閉鎖系での地球環境（温暖化）の考え方

東京はまもなく桜が散り終わりそうである。いよいよ春を迎えるわけだが、皆様は今年の冬をどう感じられているだろうか？おそらくほとんどの方が”暖冬”と感じておられるのではないだろうか。小さい頃から地球の温暖化は話題としてあった。地球の温暖化は例年各地で観測されてきていたが、この２，３年の急激な暖冬により、地球温暖化を実感として意識するようになってきたのではないだろうか。ゴア元副大統領の「不都合な真実」やマスコミなど地球環境の報道を見かけないことはほとんどなく、地球全体で地球環境についての”まずさ”が浸透してきたといえる。私はこの地球環境についての考え方が少し誤解されて認識されている気がしている。今回のエントリーでは、”閉鎖系”と”エントロピー”というキーワードを用いて、地球環境の考え方について述べたいと思う。エントロピーを数式で表すことはとても難しい。しかしこの宇宙で生きていく上で、エントロピーは極めて重要で、数式を使わないで理解して貰えるように心がけるつもりである。

エントロピーは、感覚的には”イライラ（いらだち）”みたいなものである。散らかっている部屋と整理整頓されている部屋では、散らかっている部屋の方が（あくまで感覚的な表現）エントロピーが高い状態と言える。エントロピーは、地球環境を語る上で良く使われる”温度”や”熱（カロリーなど）”と深く関係するものであるが、このエントロピーの視点に立って環境に関する理解を促す報道があまりなされていない。人の場合を考えてみる。仕事か何かでストレスがたまり、イライラしているときに”お茶汲んできて、この仕事やっておいて、コピーとってきて”と頼まれると、すぐに頭に来る。一方、とてもリラックスしており自分の仕事も一段落ついている時に同じ頼みをされたら、特に嫌と思わず受けることができる。つまりエントロピーが上がりすぎるとすぐキレてしまい色々八つ当たりをし始める。今地球はエントロピーが上がり過ぎていて、その”イライラ”から温暖化（気温が上がってくる）、一度台風が起こるとモーレツな台風になる（カトリーナなど）、季節外れの雪、地震も起こりやすくなる（これは予想なのであるが・・）。つまりエントロピーは、今の地球環境を考える”元”、”種”みたいなものであり、”最高気温が観測史上最大”などという”温度に着目した”報道よりも一つ次元が下がったものである。このエントロピーという感覚を身につけないと人類の地球環境への活動が空振りに終わる可能性がある。つまり、地球全体のイライラ度である”エントロピー”を下げないと、今後地球環境が更に悪化していくと思われる。

では、その地球環境の種になっている”イライラ”ともいえるエントロピーをどうやって下げれば良いのか？結論から言うと地球のエントロピーを下げることができない。

熱、温度、エントロピーなどを扱う学問として熱力学があるが、その熱力学第２法則から導かれる”エントロピー増大の法則”という法則がある。この法則は”ある閉鎖系内において、何かアクションを起こしたら必ずエントロピーは増大する”という法則である。ここで”閉鎖系”という概念を取り入れる。閉鎖系とは、その名の通り熱的に閉じこめられた空間であり、地球環境を考えるときには地球全体の環境および、太陽からの入熱、宇宙へ逃げていく放熱を含め閉鎖系と考える必要がある。この法則を単純に考えれば、エントロピーを下げなければならないのに、人類が皆で行おうとしている環境活動（アクション）は、エントロピーを増大させるだけであり、むしろ何もしない方が良いと言っているようなものである。実際問題として、この地球環境をこれ以上悪化させないための究極の方法は、”人類全員が寝て過ごし、寿命が来たら死んでいくこと”である。しかし寝るという行動もエントロピーを増大させており、もうどうしようもない。しかし、起きて何か激しく行動するよりもおとなしく寝て過ごす方がエントロピー増大は少なくすることはできる。つまり、我々人類ができることは、何をしてもエントロピーは増大してしまうので、如何にエントロピーを少しずつ増大させるように行動するかに掛かっている。

この状況を感覚的に理解するための例として、地震か何かでエレベータに閉じこめられたという状況を考えてみる。エレベータは完全に密閉空間であり、自分の他に２人の人間も同じく閉じこめられていると仮定する。もちろん３人は、最初の内、しばらくすれば誰かが助けてくれるだろうと考える。しかし、それもいつになるか分からない。近々の問題として３人がする呼吸によってエレベータ内の酸素が不足してしまうことである。ここであなたがこの状態だったらどういう行動をとるだろうか？

