加熱の反対は冷却ではないと判明！

加熱の反対が冷却という常識は正しいのか？

私たちにとって、加熱と冷却は鏡像関係のような存在です。

たとえば冷凍食品を加熱して料理を作り、余ればまた冷凍し、翌日になったら再び温めて残りを食べる……というように生活の中では加熱と冷却を行ったり来たりが繰り返されます。

小学校の理科の実験でも、水を加熱したら沸騰し、しばらく放置すればまた水に戻ることを観察することで、加熱と冷却が行き来する現象であることを確認します。

また中学や高校の教科書でも、温度とは物体内部の粒子が運動するエネルギーであり、加熱することで粒子が加速し、冷却することで粒子が減速すると教わります。

ここでも、加熱と冷却はセットであり、粒子の運動エネルギーが大きいか小さいかだけで語られています。

さらに大学の熱力学の教科書では、温度は物体内の粒子がとりえるエネルギーの値によって決められ、加熱と冷却が基本的に同じプロセス（道）の行き来であるとされています。

このように私たちは子供のころから大人にかけて、加熱と冷却は対称的であり、簡単に逆行できる現象であると信じ込まされてきました。

しかし近年の温度研究（非平衡系）の急速な進歩により、物体の温度変化に「速度制限」が存在することなどが明らかになってきました。

物体が温度を変化させる速度は、単に投入エネルギーの大きさだけでなく、エネルギーがどのように散逸し、物体内の粒子の乱雑さ（エントロピー）がどのように生成されるかにも依存します。

このため、投入できるエネルギーがいくら大きくても、温度変化の速度には上限が存在します。

またいくつかの研究では、加熱と冷却に同等と言える状態に設定しても、加熱が冷却よりも早く進むことが報告されました。

日常生活でも、料理やお湯は熱するのは短時間でできても、冷やすのは長い時間がかかるという経験を誰もがしているでしょう。

研究者自身も「子供のころからなぜ加熱が冷却よりも効率的なのかと言うことに興味がありました。そしてなぜ電子レンジの逆の急速冷却機がないのかと疑問を抱いていました」と述べています。

温度の下限は－273℃である一方で、キッチンのガスコンロの火の温度は1700℃と、上限値のほうに振れ幅が多いのは確かです。

しかしそれを考慮したとしても、日常でも実験室でも、加熱が常に冷却よりも素早く起こるのは奇妙と言えるでしょう。

そこでマックス・プランク研究所の研究者たちは、加熱と冷却はそもそも対照的なミラーイメージのようなものではなく、根本的に異なる経路を持つ現象であると考え、実験を行うことにしました。