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ノート:物理学の来歴 ―― 神話と科学との分水嶺

テキスト…『磁力と重力の発見1‐古代・中世』 ―― 山本義隆・著(みすず書房2004)

ノート:物理学の来歴 ―― 序

近代自然科学の形成を歴史的に論じる事は、簡単ではない。

とりわけ一般論として論じる限りでは、 歴史資料に対するアクセントの置き方により、どのような立場もそれなりに論証される事になり、 議論が厳密な形で決着を見ることはない。

近代自然科学の成立根拠といった茫洋たる問題では、それはいっそう顕著である。 議論を深化させるには、近代自然科学の成立にとってキーとなる概念に議論を収斂させ、 その概念形成を論ずる事が必要とされるだろう。

近代自然科学、とりわけ物理学に限るなら、そのキー概念は、何はさておき「力」である。

実際、天動説から地動説への転換が近代の宇宙像を特徴づけるものではあれ、 物理学的な観点からすれば、太陽系の正しい理解は、 ただ単に太陽を中心に置く事によってではなく、万有引力を導入し、 その力で太陽がすべての惑星を軌道につなぎとめていると考える事によって、初めて可能となった。

すなわち近代科学の端緒と見なしうるのは、 力学で言う「力」の明確な把握と物理学の基本構造への「力」の組み込みであり、 したがって17世紀の段階では、遠隔作用の発見が、西洋科学という組織における礎のひとつとなったのである。

物理学の歴史は、煎じ詰めると、 古代ギリシャの原子論が「充実した物質としての原子」と「空虚な空間」を見出し、 2000年後の17世紀に空間を隔てて働く万有引力に行き着き、その後、 19世紀に「場」が発見されて「力」は「場」に還元され、そして20世紀の量子の発見を経て、 今日の姿をとるに至った、とまとめられる。

その意味では、遠隔作用は今では確かに過去のものになったけれども、 しかし近代物理学の出発点が、遠隔力としての万有引力の発見にあったことは、 紛れも無い事実である。

17世紀〜18世紀の自然科学の激動期において、 遠隔力概念の果たした歴史的意義は、決定的であった。

・・・実際、物質や運動は古代から知られていたのであり、 それだけでは物理学は生まれなかった。

機械論的な物質観の確立と力学原理の定礎はデカルトやガリレイに多くを負っているが、 しかしデカルトの力学は、衝突による運動の受け渡しのみの可能な貧しい体系であり、 ガリレイの力学も「力」概念を欠落させていたため、 ガリレイは太陽系を動力学の問題として捉える事はできなかった。

そして、いずれもケプラーの発見の意義を理解できなかった。

ケプラーとフックとニュートンが「力」概念をその中に持ち込んで初めて、 太陽系は動力学の対象となり、ケプラーの法則は、その真の意味を見出したのである。 このように、近代物理学は「力」の概念を獲得した事によってこそ、豊かな生命を獲得し、 勝利の第一歩を踏み出す事ができたのである。

ノート:物理学の来歴 ―― 中世の論争に見る「力」概念の形成

物理学の形成をトレースする事とは、「力」概念の形成と発展をトレースする事である。

「力」とは何か。

元々は、人が手で物を持ち上げたり運んだり、 人間同士がじかに押し合い引き合いした時の「手応え」の感覚から、 「力」という表象が形成され獲得されてきたものであろう。

そのように「力」は、擬人的な観念という側面を持っている。 当初から「それ」は直接的な接触によってのみ働き、 介在する腕や道具を通じて物体の運動を起こすものであると考えられてきたのは、自然な事である。 物理的には、「近接力」という言葉で言い表される概念である。

「近接力」という概念は、1000年以上もの間、アプリオリに認められるものであった。

(補足)ギルバートとその業績について書いてあるサイト: [電気史偉人典

遠隔力が「如何に認められていなかったか」は、 たとえば以下のようなエピソードにも窺える。

17世紀前半、旧来のアリストテレス自然学に取って代わる新しい科学の覇権をめぐって、 デカルトやガッサンディたちの機械論・原子論哲学と、パラケルスス主義者の化学哲学が争った事があった。

