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読んだ本の分類
 作家番号: C057   ロバート・P・クリース  Crease, Robert P.
 国籍: アメリカ合衆国  生没年:1953/10/22〜
 Stony Brook University(New York)の哲学科教授。
ロバート・P・クリース
管理番号 書  名 翻訳者 メ  モ
C057-001 世界で最も美しい10の科学実験 青木薫 科学と実験と美しさと
C057-002 世界でもっとも美しい10の物理方程式 吉田三知世 物理方程式とその歴史

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  Ver. 2.21 
管理番号:C057-001 55 技術史・科学史 出版社:日経BP社
書名:世界で最も美しい10の科学実験                  ISBN978-4-8222-8287-5 C0040
原題:The Prism and the Pendulum: The Ten Most Beautiful Experiments in Science (2003)
翻訳:青木薫 価格:2000Yen ページ数:340P 本のサイズ:135×195HC
初版発行:06/9/19 第5刷:07/5/17 購入:2008/2/16 表紙イラスト:恩田和幸
「世界で最も美しい10の科学実験」 科学に美を見出してはいけないのでしょうか。
 著者が初めてこれに触れたのは、タバコの煙の中からグラショウ博士が言った言葉だったそうです。
 「あれは美しい実験だった」 ・・・ 「実に美しい実験だった!」

 時代は1980年代。グラショウとは、物理学者シェルドン・グラショウ博士(Sheldon Lee Glashow, 1932/12/5〜)。1979年に「電磁相互作用と弱い相互作用の統一理論への貢献、特に中性カレントの予想」に関してノーベル物理学賞を取った人です。彼が、10年あまりの年月をかけて、工学者と専門技術者の協力の元に1978年の春に成し遂げた実験を思い出して言った言葉が、「美しい」実験だったというのです。
 そもそも、科学の実験を美しいと形容することは、不自然なのだそうな。

 ふーむ。

 美というものに疎いところがある鐵太郎は、芸術の価値がよくわかりません、実は。
 ベートーベンの第九の第二楽章と第四楽章の真ん中へんは美しいと思う。モナリザは美しいと思う。せいぜいその程度。

 そんな人間が、本来美を感じるはずのない科学の実験に美を見出した人の本を読んでどうしろと?(笑)

 でもね、それは別として、この本に書かれた10の科学実験、プリズム(Prism)と振り子(Pendulum)と題された中世から現代までの実験は、見事な結果を疑いの余地なく示したという点で、すべての科学を志す人に知って欲しいものだと思います。一応理系を自認する鐵太郎も、詳細な内容についてはほとんどわかっていなかったという、自分の不勉強を教えられました。
 この年になってどうかとは思いますが、良いものは良い。そして良いものは確かに美しい。

  世界を測る  エラトステネスによる地球の外周の測定
 紀元前3世紀ごろ、ギリシャのエラトステネス(273-195?)という哲学者が、知られている限り初めて地球の大きさを測定しました。夏至の日に、影ができなくなる土地と影ができる土地の距離を測り、影の角度を測り、丸い地球の円周を測ったと言います。これは、伝承でしか残っていないので、具体的な方法はわかりません。
 しかし、知識のある人が見るならば、これほどエレガントな証明をもたらす実験はありません。たしかに。
 これにより人間は、地球上の距離を測る方法と、月や惑星や太陽や、遠い星の距離を測る手段を手に入れました。
 紀元一世紀のローマ人プリニウスが評した言葉が、まさに正鵠をついているのではないでしょうか。 「奇想天外だが巧妙」、「精緻」

  玉を落とす  斜塔の伝説
 ピサの斜塔から重さの違う物体を落として見せた、というのは、ガリレオ(1564-1642)の伝説です。なぜ伝説かというと、実際に行われたと言う確証がないし、劇的ではあるが嘘っぽいから。
 でも、そのデモンストレーションが嘘であってもどうであっても、誰もが追試できて誰もが納得できる実験です。完にして要を得た、とはこういう実験を言うのではないでしょうか。

  アルファ実験  ガリレオと斜面
 これもガリレオによる実験です。斜面の上を転がして、最初の一秒の転がる距離が、次の一秒では2倍になり、次の一秒では4倍になる。現象としての加速度の検証方法として、これほど簡単で見事なものはありません。(ちょっと間違いあり。訂正済みw)

