時間の矢の起源:典型性に基づく説明
時間の矢の起源:典型性に基づく説明 Kei Singleton First published: 17. Apr. 2019; Last updated: 17. Apr. 2019 はじめに 生物進化の法則、人工生命の創造に伴う明らかなリスクへの効果的な対処、意識や知覚をもたらす脳の神経構造、老化のメカニズムなど、苦しみの原因にかかわるこれらの問題をより深く理解し、そして対処を可能にするには、熱力学や統計力学をはじめとした物理学の知識と手法が必要になる。一方で、熱力学や統計力学で用いられる概念や方法の一部は、非常につかみどころのないものでもあり、それゆえに多くの誤解が広まってしまっている。ここでは、それらの分野の概念を専門的な予備知識を必要としない形で紹介することを一つの目的とし、それ自体が苦しみの大きな原因である時間の不可逆性について議論する。 1 ミクロな世界とマクロな世界 1.1 熱力学第二法則と時間反転非対称 形あるものは時の流れと共に姿を変え、やがて朽ち果てる。不可避な老いと死は私たち動物の多くにとってそれ自体が最も大きな苦痛であるだけでなく、将来経験する老いや死に対する不安や恐怖など、生における他の様々な苦しみを生む原因ともなる。しかしこの時間変化の一方向性は、生物の変化にのみ見られるものではない。私たちの目に見える 系(考察の対象とするもの) の多くは、その変化の方向に明らかな非対称性を示す。例えば部屋でコーヒーにミルクを入れて飲んでる場面を想像してみよう(もちろんここで入れるミルクは豆乳やアーモンドミルクなどのビーガンミルクだ)。コーヒーに垂らしたミルクは自ずとコーヒーと一様に混ざり合うが、何か特殊な操作でも加えない限り、一度混ざり合ったミルクがコーヒーと分離することはない(溶けの悪い製品については考えていない)。また、それが淹れたての熱いコーヒーであっても(あるいは十分冷えたアイスコーヒーであっても)、放置すればやがて部屋の空気と同じ熱さになり、それ以上変化を示さなくなる。 これらのマクロな(目に見えるスケールの)系の状態を扱うのが、 熱力学 と呼ばれる分野である。ここではまず、その熱力学からいくつかの有用な概念を導入する。マクロな系が、(外界とのやりとりがないまま)しばらく放置して至る、目に見えた