学会は、物理量としてのエントロピーに関する議論よりも社会思想のほうを重視する人たちが主導するようになったので、杉本さんは参加をやめたようだ。わたしも、雑誌の購読は10年ほどつづけていたが、会合には出なくなった。

あとがきによれば、著者は、東京大学 教養学部 (駒場) の同僚だった地質学者の 中村 保夫さんから、槌田 敦さんの『資源物理学入門』(1982, NHKブックス) や 1978年に『科学』に出た論文などについての論評をもとめられたのをきっかけに、この問題に関心をもった。Rifkinの本、『エントロピー読本 I, II』 (エントロピー学会のシンポジウム報告書)、『科学』 1985年4月号の論争から、どういう間違いが流布しているか、また間違いや混乱はどこで起こりやすいか、を学ぶことができた、と言っている (その件は『科学』1985年9月号で論じたそうだが、わたしはまだ確認していない。)

著者が言いたかったことのうち主なことはつぎのように書かれている。「熱力学的発想法は、細かいことがすべてはわかっていない問題についてもグローバルな事柄では正しい理解に導く場合があること、だから社会経済システムなどを理解するのに熱力学的発想法が役に立ちそうであること、エントロピー的発想法は人類が生きながらえるために大切なものであること、それらを論じるときに、自然科学的な概念は正しく適用されなければならないこと。」

経済学関連のことについては、経済学者の 神里 公 氏 からコメントをもらっている。しかし、「ふつうの経済学の概念に合わすよりも、むしろその差異をはっきりさせる方向で手をいれた。」とのことだ。ざっと見たかぎりでは、本書の「資源性」は、槌田さんが『科学』の「資源物理学の試み」で「物理価値」と呼んだもの (『資源物理学入門』では「拡散能力」のような表現にかわっている) にちかい概念だとおもうのだが、本書ではもうひとつ「資源性価値」という概念を導入する。そのあたりの議論をわたしはまだおいかけていない。

本書全体をみて、槌田さんとあきらかにちがう論点としては、植物による光合成などに関して、太陽光の低エントロピー性 (地球上の常温熱にくらべてエネルギーあたりのエントロピーが低いこと) を重視していることである (槌田さんは、地球のエントロピー収支の件では太陽光の低エントロピー性をみとめているはずだが、植物の炭酸同化は水の蒸発によってエントロピーを捨てることによってなりたつのであって太陽光は資源でないとみていた。) また、用語の問題ではあるが、本書は「ネゲントロピー」という用語を、正味で捨てたエントロピーをさして、積極的につかっているところがある。(槌田さんはエントロピーは負になりえない量なのでネゲントロピーという用語をつかうのはまちがいだと言った。)

本書第2章には地球環境の話題がある。だいたいもっともなのだが、「対流と水の役割」のところの78ページで「水蒸気をより多く含んだ空気のほうが密度が低く、軽い」というのはほんとうではあるが、それを理由として「水蒸気を含んだ空気は比較的不安定で、対流を起こしやすい。」とするのはうまくない。大気中に水蒸気があることの対流への影響のうちで、水蒸気の窒素・酸素との密度のちがいの効果は小さく、水蒸気が凝結する際に水蒸気がもっていたエネルギーが大気の温度をあげ密度を小さくすることが重要なのだが、本書はそれにふれていない。ただし、80ページで「水滴は … それぞれの高さで熱平衡が達成されるのに必要な緩和時間に比べて速く落ちてしまう。」それによって「熱平衡から離れた状態が作り出される」というのはもっともで、重要な指摘だとおもう。

なお、あとがきにつぎのように書かれている。「この本は自作のワープロで書いた。それは、全部が仮名書きで、十万字からなる原稿を、一括して自動的に仮名・漢字変換するものである。PC9801を使って6時間ほどかかったが、その間は、もちろん寝て待っていてもよい。正しく変換された率は、98パーセントを越えた。熟語が持っている情報のエントロピーを、よく考えながら変換するプログラムになっているからである。間違った漢字は、推敲しながら修正した。」 著者が かな漢字変換プログラムの自作までしてしまうことと正しく変換された率が高いことにおどろいたが、著者自身の文字づかいを再現するように自分でプログラムの論理を考えるからできたことなのかもしれない。