その論争のひとつの焦点になったのが、パラケルスス主義者の主張する悪名高い「武器軟膏」であった。 それは、刀傷の治療のため、傷にではなく、傷を負わせた刀の方に軟膏を塗ればよいという薬であり、 「それにより、たとえ20マイル離れていたとしても、傷ついた兵士は癒される」と語られたものである。

もちろんこのようなオカルトな治療法は、機械論・原子論者からだけでなく、 アリストテレス・ガレノス主義の医師たちからも、ナンセンスとして批判され、 もしくは魔術として弾劾されていた。しかしそれを突き詰めれば、 「遠隔作用などありえない」という「常識」に帰着するのである。

したがって、 ニュートンが天体間に働く重力を力学と天文学に導入して世界の新しい体系を解き明かしたとき、 今では考えられないほどの厳しい批判が行なわれたのであった。 近代科学派であったデカルトのエピゴーネンやライプニッツから、 他方では守旧派ともいうべきアリストテレス主義者からも、 「遠隔作用などありえない」という批判が繰り返されたのである。

ガリレイが、潮汐に対する月の影響というものを頑なに認めようとしなかったのも、 「遠隔作用などありえない」という、まったく同じ理由からである。

天体間の重力は、魔術的・占星術的思考には馴染み良いものであったのに引き換え、 万有引力を含む「遠隔力」の概念は、当時の新しい科学のリーダーにも、 旧来の科学の擁護者にも、同様に認めがたいものであったのである。

さてこのような「遠隔力などありえない」という論理に真っ向から反していたのが、 他でもない磁力の存在であった。「武器軟膏」による治療が別名「磁気治療」と呼ばれたのも、 その遠隔性の故にであった。

14世紀のウィリアム・オッカムにしても、 「磁石の力は遠隔的に作用する」と認めざるを得なかったように、磁力の存在は、 当時の常識を通じて《観察》されていた自然界において、唯一の神秘的な例外であったのである。 したがって磁力は、「魔術的な」遠隔作用の表象でもあった。

当時、「武器軟膏」の発案者のように言われたパラケルススは、 星や月の地上への影響を信じていた。精神病について記した『人から理性を奪う病気』で、 そのことについて次のように語っている。

・・・星辰は、我々の身体を傷つけ弱らせ、健康と疾病に及ぼす力を有している。 それらの力は物質的にないし実体的に我々の元に達するのではなく、 磁石が鉄を引きつけるのと同じように、見えない感じられない形で理性に影響を及ぼす。 ・・・

磁石の力は接触無しに働くゆえに、不思議なもの・謎めいたもの・神秘的なものとして、 古来、生命的なものないし霊魂的なものと見なされ、しばしば魔術的なものとさえ考えられてきた。

ギルバート曰く「哲学者たちは、多くの秘密を解明するにあたって、 訳が分からなくなり議論に行き詰まると、きまって磁石や琥珀を持ち出し、 理屈っぽい神学者もまた人智を越える神の秘密を磁石や琥珀によって説明しようとしてきた」のである。

19世紀のバルザックの小説にも、 「説明することも出来ない磁気的な魅力」という一節が書かれたように、 かくのごとく磁力は、説明不可能の代名詞であった。かのアインシュタインにしても、 これは同様だったのである(幼児期に羅針盤が勝手に動くのを見て、不思議に思った、という)。

現代人にとっても、教育による刷り込みが無ければ、 やはり「遠隔作用」は不可解なものなのである。

このような条件の下にあって、天体間に働く重力という「力」の表象を獲得する際に、 磁力からの連想が果たした役割は、絶大なものであったという事が出来る。 ケプラーやニュートンといった天才のひらめきは確かに偉大なものであったが、 ひらめきでしか説明が付かない、という事になると、 近代物理学の歴史的展開が如何にして行なわれたのかを論じる事は出来なくなる。

実際にギルバートは「月は地球に磁気的に結び付けられている」と語ったのであるし、 重力は距離の2乗に反比例して減少すると最初に語ったフックは、 「ギルバートが最初に重力を地球に内在する磁気的な引力と考え、 高貴なヴェルラム(=フランシス・ベーコン)もまた部分的にこの見解を受け入れ、 そしてケプラーはそれをすべての天体、 つまり太陽や恒星や惑星に内在する性質であるとした」と書き残したのである。