  決定実験  ニュートンとプリズムを使った太陽光の分解
 アイザック・ニュートン(1642-1727)がプリズムで光を分解した実験は、よく引き合いに出されます。しかし重要なのはそれだけではないのだと言うこと。光の分解だけなら、珍しい現象としてすでに知られており、ニュートンが行ったのはちがいました。彼が後年書いたように、「哲学(科学)をするうえで最高にしてもっとも安全な方法は、まず最初にものごとの性質を入念に調べ上げ、そうして明らかになった性質を実験によって確立し、その後、それらの性質を説明する仮説へと、いっそう時間をかけて進んでいくことであるように思われる」だったのでした。
 彼はプリズムで分解した光だけを第二のプリズムで分解して分解できないことを見せ、さらに分解された光を再びプリズムで白色光に戻す実験を行ってみせました。

  地球の重さを量る  キャヴェンディッシュの切り詰めた実験
 ヘンリー・キャヴェンディッシュ(1731-1810)はくそまじめで几帳面、人間的には全く面白みのない人物だったとか。性格が関係するのかどうかは別として、キャヴェンディッシュは質量の基本単位を測定するために、二つの物体の間に働く引力を求める実験を行いました。160kgにも及ぶ球体をつり下げ、外乱の影響、風、温度、湿度を完全に遮断し、100分の1インチを測定できる副尺を備えた測定儀を望遠鏡で外から観察することを2時間。これを潔癖症の日記とも言える執拗さで繰り返し行い、地球の密度を5.48であると計算したのでした。

  光という波  ヤングの明解なアナロジー
 傲慢にして無謬の天才ニュートンが光は粒子であると唱えたとき、それに反証するためにトマス・ヤング(1773-1829)が行ったものが光の干渉実験でした。この実験の成功により、光は波動であるという説が優位に立ちます。この二重スリット実験は、光のみならず電磁波から素粒子に至るまで、波動理論の基本となっていまに至っていると同時に、光を波に置き換えたアナロジー実験としても有名です。

  地球の自転を見る  フーコーの崇高な振り子
 ジャン=ベルナール=レオン・フーコー(1819-1868)が行った振り子の実験は、振り子という存在を地球の自転を証明するために使えるのではないか、という思考実験。あと知恵で言えば、誰でも考える事ですよね、これ。でも、思いついてそれを巨大な規模でやって見せたのは、この人のアイディア。人類が振り子を活用する限り、この人の名は残ります。

  電子を見る  ミリカンの油滴実験
 ロバート・ミリカン(1868-1953)が考案した実験装置がこれ、油滴実験装置です。ミリカンはこれによって、既知の世界に存在する最小の素粒子である電子を、しかも単数形の電子を見たと言い切りました。ノーベル賞の記念講演の席上です。
 脳髄を絞り尽くすまで考え抜いた実験装置は、これまた人間の操作できる誤差の限界を超えた精度を要求しました。彼はこの装置によって万即すべきデータを得たとき、実験ノートにこう書きしるしました。 「美しい! 発表すべし。美しい!」
 某掲示板の「歴史・伝統」板で、ある高専生がこれについてアドバイスして下さい、とスレを上げたことがあります。たまげましたね、最近の物理の学生は、こんな実験をやるんですね! 面白かったのが、先に反応したのが海外の投稿者だったこと。そちらの返事スレは言葉がわからなかったのですが、図や数式はわかりました。Wikiよりわかりやすかったのが面白かった。こんな事もあるんですねぇ。

  わかりはじめることの美しさ  ラザフォードによる原子核の発見
 アーネスト・ラザフォード(1871-1937)の名は、物理学を志した高校生あたりにはかつて必須の名前でした。いまはだいぶその権威も薄れたようです。(笑)
 原子の中はどのくらい物質がつまっているのだろう、と言う調査を実験によって行った人です。
 物質にアルファ線をぶつけ、その跳ね返り方で内部を推定するという方法は、いまは高校の物理の教科書に載る程度の基礎です。しかしそこに至るまでには、長い思考実験と、多数の精密な測定と、天才のひらめきを必要としました。
 これを美しいと形容できるまでに、どのくらいの苦闘があったのか。科学は簡単な積み重ねでできたものではありません。

