エントロピー
entropy
日本語
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
日本語訳の背景について
エントロピーは科学におけるカタカナ語の代表的な例の一つであってきた。エントロピーには、内転勢力という単語が充てられているが、この単語では、誰もエントロピーが何であるのかを掴むことができない。また、エントロピーは乱雑さとも説明されているが、この乱雑さもまた定着しているとは言い難い。
そこで、かたかな屋はエントロピーをミダレと日本語訳にして、エントロピーに対する人々の感覚を育むことを促してみる。
教室の例え
一般的に、エントロピーはシュボン（エンジン）やマルツ（シリンダー）を用いて、説明されているが、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＝マルツ（シリンダー）
- 生徒たち＝気体
- ザワツキ＝熱
教室には、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。かたかな屋は教室が外へと行う仕事の話はを省略する。
さて、エントロピーの訳を考えてみよう。基本的な流れは次である。
- 授業の開始の前、教室は静まり返っている。
- 授業が始まると、ザワツキが教室の外から教室へと入って来る。
- 同時に、ミダレもまたザワツキと共に教室へと入って来る。
- すると、教室の中の生徒たちがワザツキ、教室が活発になる。
- 生徒たちはザワツキを消費して、仕事する。
- 教室は入ってきたミダレを教室の外へと出して、教室を授業開始の前の静かな状態に戻そうとする。
- 授業が終わり、教室が授業前の静かな状態へと戻る。
- これを繰り返す。
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。同時に、ザワツキと共に、ミダレもまた教室に入って来る。すると、教室の生徒たちはざわつき、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。
次に、生徒たちはザワツキを消費して、仕事をする。現実的には、マルツがスイツバで外へと仕事する。
仕事が終わったら、教室は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）を実現しようとする。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、教室は授業開始の前の元の状態に戻らない。現実的にも、学校の教師は教室の状態を授業開始の前の状態に戻して、授業を終わらせようとする。
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。これがマルツの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。つまり、ミダレが1だけ教室に入ってきたら、1だけのミダレを教室の外へと出す必要がある。
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。
- ウィキペディアのエントロピー
- EMANの物理学のクラウジウスの不等式
- よびのりの熱力学入門④（エントロピー）
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。