上のフックの言説からも分かるように、 近代科学成立以前の磁石をめぐる魔術的な言説や実践を無視しては、 近代科学につながる「力」概念の形成と獲得は困難であっただろう、という事が理解できよう。

ノート:物理学の来歴 ―― 磁力の観察(イオニア科学〜アテナイ科学)

磁力の《観察》は、古代ギリシャで始まったらしい。

知られている限りで、最初に磁石に言及したのは、 商業と海運で栄えたイオニアの港町ミレトスのタレスであったと言われているが、 タレス自身の書いたものは残っておらず、後世の言及や伝聞によるもののみである。

例えば、アリストテレスは次のように書き残している。―― 「タレスも、人々が記録している事から判断して、 もし磁石は鉄を動かす故に霊魂を持っていると言ったとすれば、 霊魂を何か動かす事の出来るものと解したように見える」。

タレスは「霊魂(プシュケー)」の働きを説明するために磁力を持ち出し、 万物に霊魂が備わっている事を主張するために磁石を引き合いに出しているのであって、 磁力そのものを説明しようとしているわけでも新規な発見として語っているのでもない。 これらの記述は、当時、既に磁石の存在や作用それ自体は広く知られていた事を示している。

ところでギリシャ語のプシュケー≠ニそれに対応するラテン語のanima≠ヘ、 日本語では「霊魂」ときに「精神」、英語では "soul" などと訳されているが、 実際には、その日本語や英語の語感よりも広く、 現代英語では "soul", "life", "mind"にまたがる茫洋とした意味を持ち、 「生命的なもの」全般ないし「生命原理」そのものを指すようである。

つまりタレスの言論は、森羅万象に生命の存在を認める物活論(hylozoism)であり、 磁石の存在は、その例証として語られていたようなのだ。 タレス自身が磁石についてそれ以上何を語ったのかは知られていないが、 「万物は水である」と語ることによって、「始原物質(アルケー)」の思想を初めて提起した事は、 科学的な自然説明の端緒として、重要である。

始原物質が「変わらないもの」であるとすれば、 何故に万物の変容が起きるのか、について、言論が始まったからである。 同じくミレトスのアナクシメネスは「始原物質」は「空気」であるとし、 ヘラクレイトスは「始原物質」は「火」であるとした。

そのいずれもが生命に欠かせないものであり、当時の世界観においては、 ともに霊魂を有する生命的存在であった。この時代には、宇宙全体が生きていたのである。 そして磁力は、無生物をも含む自然の事物が有する生命(プシュケー)のしるしである、 として観察されていたのだ。

さて、後世に登場したトラキアのデモクリトスは、原子論を提唱した事で知られている。 伝えられるところによれば、彼は、それまで「存在」が否定されていた「空虚」の存在を認め、 「それ以上分割できないもの」を想定した。 つまり世界は、「空虚(ケノン)」とその中を動き回る「原子(アトム)」から成る、 と考えるのである。

原子自体は単一均質の物質からなり、その大きさと形状のみを様々に異にする粒子であり、 多種多様な物質に見られる状態や性質の違いは、 構成原子の「形状・向き・配列」の違いによって説明されるとする。

更にデモクリトスは「甘いものは(その原子が)丸くて適度な大きさのもの、 酸っぱいものは(その原子が)大きく粗く角が多く丸くは無いもの」であり、 原子から構成される物質の色は「それらの原子の並び方と形と向きによる」と語ったといわれる。

これをアリストテレスは「デモクリトスは味を形状に還元している」と断じたが、 感性的な性質が、 それ自体としては無性質な原子の幾何学的形状や配置や結合状態から説明されるべきである、 というこの還元主義こそが、その後の近代に至るまでの、原子論と機械論の基本思想となったものである。

デモクリトスにおいては、森羅万象は、神意によってではなく、 機械論的に説明されるべき現象であった。まさにその点こそが、 神話と科学との分水嶺であったのである。

「始原物質(アルケー)」から始まったイオニアの自然思想は、 ここにおいて最高の到達地点を示したが、その後、ソクラテスの登場と共に、 ギリシャ哲学の関心は自然から人倫に移り行き、 磁力の《観察》を含む自然哲学の衰退を迎える事となった。

