エントロピー

entropy

日本語

和語 ミダレ
漢語 乱雑

解説

熱力学における状態量のひとつ。系の乱雑さや無秩序さの度合いを表す。熱力学第二法則(エントロピー増大の法則)によれば、孤立系のエントロピーは自発的に増大し続ける。情報理論にも応用され、情報の不確実性を表す概念としても使われる。

語源・訳の由来

ドイツの物理学者クラウジウスが1865年に造語。エネルギー(energy)との対比・対称性を意識し、ギリシャ語「entrope(転換・変容)」← 「en-(中)+ trope(回転・変化)」から命名。「変換の内容量」という意味を込めており、エネルギーと語形を揃えることで体系的な物理量の命名を意図した。別の和語には、ざわめきやざわつきがある。熱をシリンダに伝えると、ミダレもシリンダの中に入って来る。ピストンを初めの位置に戻し、エンジンの運動をサイクルとして繰り返すためには、シリンダーの中にはいってきたミダレと同じ以上のミダレを廃熱として出す必要がある。

分類

科学

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日本語訳の背景について

エントロピーは非常に訳しにく単語であり、それは乱雑さとも呼ばれてきた。かたかな屋はエントロピーをミダレ(乱れ)と訳した。かたかな屋はその訳の背景を述べるつもりである。なお、謙遜抜きで、彼はエントロピーを本当に何も理解していないと述べておく。

一般的に、エントロピーはシュボン(エンジン)を用いて、説明されているように見える。ここでは、かたかな屋はエントロピーの日本語訳の背景を教室で説明してみる。教室はマルツ(シリンダー)やシュボンの例えである。なお、教室には、外へと仕事するためのスイツバ(ピストン)はついていないが、スイツバを想像してもかまわない。さて、エントロピーの訳を考えてみよう。

今、ある教室があり、生徒たちがその教室にいる。教室は授業が始まる前であり、静まり返っている。

授業開始の鐘がなり、授業が始まると、熱というザワツキが教室に入ってくる。すると、教室はざわつく。教室の雰囲気は乱れる。かたかな屋はこの乱れをエントロピーと解釈した。より正確には、ザワツキと共に、ミダレもまた教室に入って来る。授業中、この教室は外へと仕事をするが、現実的には、教室には、スイツバはついていない。

次に、この授業を終わらせて、開始の状態に戻し、教室における授業の繰り返し(サイクル)を実現したい、そのためには、教室のザワツキを外へと出すことによって、入ってきたミダレを教室の外に、出す必要がある。そのとき、出す必要があるミダレは入ってきたミダレよりも同じ、または大きい必要がある。なぜなら、入ってきたミダレが全部外に出されないと、教室は元に戻らない。

最後に、教室がミダレを外へと出した後、授業は終わり、教室は始めの静かな状態に戻る。これがマルツスイツバが初期の位置に戻り、繰り返しが可能になる状態である。そうして、教室は次の授業開始まで同じように待つことができる。

エントロピーを知ったとき、なぜこのような量が導入されるのか、なぜ熱を温度で割っているのかがよくわからないように思える。そこで、かたかな屋はエントロピーをミダレと訳して、入ってきたミダレと出ていくミダレを考えるために、このような量を導入すると印象付けた。熱量だけでは、入ってきたミダレも出ていくミダレもわからない。わからないと、教室が授業の始まりの状態にまた戻り、授業の繰り返しができるのかもわからなくなる。だから、ミダレを数として考える必要があるのかもしれない。

最後に補足であるが、物理学には、エントロピー増大の法則というものがあるらしい。この法則では、エントロピーは常に増大するらしい。エントロピーをミダレと解釈すると、ミダレは常に大きくなっていく。このミダレは直観的にも合致しているように思える。

統計力学のエントロピー

エントロピーには、熱力学におけるエントロピーと統計力学におけるエントロピーがあるらしい。上記では、かたかな屋は熱力学におけるエントロピーについて述べた。次に、彼は統計力学におけるエントロピーの訳について考えてみる。

ある巨視的な状態があり、その状態がいくつかの微視的な状態で表されるとする。このとき、微視的な数の状態が多いとき、エントロピーも大きいと解釈されているように思える。このエントロピーがミダレに合致しているのかは不明である。

そこで、もしこのエントロピーをミダレと言わない場合、かたかな屋はこのエントロピーをアリウリーと訳する。このアリウリーはありうる状態の数のありうるの名詞形の訛り、アリウリーである。使い方としては、「ありうる状態の数が多い?じゃあ、アリウリーも大きいね」のように使う。

関連

読者の皆さんは上記の文章を信じず、教科書や信用可能な情報にあたるべきである。ここでは、かたかな屋はいくつかの関連を提示する。

EMANでは、物理学がEMAN氏自身の自分の言葉で書かれている。よびのりでは、予備校の授業のような動画が見られる。

かたかな屋のみるところでは、田崎氏と佐々氏は日本で有名な熱力学の教科書を書いた学者であるように思える。もし読者がエントロピーについて知りたいならば、彼らのXや教科書を参考にすることができる。

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