第四章　生命の特質

E.T.Shimizu

第四章　生命の特質

　　－－　エントロピー幻想　－－

　生命体の機能に着目し、それを人工物を用いて構成的方法で具現化することで、生命体そのものを理解していく試みを述べました。しかしもともと生命体は自然発生ですので、それら人工物も自然発生できるメカニズムを持っていないと、要素抽出をしたことにはならないわけです。
　そこで、少し生命というものが持つ、非生命と差異について見てみたいと思います。

　エントロピーって？

　　エントロピーというのは、「偏らなさ」加減のことを言います。偏らないということは，ノッペリしたということですが，どうもこれが自然体で，偏りを発生させる，つまりエントロピーを小にするほうが大変なようです．
　例えば、熱はいつも高いほうから低いほうへ流れます。これは昔から熱力学の第２法則として知られています。これによると、時が経てばあらゆる物の温度は、しまいに偏りがなくなる、つまり同一温度になって「偏らなさ」加減は増加するので、別名エントロピー最大化の定理と呼ばれるわけです。
　これは言い換えると、エネルギーは多すぎるところから少なすぎるところへ「頼まれもしないで」勝手に移っていく、つまり平準化していく性質があるわけです。
　ストーブなどは、部屋の内と外の温度が平準化しているところを、無理に室内だけ温度を上げるわけで、平準化とは逆をやっているわけですから、その代償として燃料の消費という、もっと大きな化学エネルギーの平準化を利用しているわけです。
　ということは、エントロピーを少しでも減らそうとすれば、別のエントロピーを増やして、それに充てなければならないのです。しかも、それを行うためには、燃料への「着火」という自然放置ではめったに起こらない大落差エネルギーを平準化させる作業が必要です。
　つまり部分的にでも、自然放置の状態で勝手にエントロピーが減ることは、うまい具合にそばのエントロピー増加プロセスが寄与してくれる偶然がない限り，不可能なわけです。
　これは実は大問題で、我々がエネルギーを「利用する」時は、いつも「落差」を「平準化」するわけですから、まわりがすべて平準化してしまったら、利用できるエネルギーはなくなってしまうわけです。

　生物は逆流が好き

　ところが、この平準化と逆の作業を簡単にやってしまうものがあります。それは生命です。
　たとえば植物を見ると、庭に植えた苗木は、頼まれもしないのに年月とともに巨木となります。苗木よりも巨木の方が、燃した時、カロリーが大きいので、エネルギーの平準化に逆行したことになります。従ってエントロピーも減少したわけです。
　だからといって第２法則が間違っているわけではなく、ここで実現された逆行の代償として、実は太陽が自分のエントロピーを増大させて、苗木の面倒を見たと言えるわけです。
　しかも、生命メカニズムは、これを自然にやってくれるので、さきほどのストーブ着火とは大きな開きがあります。ということは「自然にエントロピーを下げる機能を持ったものが生命である」とも定義できそうです。
　ここで、植物がやったことをよく見てみますと、光合成で炭酸ガスから酸素を分離したこと、木材自体が成長したことで、いずれも化学エネルギーの逆行蓄積をやっているわけです。
　ところが、先ほどの第２法則が常に働く世界では、逆行蓄積をやったそばから平準化が起こるので、生命の働きは帳消しになっていくわけですが、現実はそうではありません。蓄積されたものが、そう簡単に平準化しないのです。
　実は化学エネルギーが蓄積されるレベルには無数の盆地（蟻地獄のように、落ち込んだら出にくい）があって、いつまでもそのレベルから抜け出せない確率が高いわけです。抜け出してさらに低いレベルへ平準化の道程をたどるには、一度盆地を飛び出すという「着火」の作業が必要なのです。
　こうして、生物は発生時点から現在に至るまで、止まることのない逆行蓄積を繰り返して来たので、地球上にはおびただしい量の、小エントロピー物質が盆地に貯まってしまいました。これが石炭、石油、天然ガスなどの化学エネルギー源です。

　偏りのない所

　もし盆地が無かったら、つまり世の中が非常に高温で「着火」しなくても物質の変化を妨げるものがなかったら、エネルギーの平準化はどうなっていたでしょうか。
　例えば水素とか酸素とかの、元素のエネルギーレベルはどうでしょう。地球上では、元素は非常に深い盆地に落ち込んでいるために、ある元素から別の元素へ移行するには、大変な外部エネルギーが必要です。
　しかし、やはり盆地の底どうしでレベル差はちゃんとありますので、第２法則による平準化への自然の圧力があります。そこで、巨大な着火力があれば、例えば水素は融合してヘリウムに平準化します。この作用で発散されるのが太陽エネルギーです。
　重い元素はどうでしょうか。自然元素で一番重いものは、ウランですが、これは融合ではなく分裂するほうが平準化方向です。したがって軽重の元素はともに、融合と分裂によって、鉄や銅あたりの質量数に向かって遷移することで、エネルギーは平準化されていくのです。
　宇宙開闢のビッグバンの時、現れたエネルギーの塊が物質の形態を取り始めた時は、水素ばかりみたいでしたが、太陽内部のような高温状態が限りなく続いていたら、常に着火状態ですから、元素はすべて鉄に平準化され尽くしてしまい、生命などはもちろんできず、ひどく単調な宇宙になっていたことでしょう。
　これが、ビッグバン後の急激な低温化によるエネルギーレベルの盆地の発生で、結構バラエティに富んだ元素が平準化できずにひっかかって残ったために、まず、エントロピーが最大値をとらずにとどまった（未利用エネルギーが残った）こと、そして有機分子などが作れる材料の元素が残ったことが，宇宙を豊かにしたわけです。
　やがて、有機分子から生命が現れると、奇妙なことに周囲のエントロピー増大を利用して、みずからのエントロピーを下げるという、さきほどの自動逆行運動を始めたわけです。