ところで、中世・ルネサンス・近代における各時代のヨーロッパを通して、 その影響の大きかった思想家といえば、ソクラテスの弟子プラトンであろう。 プラトンの著作は数多く残されているが、磁力に関する言及は少なく、 2箇所ほどしかないという事である。

ひとつはかなり初期の対話篇である『イオン』である。

・・・それはちょうど、エウリピデスがマグネシアの石と名づけ、 他の多くがヘラクレイアの石と名づけている、あの石(=磁石)にある力のようなものだ。 ・・・つまり、その石もまた、単に鉄の指輪そのものを引き付けるだけでなく、 さらにその指輪の中へひとつの力を注ぎ込んで、 それによって今度はその指輪がちょうどその石がするのと同じ作用、 すなわち他の指輪を引き付ける作用をする事が出来るようにするのだ。
その結果、時には鉄片や指輪が互いにぶら下がりあって極めて長い鎖となる事がある。 これらすべての鉄片や指輪にとって、その力は彼の石に依存しているわけだ。
これと同じように、ムーサの女神もまた、まず自らが神気を吹き込まれた人々を作る。 するとその神気を吹き込まれた人々を介して、その人々とは別の、 霊感を吹き込まれた人々の鎖が繋がりあってくる事になるのだ。・・・

この記述からは、磁石について、直接に鉄を引き寄せる力だけではなく、 鉄を磁化する能力(=磁化作用)もが、この時代に知られていた、という事実が読み取れる。 ちなみにこの現象は、古代・中世では、 「サモトラケーの環」或いは「サモトラケーの鉄」と呼ばれた。 鉄鉱山のあったプリュギアのサモトラケーで最初に見出されたと伝えられていたためである。

プラトンが磁力に言及したもう一つは、円熟期の著作『ティマイオス』である。 『ティマイオス』は中世を通してラテン・ヨーロッパに伝えられた対話篇であり、 西ヨーロッパの哲学と神学思想に持続的な影響を与えたものである。

ノート:物理学の来歴 ―― プラトンの物理学(ヘレニズム科学)

プラトンの『ティマイオス』では、 はじめに「宇宙の構築者(デミウルゴス)」すなわち「神」が 「構築者自身に良く似たものになるように」と望み、 「無秩序な状態から秩序へと」導く事によって宇宙を作ったとする、 半ば神話的な創世記が語られている。

その詳細はさておき、神が無秩序を秩序に導く事で世界を創ったという事は、 プラトンにあっては、理性によって把握されるものとしての幾何学にのっとって、 神が物質の根源(元素)を創った事を意味していた。

すなわち火・空気・水・土の四元素の根源粒子は、 神によって「およそ可能な限り立派な良いものに」作られたのであり、 したがってそれらは、もっとも単純でもっとも基本的な幾何学形状を有していなければならない。

このように論じてプラトンは、それらの根源粒子のそれぞれに多面体を割り振る。

プラトンの言説を詳しく言うと次のようになる。

3点を決めれば平面が決まり、その平面で囲まれた空間として物体が決まる。 それゆえに、物体の基本要素は三角形である。

その際、三角形の中で基本となるのは、 「正三角形を等分したもの」と「正方形を等分したもの」である。 ところが、正十二面体の面である正五角形は、この2種類の直角三角形からは作れないから、 正十二面体はまず除外されなければならない。

また、この2種の基本三角形のうち、後者の直角二等辺三角形からは正方形が作られ、 それから土の元素の正六面体が構成される。 前者の正三角形の半分の直角三角形からは正三角形が作られ、 それから正四面体、正八面体、正二十面体が構成され、 そのそれぞれに火の粒子、空気の粒子、水の粒子が割り振られる。

このように、火と空気と水の粒子はすべて面が正三角形で、 そのため互いに他の粒子の間に入り込む事も、また移り変わる事も容易である。 それに対して、正六面体の土の粒子だけは、面が正方形であるため、 他の元素への変成が困難であり、それゆえ土はもっとも不活性でもっとも動きにくい。

