[論文レビュー] Where Has Entropy Gone: Theory of General System (II)

Zhen Wang|ArXiv.org|May 15, 1996

Advanced Thermodynamics and Statistical Mechanics被引用数 7

ひとこと要約

本稿は、エントロピー保存則とエントロピー移動則を導入することで、熱力学第二法則の対称的表現を提案する。この概念を用いて、宇宙の膨張、生物進化、文化的発展を「多様性」の観点から解釈し、熱力学と複雑系・宇宙論を結びつける統一的枠組みを提示する。

ABSTRACT

A pair of symmetric expressions for the second law of thermodynamics is put forward. The conservation and transfer of entropy is discussed and applied to problems like biology, culture and life itself. A new explanation is given to the cosmic expansion with the concept of diversity in this theory. The problem of contingency and necessity is also discussed.

研究の動機と目的

• エントロピーの役割に関する概念的曖昧さを解消するため、熱力学第二法則の対称的表現を提案すること。
• エントロピーが保存され、系の間で移動する理論的枠組みを確立し、従来の不可逆的プロセスを超えること。
• この枠組みを生物学的・文化的現象、特に宇宙の膨張および偶然性と必然性の相互作用を説明するために応用すること。
• 「多様性」を中心的概念として導入し、宇宙の進化および複雑性の出現を再解釈すること。
• エントロピーと多様性を通じて、量子力学、一般相対性理論、複雑系の一般的な行動を統合する一般系理論による統一的枠組みを構築すること。

提案手法

• 第二法則の対称的表現を導出し、エントロピー生成とエントロピー移動を双対的プロセスとして扱う。
• 閉じた系および開放系においてエントロピー保存則を導入し、古典的視点におけるエントロピーの常に増加するという見方を挑戦する。
• 生物学的・文化的系におけるエントロピー移動をモデル化し、多様性生成プロセスとして定式化する。
• 多様性を系の複雑性の指標として用い、エントロピーの流れや宇宙の膨張と結びつける。
• エントロピーのダイナミクスを通じて、偶然性（ランダムネス）と必然性（決定論）の相互作用を分析する。
• 理論的モデリングと概念的分析を用い、量子力学および一般相対性理論の文脈でこの枠組みを支持する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようにすれば、エントロピーの保存と移動を扱う対称的表現として第二法則を記述できるか？
• RQ2 エントロピー移動は生物学的・文化的系の進化において果たす役割は何か？
• RQ3 「多様性」の概念は、ダークエネルギーを仮定せずに、どうして宇宙の膨張を説明できるか？
• RQ4 複雑系において、偶然性と必然性はエントロピーのダイナミクスによってどのように生じるか？
• RQ5 相互接続された系の間でエントロピーを保存することは可能か？ そして、これは熱力学的不可逆性にどのように影響するか？

主な発見

• 本稿は、エントロピー生成とエントロピー移動を双対的かつ保存的プロセスとして扱う第二法則の対称的表現を導出する。
• エントロピーが保存され、系の間で移動することが示され、古典的熱力学を越えたより深い保存則の存在を示唆する。
• 生物学的・文化的進化は、エントロピー移動プロセスとして解釈され、系の多様性を増加させるものである。
• 宇宙の膨張は、提案された枠組み内ではダークエネルギーを仮定せず、多様性の増加の結果として再解釈される。
• 偶然性と必然性の相互作用は、エントロピーの流れと系の複雑性のダイナミクスを通じて説明される。
• 理論は、エントロピーと多様性を通じて、量子力学、一般相対性理論、複雑系を統合する包括的枠組みを提供する。