１）助けて貰えるまでの時間を最大にするため、３人とも非常に静かな呼吸状態で話しもせず待つ
２）助けが来ないかもしれないので、３人で脱出策を考え、何らかの行動（扉を破壊など）をする

１）は現在の日本である限り、誰かが助け出してくれる可能性は０ではなく、それを期待した場合の最も妥当な選択だと言える。ここでのポイントは、いくら静な呼吸を心がけても少しずつ酸素は減っているという点である。

２）は、１）に比べ議論したり行動をするため、明らかに呼吸が荒くなり酸素の消費量が激しい。つまり１）に比べ生きられる時間が短いため、もし脱出できなかったらリスクのある行動といえる。

このエレベータの例は現在の地球環境に非常に良く似ている。１）の例は、人類が何も行動せず寝て過ごすという方法である。一方で、寝て過ごしていても呼吸はしており、エントロピーは増大してしまう。また、現実問題として、今更人類全体で寝て過ごすことは（厳密に言えば自然淘汰の原理に従った動物的な生活）不可能であり、また、地球を１つの閉鎖系と考えたときに助け出される、つまりエントロピーを劇的に下げる方法はないため、将来助けて貰えるという期待は持てない。一方、２）の例は、今の人類の状態と言える。激しく行動すればエントロピーは多く増大してしまうが、何とか地球環境を改善しようと努力しているアプローチである。しかし、どんなにすごい技術を開発しようとしても、エントロピーを下げることはできない。我々はエントロピーを如何に”上げないように”行動するが必要なのである。

では、エントロピーを上げないような行動とはどういうものであろうか？とても難しいのではあるが、何か地球環境に対する行動をする場合、本当にその行動が地球のエントロピーを最小限に増大させる行動であるかを上の”閉鎖系”という感覚を持ちながら判断してほしいと思っている。先ほどのエレベータの閉鎖空間を閉鎖系Ａと考えてみる。ここで、すぐ隣に同じようにエレベーターＢが止まっていると仮定して、それを閉鎖系Ｂとする。閉鎖系Ａのエントロピーを下げる方法は閉鎖系Ａ，Ｂの間の扉を破壊し同じ空間とすることである。これによりＢにあった酸素が流れ込みＡのエントロピーは”さがる”。同じくＢもＡと結合したことによりＢのエントロピーは”さがる”。つまりある閉鎖系に限って見た場合、他の閉鎖系と結合などをすればＡのエントロピーは下げることができる。ここで、Ａ，Ｂのエレベータが所属するエレベータホール全体の閉鎖系を考えてみる。エレベータホールを１つの閉鎖系とした場合、Ａ，Ｂの合計のエントロピーは変わっておらず、しかもＡの扉を破壊するという行動分のエントロピーが増大してしまう。つまり地球で生活する人類にとって所属する一番大きな閉鎖系、つまり地球全体の閉鎖系でのエントロピーを考えなければならない。

いろいろな”エコ”活動と呼ばれる事例をいくつか考えてみる。

■再生紙を使うという行動

最近、名刺を頂くと”再生紙使用”と書いてあることが多い。書類をもらっても少し黄色みが掛かった再生用紙であることも多くなってきた。私はこの再生紙は懐疑的である。

行動１：木材から新しく紙を作る行動
行動２：使い古しの紙やゴミから再度溶かして再生紙を作る行動

再生紙と聞くと”エコ”のイメージがあるが、（おそらく）一度使った資源を再度加熱処理して紙を作る行動２の方がエントロピーは増大してしまう。永久的に回り続けるエンジン（永久機関）が存在しないように、リサイクルはそこにかかる手間が余計に掛かり地球全体としてはエントロピーが増大している。つまり、再生紙ではなく、植樹をして新しい紙を使う、ペーパーレスにするなどの対策を考えた方が良いが、ここでも本来地球は環境に合わせて勝手に植物は繁栄するのに対し、人間が植樹するというのはエントロピーが増大してしまう。またペーパーレスの為にパソコンを多く使えば、パソコンを作るエントロピー、電気を作るエントロピーがそれぞれ増大する。そうやって、自分が再生紙を使うという行動をもっと広い閉鎖系に拡大して考えていくと、局所的な”エコ”と呼ばれる活動は格好付けているだけで、地球全体で見れば余計にエントロピーが増大してしまうことが多い。つまり”せこい”環境活動は危険なのである。このエントリーで最も述べたい事がこの視点であり、世の中に環境意識が高まってくるのは大変喜ばしいことであるが、”せこい”環境活動が多く、またそれをあたかも地球に優しいように報道しているマスコミに違和感を覚え、この内容を書くことにした。