現代人にとってはただの空想であるが、実を言うとプラトン自身も、 現代人とは異なる立場から、この議論は「ありそうな言論である」と繰り返し但し書きをつけており、 それが確証された真理である事をみずから否定している。

プラトンにとっては、「真の意味で知ることの出来るもの」、 したがって学問的考察の対象となりうるものは、 個々の事物と離れて在る永遠の「真実在」としての「イデア」とされているからである。

イデアの世界こそが、「思惟されるもの」の世界、 理性の働きによって把握される世界であり、そこにおいてのみ、真に確実な認識が可能である。

それに対して、「可視世界」すなわち人間の感覚が捉える変容に満ちた現象世界は、 イデア世界の影でしかなく、したがってそこでは厳密に正しい言論は不可能で、 せいぜいが「ありそうな言論」、もっともらしい憶測でしか語れないものなのである。

とどのつまり、『ティマイオス』は、プラトンの思想の本筋であるイデア論からの逸脱であった。

とはいえ、根源粒子に対するこのプラトンの正多面体の理論は、 素粒子の世界は3次元ユニタリ変換[SU(3)]に関する対称性を有し、 素粒子はSU(3)の既約表現で分類され記述される、という現代物理学の理論と、 根本思想において、それほど距離があるわけではない。

もちろん実験的根拠の有無という点でも、数学的精巧さという点でも、 プラトンの理論は、極めて原始的なレベルに留まっているものである。

しかしながら、物質世界を究極的に構成していると想定される基体≠ヘ、 感覚に捉えられないけれども、しかし数学的に単純な構造を有し、 したがって数学的に厳密に理解できるはずであるという思想を最初に提起した事において、 それは決定的であったといえよう。

そのことを考えれば、プラトンの空想は、2000年先の物質理論のありようを予兆した、 と言えないことは無い。

・・・古代科学の補足として、ヘレニズム科学についても少し言及しておく。

ヘレニズム時代は、各種の科学の目覚ましい発展が見られた時代であるが、 こと磁石と磁力については、それほど顕著な知見が得られていない。

その結果といえるかどうかは分からないが、磁力という「力」に対するギリシャ哲学の立場は、 大きく2つに分かれることになったと言われる。

一方にはデモクリトス、エピクロス、ルクレティウスらの原子論による説明、 そしてエンペドクレス、ディオゲネス、後期プラトン、 プルタルコスらによるミクロ機械論的な説明、総じて還元主義の立場からの「近接作用論」が置かれる。

他方にはタレス、初期プラトン、アリストテレスの、 磁力を「神的で霊的な能力」と見る見解、そしてガレノス、 アレクサンドロスらによる、生命的ないし生理的な磁力観、 すなわち有機体的全体論がある。 ついでに言えばこれらの議論は、磁力を、 それ以上説明の出来ない神秘的な「遠隔作用」として受け入れるものであった。

ヘレニズム時代に起きたこの分裂は、近代において、 「重力」をめぐるデカルト機械論とニュートン主義者との対立として再現されることになるが、 それはいずれにせよ、1000年以上の後の事である。 実際には、ヘレニズム科学の衰退と共に、磁力についての説明もまた、 西洋においては、完全に見失われていったのが現実であった。

中世の西洋では、「磁力を説明する」という試みはもとより、 「磁石に対する科学的な観察」でさえも見失われていたのである。

しかし、磁石についての関心が薄れたという事ではない。 磁力を魔力と見るオリエント神秘主義の影響が強くなった事もあり、 磁力の不思議そのものは、「遠隔作用」を認める神秘主義的な観点から、 関心を持って注目され続けたのである。

なお磁石どうしに働く「力(引力/斥力)」は、ヘレニズム時代に至っても、 知られていなかったらしい。ついでに言えば、古代ギリシャでは、 磁石や磁針の持つ指北性も知られていなかったという事が推測されている。 実際、羅針盤が入ってきたのは、 古代に「磁石の指南性」を発見していた中国からであったのだ。

補遺の考察 ―― 理論負荷性

理論負荷性というのは、 ハンソンの『観察の理論負荷性(theory-landnness)』から来ています。 科学哲学ジャンルでは、すでに一般的となっている用語です。

