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概要
熱力学第二法則は、孤立系における自発的過程はエントロピーを増大させる、と述べる物理法則である。別表現として「熱は低温側から高温側に自発的には流れない」（クラウジウス表現）、「単一熱源から熱を取り出して全て仕事に変えることはできない」（ケルヴィン=プランク表現）がある。
第一法則（エネルギー保存則）が量的保存を規定するのに対し、第二法則は変換の方向性を規定する。時間の矢を物理学に刻み込む法則である。
発見の背景
蒸気機関の効率研究に始まる。サディ・カルノー（1796-1832）は『火の動力について』（1824）で、熱機関の最大効率が高温熱源と低温熱源の温度比のみで決まることを示した。
1850年、ルドルフ・クラウジウスは第一法則と第二法則を現代的に定式化し、1865年にエントロピーという概念を導入した（ギリシャ語「変化」に由来する造語）。ケルヴィン卿は同年、宇宙が熱的死（すべての温度差がなくなる状態）に向かうと推論した。
19世紀末、ルートヴィヒ・ボルツマンは統計力学を構築し、エントロピーを系の微視的状態数の対数（S＝k log W）として再解釈した。これにより、第二法則は確率論的法則として理解されるようになる。
意義
第二法則は、エネルギーが保存されてもそれが利用可能な形とは限らない、という洞察を与える。永久機関が不可能であること、情報の消去に最小エネルギーが必要なこと（ランダウアーの原理）、生命が局所的にエントロピーを下げるには周囲に熱を捨てる必要があること——すべて第二法則の帰結である。
宇宙論的には、宇宙全体の熱的死という遠い予言を含む。シャノンの情報理論におけるエントロピーもボルツマン表式と形式的に同一であり、秩序と無秩序、情報と熱を貫く原理として20世紀の広範な学際領域を形成した。
現代への示唆
秩序は投入なしには維持されない
自発的に秩序は崩れ、混乱に向かう。組織文化、コードベース、ブランドイメージ——いずれも意識的な投入なしには劣化する。「何もしない」は中立ではなく、エントロピー増大への加担である。維持そのものが戦略的活動である。
不可逆性の認識
すべてのエネルギー変換は損失を伴う。事業判断でも、戦略転換・組織改編・M&A——どれも完全に元には戻らない。不可逆性を前提にした意思決定の慎重さと、一度踏んだら戻れないと知った上での思い切り——この両立が成熟した経営者の資質である。
局所的秩序と周囲への廃熱
生命は局所的にエントロピーを下げるが、代償として周囲に熱を捨てる。企業が高品質・高秩序を維持するには、どこかに混乱を吐き出す必要がある。内部秩序を外部に負わせていないか——社会・環境・下請けへの転嫁という倫理的問題は、ここに物理的基礎を持つ。
関連する概念
- [エントロピー]( / articles / entropy)
- 蒸気機関
- カルノーサイクル
- ボルツマン
- 情報理論
参考
- R.クラウジウス『熱の力学的理論』（邦訳あり）
- 田崎晴明『熱力学——現代的な視点から』培風館、2000
- P.W.アトキンス『第二法則——宇宙を支配する経済法則』地人書館、1992