ポテンシャルと安定性
Potential and Stability
ポテンシャル｜Potential
ここでいうポテンシャルとは「位置」あるいは「状態のもつ潜在力」のような意味で、辞書では以下のように説明されています。
- 1. 潜在すること。また、可能性としての力。
- 2. 位置のエネルギーのように、物理的な場が物体に潜在的に与える働き。
一般に、ポテンシャルが高いものは、その分大きなエネルギーを持っていますが、何らかのきっかけで、エネルギーを放出しつつ、低いところに落ち着きます。ポテンシャルの高いものは不安定、ポテンシャルの低いものは安定・・
水力発電は、まさに、この方法でエネルギーを取り出しています。
また例えば、燃料が燃えるという場合も同じです。燃料は化学的には不安定な状態で、高いポテンシャルを持ちます。着火というきっかけが与えられれば、周囲の酸素と結合し、熱エネルギーを放出しつつ、最終的には水と二酸化炭素という安定した物質へと変化します。
- モノ・コトのポテンシャルを上げるには「エネルギー」が必要です。
- モノ・コトのポテンシャルを維持するには、それが転がり落ちないようにするための「壁」が必要です。
安定性｜stability
状態が平衡点からわずかにずれたとき、再び平衡点に戻るような性質。
安定とは
安定とは、エネルギーが局所的に最低の状態にあることを意味します。安定かどうかを判定する方法は、状態をズラしたときに元の状態に戻ろうとするか、どんどんズレていくか・・
- 山の頂上にある石：ズラすと転がり落ちる＞不安定
- 谷底にある石：ズラしても元の位置に戻る＞安定
フィードバックの効果
出力の一部を入力に戻す「フィードバック」をかけた場合、その効果がネガティブに効く場合と、ポジティブに効く場合がありますが、テクノロジーはその目的によって両者を使い分けます。
- ネガティブフィードバック：安定して動作する機構・構造物
地震があっても崩れない・・安定性を必要とする構造物は一般に、ネガティブフィードバックがかかるように設計されます。
- ポジティブフィードバック：原発・原子爆弾・ハウリング
大きなエネルギーを取り出すテクノロジーでは、高いエネルギー状態にあるものに対してポジティブなフィードバックがかかるように設計されます。
ちなみに、人間は「成果を褒める」というポジティブフィードバックによって活動を活性化させる生き物です。人間の精神にとって快適なことは、その活動を活性化させ、結果として周囲の環境を大きく改変します。結果、その生息域を拡大し、エネルギーを使い、エントロピーの増大を加速する・・人間は自然界にとっては、厄介な存在なのかもしれません。
ポテンシャル障壁
器の水は、器に縁があることでその水位を維持している
ポテンシャルの壁を簡単に説明すると、右の図のようなものです。ボールは基本的には高く不安定な場所から低く安定した場所へと転がるものですが、わずかな突起の存在でも、一定の高さに止まることがあります。この突起がポテンシャルの壁で、ボールは局所的に安定した状態になります。
これが持つ意味は非常に重要です。なぜならそれは、我々の身の回りにあるモノのポテンシャル（エネルギー）の維持に一役かっているからです。
私たちの周りには、ポテンシャルの壁がたくさんあって、壁がなくなればさらに低いところへの転がり落ちるようなものが多数あります。以下、いくつかの事例を紹介します。
- タイヤ止め・ブレーキ摩擦
図とまったく同じです。坂道に駐車された車は、タイヤ止め、あるいはブレーキの摩擦がなくなれば、車は転がり落ちることになります。
- 引火点*1・発火点*2
私たちの身の回りにある「紙」はとても「安定した存在」ですが、ひとたび火がつけば、燃えて「水と二酸化炭素と灰」という「紙」よりもポテンシャルの低い、非常に安定した状態へと変化します。
つまりこの場合、「温度が低いこと」や「火の気がないこと」がポテンシャルの壁となって、紙を紙のままで落ち着かせているのです。
- 器の縁