何かのものを観察するときに、その観察者の持っている知識や経験によって、 それをどう受け止めるのかが変化することを言うそうです。

ある理論が頭にあると、現実がそういうふうに見える。 理論がないと、そうは見えない。 なぜなら、理論がないと、見ているものの意味に気がつかないからである。 理論なしに、現在起こっているもの、現在見ているものを説明する事は、不可能である――

「観察」は、決して客観的ではないのです。

それでも、物事を緻密に説明するとき、 科学は《有効な方法&理論》であると大多数の人が認めるものです。 そしてそれは、間違っていないのです。もっとも量子力学の世界になると、 「緻密」という前提が崩れてしまうのですが…^^;

私たちは、物事をまっさらな目で見ているわけではありません。 そこには必ず、世界観――思惟分節という枠組みが既にかかっています。 それは「無意識の偏見(色眼鏡)」、「無意識下の既成世界」といって良いでしょうか。

《物語の言葉》で世界を眺めるなら、 それは神話や伝説に裏打ちされた世界を現出するものとなります。 日本では、各地の神社仏閣が表現する各種の神話世界が、 そういうものであります。キリストを信ずるものにとっては、 この世は『聖書』によって裏打ちされた世界であり、イスラムを信ずるものにとっては、 アッラーの言葉や『コーラン』によって裏打ちされた世界であります。

《物語》と《科学理論》は、使っている言語こそ異なりますが、 その実、言語によって裏打ちされた世界を構成している――という《事象》において、 根底に共通する部分を持っていると申せましょうか…

――思考は言語によって構成される――

――近代の科学、とりわけ17世紀以降の 「数学を言語とする科学」については、数学言語の普遍性、抽象性が関与しています。 この意味で、現代科学は、人間の感覚を排除する知的世界を構成していると申せましょう。 その《事象》に対して、「理論負荷性」というテーゼがそもそも成り立つのだろうか?――については、 極めて微妙なところであると思います。

第一に科学的行為は、観察対象を純粋に数量化するところから始まります。 ここで、アリストテレス的な「形相」「性質変化」「目的」といった感覚的性質は、 観察対象から完全に排除されます。

第二に近現代の科学的説明は、数学を使って行なうものです。 したがって日常言語に伴う様々な日常的な意味説明は排除されます。 数学的普遍世界の中での説明となります(その過程で、「理論的存在」が現れれば、 それも実験・検証の対象になる訳です。これは人間の感覚的対象ではなく、 純粋に理論を突き詰めていった結果の理論的対象です。 近現代科学を代表する量子論・相対論は、とりわけそうして発展してきました)。

第三に科学的行為の最後の作業として実験・検証を行なう事になっていますが、 これはますます精密化する機械によって計測されるのが普通であり、 人間の日常的感覚の入る余地はありません。数学的な原理に基づいて、 「機械の中で再現可能な結果」を体験するのみです。

以上、現代科学の特徴を挙げてみると、「理論負荷性」というテーゼでは、 人間が出会う1回きりの現象(世界の多様性)の説明については、 そもそも科学的なやり方では結論を求める事ができない、 という困難が浮かび上がってくるかと思います…

――近現代科学の限界は、 まさにこの「世界の多元性・多義性・多様性といったものを対象としない」という事にあります。 それは科学の対象ですらないのです。 「我々の視点に依存する」という行為の意味を問い、解明するものではありません。 それは哲学と思想の問題です。

――とはいえ、「心は科学の対象となりうるか――」というテーゼは、 常に、科学と哲学の境界にあって――各々の《時代精神》の中を――ないしは、 《神話》の変容の中を――揺れ動いてきたテーゼであります。

「意識の科学」という事が可能かどうかは、 その「意識(心)」というものをどういう普遍的数量に落とすのかという困難と、 トレードであるように思います。人間にも動物にも、意識は多様なレベルとしてあり、 覚醒時と昏睡時に限ってみても、多様な覚醒状態と昏睡状態とがあるわけです (ましてトランス状態となると、これはいっそう怪奇な代物になりそうです)。


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