■ハイブリッドカーに乗るという行動

今大人気で、世界を日本が牽引している分野であるが、これも盲目的に環境に良いかはちゃんと考えてみる必要がある。ハイブリッドカーなどは、一般にガソリン自動車などよりも割高である。材料費・作業代などに比例して車の値段が決まると仮定すると（普通はブランディングが働くのでこれは成立しないだろうが）、つまりガソリン自動車よりも”手間”が掛かっているといえる。つまり自動車製造に関しては、ガソリン車よりハイブリッドカーの方がエントロピーは増大している。その製造過程におけるエントロピーの差を、実際の走行で逆転しなくてはならない。つまりあまり短い間で車を買い換えるのは全く環境によろしくない。また、ガソリン車でもハイブリッドカーでも車の廃車にはまたエントロピーが掛かる。その為、１度作ってしまった車はできるだけ長く乗った方が良いと思われる。ここで電気自動車との比較であるが、電気自動車は電気を発電するのにエントロピーが増大する。その電気を搭載バッテリーに充電するという点でまた増大する。こう考えると電気自動車よりは、ブレーキなどの制動力で発電するハイブリッドカーの方が良いのではないかと思う（実際にはわからないが）。もっとも、車を買わないのが最良であることは言うまでもない。しかし買わなくても売れ残ってそのまま廃棄は最も無駄である。こんな感じでトレースして考えていく癖をつけ、地球全体としてエントロピーが増大しているかを考えながら行動しなければならない。

■部屋を出るときに待機電流を抑えるために電化製品のコンセントを抜くという行動

もうお分かりだと思うが、この行動は完璧に”良い”行動である。待機電流が流れる状態と流れない状態では明らかにエントロピーの増大は流れない方が少ない。こういうエコ行動は、人類が率先して行う行動である。しかし問題もある。そのコンセントを抜くという作業が抜かないで行くよりもエントロピーが増大してしまう。つまりダイナミックに、エレガントに、オーバーアクションでコンセントを抜くのは避けていただきたい。

ここでは３例のエコ行動を取り上げた。これらの例で分かるように、エコ行動と呼ばれる行動が地球全体で見たら、実はやらない方がエントロピーの増大は抑えられる可能性がある。先に述べたように、何もしないで寝ていることが最もエントロピーを増大しない究極の方法である。ハイブリッドカーや再生紙が悪いと言っているわけではない。エコ行動を皆さんが行うときに、その場の狭い閉鎖系だけで考えずに、これを作るためには、後ろで何が動いていると想像力を働かせ、地球スケールで素敵なエコ行動をして欲しいと言っているのである。

地球全体という閉鎖系は、人類が努力してエントロピーの増大量を抑えられるとしても、増大しているという状況は変わらない。地球のエントロピーを下げるには地球よりももっと大きな閉鎖系、つまり宇宙に視点を広げなければならない。しかし、近くに熱などを交換できる星はない。つまり太陽が超新星またはその前の巨大化により地球が吸い込まれるその瞬間まで地球の閉鎖系におけるエントロピーは増大を続ける。増大を続けるこの地球において、人類がどこまで生き延びられるかの我慢比べである。今後エントロピーの増大によって、温暖化、洪水、地震、台風など環境は益々悪化する。それを我々子孫にはがんばって耐えてもらわなければならない。いつか人類が死滅するその日を少しでも延ばせるように、”地球スケールでエントロピーが少しづつ増大するスマートな行動”をして、次の世代に地球を託していきたいとおもう。地球が飲み込まれるのは約５０億年後（？）と言われている。１億年後には人類は生きていないであろう。その時は次の知的生物が、その時のエントロピーの環境でも生きられる仕組みで生活をしているかもしれない。ある生物が生まれた時の環境から、増え続けるエントロピーにより環境が変わり、環境に適応できなくなったらその生物は死滅する。それだけの極めて宇宙からみたら些細なことなのであるが、その些細な中に誕生があり、飲み会があり、結婚式があり、葬式がある。体感として最近の地球環境はおかしいという気持ちが蔓延した今、人類全体でスマートな行動ができることを祈ってやまない。

一方で、スペースコロニーや他の惑星への移動という地球の閉鎖系から外れた行動をするのは１つの手段として残されている。スプートニクとそのロケットの成功は、初めて地球の閉鎖系から人類（人工物）が閉鎖系を飛び出した瞬間である。奇跡の環境である地球から生まれた生物が宇宙で生きられるかはわからない。エントロピー増大による環境悪化で人類は滅びてしまうのか、それともその何人かでも、まさにノアの箱船とも言える宇宙線で他の星に移住できるのか、その結論までは、とにかくエントロピーを増大させないような我慢の行動である。