　生物はハードウェアに囚われない

　ところが、さらに変なことが起こってきました。植物ばかりでなく動物が現れると、外界をシミュレーションして行動することで、外部に向かって仕事をしたり、外部からエネルギーを貰ったりする作業を、生体個々で勝手に始めたわけです。
　これは、従来のエントロピーの単調増加モデルを完全に壊すもので、自然放置現象であるにもかかわらず、部分的にエントロピーが増えたり減ったりするようになったわけです。
　やがて生命体が発達して人間が出てくると、頭脳をもって、エントロピーの局所的増減を、盆地の底や壁に無頓着に行うようになりました。つまり「着火」の自由を手に入れたのです。
　これは、いままで物理化学系で言われていたエントロピー増大傾向が、生命体の情報処理系に依存しはじめたために、局所的に見れば，従来とは独立の動きをするようになったと言ってよいでしょう。
　この生命体特有の，物理化学系での「局所エントロピー減少化傾向」は、情報処理系においても同様で，人間が「作り出す」という行為はハードウェアでもソフトウェアでも，常にエントロピー減少化の方向を向いています．
　ということは，生命体自体もその所産も，本質的に同じ傾向なのです。

　リトル・バン

　そこで、エントロピー増加の法則は、ちょっと見方を変える必要がありそうです。
　情報系も物理化学系の基盤に乗って動いている以上、熱力学の第２法則は無視できませんが、ビッグバンが作り出している未利用エネルギー（未平準化エネルギー）の総量は、仮に太陽エネルギーだけに限ったとしても、人間が問題にしているレベルから見れば、まさに無尽蔵といってよいでしょう。
　したがって、人間が現在活動しているエリアを「巨大な局所」と見れば、その世界のエントロピーは、物理化学系からまったく独立に増減できるわけです。
　それは、従来のビッグバンが、物理化学系による、エントロピー最大化法則の領域を、光の速度で膨張させているのに対し、その内部局所にあることを条件として、今、その法則から自由である領域が、じわっと発生してきたと言えるでしょう。
　これは、いわば、大法則が、部分的にでも妥当しない領域が、「頼まれもしないで」自然発生してきたわけですから、「リトルバン」と言ってもいいかもしれません。

　では，将来は？

　そこでさらに考えを推し進めると、リトルバンは、本当にリトルなのか、という問題になります。
カット１

　生命体は、有機分子という物理化学系の上に発生してきたものですから、その挙動は第２法則の影響下にあることは自明でしょうが、近年の分子生物学の成果では、これら有機分子は、どうも単なる情報の媒体であって、生きるという作業にとって重要なのは、その情報の再配列や変換や演算過程にありそうだと言えます。
　つまり、生命体の全情報をコンピューターに移行して、それに目や耳に相当するセンサーや、手足のアクチュエーターをつければ、「人格移行」ができるのではないかという発想です。
　もっとはっきり言ってしまえば、生命体の媒体は、有機分子でなくてもいいかもしれません。

　さらにＳＦ的なことを考えますと、無媒体でもいいか、という問題になります。何もない空間に情報だけで存在できるかどうかです。
　例えば、テレビ放送の電波は送信後、宇宙に拡散していきます。仮に１０光年先の星に超高性能テレビがあれば、１０年前の番組が見られるわけです。つまりこの１０年間は放送情報が無媒体の空間に蓄積されていたわけですから、宇宙空間は立派なＶＴＲテープ機能を持っていると言えます。
　この例では、電磁波が媒体となったとも言えますが、重力波など、これから解明されるかもしれない波動や，それらに対する非線形機能空間を仮定すると、蓄積だけでなく生命活動としての、情報の授受や選択や変換や演算が可能かもしれません。それは現在の我々の知識ではわかりません。
　もし可能ならば、リトルバンは全宇宙に、エントロピー減少化領域を拡大していくわけです。もはや、地球とか太陽系とかの束縛を離れて、生命圏である「局所」が拡散していくわけです。　まあ、そう考えるとリトルでなく、これは第２のビッグバンと呼んでもいいかも知れません。

－　第四章　完　－

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次回は
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－－　カオス幻想　＜生命はカオス発振か？＞　－－」　をお送りします．