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なんでや劇場レポート3 第二弾 「地球の安定化」と「生物の進化」、そして「宇宙」の関係性①

さて、第100回なんでや劇場レポート3 第2弾は劇場の内容から更に踏み込んで「地球の安定化」「生物の進化」そして「宇宙」との関係性について、熱力学・量子力学・地球物理学等の分野も取り入れながら、より深く追求してみたいと思います。
劇場で、少しだけ触れられた「宇宙」との関係性、物理学と生物学の関係性をもっと深く知りたいと興味がある方は必読です。
生物学に加えて、物理学が入ってくるので、かなりマニアックです。覚悟して読んでください 😈
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画像はこちらからお借りしましたリンク


レポート3 第一弾に書いたように、地球は微惑星・隕石の衝突・集積・合体によって誕生し、時間をかけて安定化してきました。「地球の安定化」を物理現象としてより深く追求する為には、「熱力学」について押さえる必要があります。
熱力学には、非常に重要な「熱力学の法則」と言うものが存在します。
以下の法則は、唯一完全にその法則性が証明されていると言ってよい法則で、これに反する現象は、(人類の観測できる物理学の上では)存在し得ない為「自然の摂理」を超えて「宇宙の摂理」と言っても過言ではありません。

<熱力学の第一法則>
 閉鎖系(ある閉じた空間)において、エネルギーの総和は一定である。
<熱力学の第2法則>
 閉鎖系において、熱を高温の物体から低温の物体へ移動させ、
 それ以外に何の変化も起こさないような過程は実現不可能である。

※正確には、これ以外に熱力学の第零法則と第3法則が存在しますが、今回はあまり重要ではないので省略します。
熱力学の第一法則は、有名なエネルギー保存の法則です。(高校の物理でも習いますよね)
熱力学の第二法則は一見解り難いですが、「お湯の中に氷を入れると、ぬるま湯になる」と言うことを思い浮かべてもらうと解り易いと思います。お湯の中に氷を入れると、ぬるま湯になると言うのは、誰の目から見ても明らかですが、このぬるま湯を放っておいても絶対に氷とお湯になることはありません。
これは熱が常に高い状態から低い状態へと流れるからで、低い状態から高い状態へと移ることは有りえないからです。
(もし、こんなことが起こると怖くてお風呂に入れない。。。((((;゜Д゜))) )
この現象を、上述の「熱力学の第2法則」に照らし合わせて言えば、高温である「お湯」から低温の物体である「氷」へと熱エネルギーが移動した結果、「固体(氷)→液体(ぬるま湯)」へと変化したと言うことになります。(あくまでエネルギーは高温から低温に移動して均質化しただけで、総量は変わっていません)
すなわち、熱力学第2法則とは、エネルギーの移動の方向(+質)に関する法則と言え、熱は必ず「高温」から「低温」へ流れると言うのも、この法則と密接な関係にあります。
なお、この熱力学第2法則は、「エントロピー」と言う概念と共に語られることが多いです。
「エントロピー」は物質や熱の拡散の程度、乱れ具合などと表現されるややこしい概念ですが、簡単には、物質やエネルギーの「均質さ」を示す概念と捉えれば良いと思います。
均質な状態が「高エントロピー状態」なのに対して、そうでない状態を「低エントロピー状態」と言います。
例えば、上述の「ぬるま湯」状態は物質的にもエネルギー的にも均質な状態なので、「高エントロピー状態」、逆に「氷+お湯」の状態は、「低エントロピー状態」と言えます。
熱力学の第2法則から、エネルギーは必ず高温から低温へと流れて均質化するので、エネルギー移動に伴ってエントロピーは増大します。このことから、熱力学第2法則はエントロピーの増大則とも言われ、自然状態では必ずエントロピーは増大していくことを示しています。
以上の熱力学の法則を押さえた上で、「地球の安定化」に関して考えて見ます。
地球は、「高エネルギー場の原子スープ・原始大気」から「核・地殻・大気」の層構造へと組織化しながら安定化していきます。
これは、物質・エネルギー的に均質な状態(原子スープ・原始大気)から、不均一な状態=組織化された状態への移行=「高エントロピー状態」から「低エントロピー状態」への変化であり、「(高温→低温のエネルギーの変化に伴って)エントロピーが必ず増大する」と言う、熱力学の第2法則に完全に反しています。先ほど、熱力学の法則は「宇宙の摂理」と言ったので、地球の安定化は「宇宙の摂理」に反していることになります
注意:地球の安定化とは、生物から地球環境を見た場合に「安定的」であることを意味し、熱力学的には熱エネルギーが均質でない状態=「不安定」状態であると言うことになります。
長くなってきたので、第3弾に続きますが、その前にポチっとよろしくお願いします。
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