人類が発明した最も初期のポテンシャル維持装置が「縁を持つ器」です。汲まれた水は、その縁のある構造によって、こぼれ落ちることはありません。
余計なことはすべきでない
私たち人類は、エネルギーを使って様々なもののポテンシャルを持ち上げています。しかし、基本的にポテンシャルの高いものというのは、エネルギーを与える以前の状態と比べて不安定な状態にあるわけで、何かのきっかけで膨大な熱エネルギーを放出しつつ崩壊する危険があります。
多くの人に問うべきです。
その行為、本当に必要ですか？
必要もないのに モノをつくれば、使った分のエネルギーが、やがてどこかで破壊的なエネルギーとなって我々に襲いかかります。
余計なものを作らない。どうしても作る必要があるのであれば、ポテンシャルの壁が壊れない工夫を最大限する必要があります。ただし、一般にそのポテンシャルの壁をつくるのに、またエネルギーを使う・・という悪循環があることも忘れてはなりません。
let it be / less is more / small is beautiful / 足を知る
賢者の言葉は、そんなことを伝えているように思います。
補足
ただし「余計なものは作らない方がいい」というのは、あくまで物理的な環境世界に関する話であって、生命現象における「秩序の生成」や、ヒトがその脳内で行う「知的な生産行為」にまで敷衍する話ではありません。
学問をすることで知的な秩序を成熟させること、思考のポテンシャルを向上させること、そういう意味での「秩序の構築」は積極的に行うべきことでしょう。
一般に、ハードウエアの製造と異なり、ソフトウエアの開発（知的生産）には、資源・エネルギーをほとんど必要としません。かかったとしてもわずかな電気代ぐらい。また、それは清掃する必要もないし、ゴミも生み出しません。維持といっても、たまに、間違いを修正する程度です。
知的な秩序構成（思考、知の蓄積）は、人間に与えられた唯一のサスティナブルな楽しみと言えるでしょう（ただし、その知見を工学的な技術で環境に適用しようとする場合には十分な注意が必要です）。
付記：エントロピーの増大則（熱力学の第二法則）
エントロピーの増大則とは
外部とエネルギーや物質の交換がない孤立系ではエントロピーは増大する
エネルギーや物質は、使用可能なものから使用不可能なものへ、 秩序のある状態から、無秩序な状態へと変化する（覆水盆に返らず）
というものです。
例えば、外部とのエネルギーや物質の出入りのないコップの中では、
熱湯＋氷 → 均一なぬるま湯（高エントロピー状態）
という変化はひとりでに起きますが、
均一なぬるま湯 → 熱湯＋氷（低エントロピー状態）
という変化は起きません。
ここで重要なことは、エントロピーの増大は「エネルギーの質の劣化」を意味するということです。この世界には「エネルギー保存の法則（熱力学の第一法則）」すなわち「孤立系のエネルギーの総量は変化しない」というルールが効いているので、エントロピーが増大したとしても、最終的には熱エネルギーというかたちでそれが保存されています。しかし、熱が均一に拡散した状態では、そこから利用可能なエネルギーを取り出すことはできません。すべてが均一な熱エネルギーになってしまう・・それはエネルギーの「質の劣化」を意味します。
熱には「差」が存在しないとだめなのです。高温のお湯と低温の水があれば、そこからエネルギーを取り出すことができますが（温度差発電）、均一なぬるま湯からはエネルギーを取り出すことはできません。
モノ・コトは放置すれば、均一に散乱した状態へと、形がくずれて（差異がなくなって）いくのです。
逆に、孤立していない開かれた系を前提とすれば、たとえば生命現象のように「秩序が作り出される」ということが起こります。そこでは外部からのエネルギーを摂取することによって、カタチがつくられ、またそれが維持されます。
- エントロピーを減少させる（差異化）には「エネルギー」が必要です。
- エントロピーを増やさないためには「壁」が必要です。
＞ Entropy
ポテンシャル障壁.png