宇宙の膨張と収縮、そしてエントロピーの行方についての考察

宇宙の未来を考えるとき、「膨張は永遠に続くのか、それともやがて収縮に転じるのか」という問いは、多くの科学者や哲学者を魅了してきました。特に、もし宇宙が収縮に向かうとしたら、そのときエントロピーはどうなるのかという疑問は、熱力学と宇宙論を結びつける重要なテーマです。

宇宙の膨張と収縮の可能性

現在の観測によると、宇宙は加速膨張を続けています。これは暗黒エネルギーの存在によるもので、少なくとも現代の標準モデルでは「ビッグクランチ（収縮）」の可能性は低いとされています。しかし理論的には、もし暗黒エネルギーの性質が変化すれば、膨張が止まり収縮に転じる「ビッグクランチ」シナリオも考えられます。

この場合、宇宙は再び高温・高密度の状態に向かい、最終的には一点に収束する可能性があります。

熱力学第二法則として知られるエントロピー増大則は、閉じた系においてエントロピー（乱雑さの指標）は常に増加する、または一定に保たれるとする法則です。これは時間の「矢」とも呼ばれ、過去から未来へと一方向に流れる時間の根拠を与えるものです。

エントロピーが増大するのは、自然界の現象が秩序から無秩序へ進む傾向を持っているためです。

一見すると、宇宙が収縮する過程では秩序が回復してエントロピーが減少するように思えるかもしれません。しかし、熱力学的には収縮してもエントロピーは減少せず、むしろさらに増大し続けると考えられています。

その理由は、収縮するにつれて宇宙は高温・高密度になり、物質やエネルギーはより複雑で乱雑な状態になるからです。つまり、空間が縮んでもエントロピー自体は小さくならず、むしろ「最大値に近づく」方向に進むと考えられるのです。

宇宙が収縮に転じても、時間の矢（時間が一方向に流れる性質）は消えません。むしろ、収縮過程でもエントロピーが増大し続ける限り、時間の流れは変わらず進んでいくのです。

ただし、一部の理論物理学者は「もし宇宙が完全に一点に戻るなら、その時点で時間の矢そのものが意味を失う可能性がある」とも指摘しています。これは科学だけでなく哲学の領域にも関わる深い問いです。

宇宙がもし将来収縮するとしても、エントロピーは減少するのではなく増大し続けると考えられます。エントロピー増大則は膨張にも収縮にも適用される普遍的な原理であり、これこそが時間の矢を形作る根拠です。つまり、宇宙がどのような未来を迎えようとも、エントロピーの増大は変わらぬ法則として存在し続けるのです。