折りかえしのあとに目次をつける。

=====　目次 =====
目次
はじめに — 今なぜエントロピーか
第1章 エントロピーと熱的現象
– エネルギーは保存する
– エネルギーの質
– 熱を仕事に変えられる条件
– 仕事をあたえて温度差を作る
– 可逆と非可逆
– 熱交換器
– 非可逆過程で系は熱平衡へ向かう
– 閉じた系と開いた系
– 閉じた系でも外界に仕事をする
– サイクル
– 熱力学第一法則
– サイクルで変化するもの
– 熱の出入りを経路によらない量と関係づける
– エントロピーは状態だけで決まる
– 熱力学第二法則、すなわちエントロピー増大の法則
– 非可逆過程があるとエントロピーは増大する
– 理論と実践
– 分子論との関係
– カルノーの熱機関
– 熱機関の効率
– 絶対温度
– 現実の熱機関
– エネルギーの有効利用
– 熱平衡への移行
– 熱平衡は空間的に一様な状態
– 反応と逆反応
– 反応の詳細釣合い
– 質量作用の法則
– 反応によるエントロピーの生成
– もっと長い時間がたつと
– 熱平衡の階層構造
– 文脈による意味の違い
第2章 エントロピーと地球
– 生きている開放系
– ネゲントロピー
– エントロピーを捨てる
– 太陽光の意義
– 光と光子
– 黒体放射とそのエントロピー
– 真空中に広がる光のビーム
– エントロピー的考察
– 光のビームとエントロピー
– ゆっくり広がる光
– 単色光に対応する温度
– 熱平衡でないときの温度という概念
– 地球という生きている系
– 大気圏の食べるネゲントロピー
– 大気は局所的にも熱平衡から離れている
– 地球大気の温室効果
– 対流と水の役割
– メカニズムは壊れることがある
– 低エントロピー太陽光の利用効率
– 光合成は、太陽光のもつ低エントロピーのエネルギーを固定する
– 低エントロピー資源としての太陽光
第3章 エントロピーはなぜ増える — 情報とエントロピー
– この章のレジュメ
– 熱力学と分子論
– ミクロとグローバル
– マクロな量を計算する
– ボルツマンの統計力学
– エントロピーのミクロな解釈
– 温度とエントロピーの関係
– あいまいさの尺度を量的に表わす
– なぜ対数か
– 配置の変化と混合によるエントロピーの変化
– 物体の配置とエントロピー
– 分子論的な数と日常的な数の足し算
– 組み立てのエントロピーと情報
– 情報とエントロピー
– 情報量が対数で表わされるわけ
– 情報理論の拡張
– 統計力学は情報理論の最も簡単な場合にあたる
– マックスウェルの魔物
– 時間反転と情報
– それでもエントロピー増大の法則は成り立つ
– エントロピーはなぜ増える
– 未来と過去は同じか
– あらゆる場合が本当に等しい確率で起こるか
– 決定論でも起こるカオス
– カオスとエントロピー増大則
– 分子論の役割
– 情報理論のエントロピー増大則
第4章 経済活動とエントロピー
– 物理概念の応用
– 部分系のエントロピーは減らすことができる
– しかし全系のエントロピーは増大する
– 開いた系はネゲントロピーを食べて、熱平衡から離れた状態を維持する
– どのようにしてエントロピーを外界に捨てるか
– ネゲントロピーも「取り入れ・廃棄」も相対的概念
– 製品と廃棄物という二つの出口がある系
– 製品の効率はネゲントロピーの食べ方で決まる
– ネゲントロピーは必要経費である
– 消費は生産の特殊な場合 — 生産も消費を含んでいる
– 環境と熱平衡にないものが資源である
– 資源は相対的な概念である
– 資源性を定量的に扱う
– 根源的な資源性は地下資源と太陽光線にある
– 光合成産物および水と不飽和の大気は、太陽光の資源性が固定されたもの
– 間違った議論
– エントロピーはいくらでも捨てられるわけではない
– メカニズムを壊す毒はいろいろある
– エントロピー論と技術論は相補的
– 製品の価値はどう評価すればよいか
– 資源性は熱平衡からのずれ
– 組み立て・移動・情報などは、それに要した熱力学的エントロピーの生成量でその資源性価値を評価する
– 物事の資源性価値は、消費された資源性の分だけ増大する
– 資源性価値の定量化
– 資源性価値は、それまでに有効に消費された資源性を積算したもの
– 最初にあった資源性価値
– 「資源性プラス資源性価値」逓減の法則
– 交換では価値は変化しない
– 剰余の資源性価値は生み出されない
– エントロピー論の意義
あとがき
===== ここまで =====