ホッカイロとビックバン

サンシャインに行ったときに、こんなものを見つけた。

環境カイロ

なんでも、
・何度でも繰り返し使えるカイロ
・中に入っている金属片をカチッと鳴らすと発熱が始まる（中に白い結晶が広がって行く）
・40分くらい暖かい
・発熱が終了しても、お湯で温めると再び初期状態にもどる
・なので何度でも使える
という優れものカイロらしい。

原理を俺なりに考えてみると、これは要するに液体→固体（結晶）になるに伴って生じる熱（凝固熱）を利用したカイロだという結論になった。

熱力学の一般論として、エントロピー（乱雑さ）Sと熱の出入りQには一定の関係がある。
エントロピーを失う（乱雑さが減る）とその分は熱を出すことで帳尻が取られるようになっている。

例えば水→氷になる変化は、エントロピーが減る代わりに、熱を出す。だから冷蔵庫の中に置いといて熱を強制的に奪ってやらない限り反応が起きない。エントロピーとか乱雑さが減る反応はほぼ必ず発熱反応になるのだ。

例のカイロは、
・元々はゲル状（乱雑さが高い状態）
・反応後は結晶（乱雑さが低い状態。結晶は自由度が限られる）
なので発熱反応になる。
それをうまく利用してやっているわけ。

この「乱雑さとかエントロピー」という概念はノーベル賞で何かと話題の「対称性」と近い雰囲気があったりする（出自は別物・・・）。
・ゲルとか液体→対称性が高い（とっても回転対称。）＝乱雑
・結晶とか固体→対称性が低い（結晶には向きがあるので回転対称の軸がある）＝乱雑でない


自然界は対称を好む。出来ることなら対称性を崩したがらない。しかし、もし対称性が崩れた方がエネルギー的に安定ならば、しょうがなく対称性を崩して安定さを取る。
これが「自発的対称性の破れ」と呼ばれるもので、発熱反応になる。そしてこの熱こそ、ビッグバンの火の玉状態を作りだした張本人だったりする。右も左もすべて均一な真空から、対称性を崩すことで星やら人間やらを生み出し、それがビッグバンの熱量の元となった。


そう考えると、例のカイロの発熱機構は、ビッグバンの発熱機構と原理は同じなのである。
どちらも、「対称性を崩すことで熱を出す」。
規模は違えど、支配する物理は同じ。



奇しくも今日はふたご座流星群の極大日である。
手のひらビッグバンで体を温めながら、冬空を見上げてみてはいかがだろうか。

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なんでまともなこと書いてるんだ・・・？