  唯一の謎  一個の電子の量子干渉
 これは一人の手によって成し遂げられた、あるいは完成されたものではありません。リチャード・ファインマンをはじめとしたたくさんの物理学者の成果の集大成です。同時に、エラトステネス、ガリレオがやってのけた、世界を間接的に測定する手段の一つです。
 それは、電子が粒子なのか、波動なのか、それともその両者なのかを確認する実験でした。二つのスリットに電子をあて、そのむこうの検出器でそれをカウントするとする。電子の数をだんだん減らして、最後に一個の電子だけを打ち出したとき、二つのスリットの両方が開いていたときと片方だけが開いていたとき、どう違うのか。
 ファインマンは仮説を持っていました。それを確認する実験を行うことはできませんでした。
 しかし、技術の進歩とたゆまぬ科学者たちの挑戦によって、ようやくそれが成し遂げられたのです。
 1989年に、その追試の形で、日本の日立製作所基礎研究所の主管研究員外村彰(とのむら・あきら)のグループが電子顕微鏡によるよりエレガントな記録を取り、発表しています。この記録は、このURLで落とせますので、興味のある方はぜひアクセスを。美しい科学って、こんな事を言うんだねぇという一つの例です。


 ふーむ。それでも美しさというものは何かと問われると、鐵太郎はやはり自分の視点でしか語れない。曰くシンメトリー、曰く完成度。
 ちょっと違うんでしょうね、そういうものとは。翻訳者は、哲学を専攻している夫と、科学に実験の美について話あったそうです。かように難しいものなのか、美とは。
 参りました。わかりません。もっと頭の柔らかい方、探求してみませんか?(卑怯者でゴメンネw)   (08/8/12)
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管理番号:C057-002 55 技術史・科学史 出版社:日経BP社
書名:世界でもっとも美しい10の物理方程式 副題 ISBN978-4-8222-8424-4 C0040
原題:The Great Equations: Breakthroughs in Science from Pythagoras to Heisenberg(2009)
翻訳者:吉田三知世 価格:2600Yen ページ数:496P 本のサイズ:文庫
初版発行:10/4/26 1版2刷:10/5/26 購入:2019/5/10 表紙イラスト:
「世界でもっとも美しい10の物理方程式」 ロバート・P・クリース はじめに という序文で、わたしたちが最初に学ぶ数式は、と語り始めて示すのは、左の数式。人によっては、なにも感慨のないあたりまえの単純きわまるものですが、実は数学界においては非常に重要な意味を持つ、方程式の最初の一歩であるのです。
 すなわち、イコール「=」という記号の右にあるものと左にあるものは同じであるという概念であり、一つとして定義されたものに等価のものを加えればその結果ふたつになるという概念。さらにまた、世の中の動きを数式として文字であらわすことが出来るという概念。
 世界を方程式という論理で解明できるという概念でもあります。
 そして著者は、
 本書は、一件単純なツールのように見える方程式が、じつはそれ以上のものであることを示すのが目的である。人間が作ったほかのものと同じように、誰がそれを発見したのか、その発見の背後にはどのような不満があったのか、そして、その方程式はわたしたちの世界についてなにを語っているのかについて、簡潔に説明していく。(P19)
 とこの本の趣旨を語ります。
 原題にあるのは「美しい方程式」ではなくて「Great Equations」なので、ちょっと邦題とは違うのですけどね。

ピタゴラスの定理 第1章 文明の礎(いしずえ)  ──ピタゴラスの定理
 ピタゴラスの定理に最初にたどり着いたのが誰なのか、記録はないそうです。
 しかしこの方程式は、あまりに簡潔であまりにたくさんの証明方法があるものの、多くの人々の人生を変えたほどの衝撃があるものなのだそうな。

ニュートンの運動の第二法則 第2章 古典力学の魂  ──ニュートンの運動の第二法則
 この方程式は、古典力学における 1+1=2 なのだそうな。なにかを押せば、それは動きはじめるか、あるいは動き方を変えるという普通の経験を、測定可能な言葉に翻訳した方程式、ただそれだけ。
 これはギリシア時代の運動に関する論議まで遡る哲学的考察に対し、近代科学が出したひとつの解答なのだそうな。同時に、思考実験による抽象的世界の理論が実践と密接に結びついた嚆矢でもある、らしい。

ニュートンの万有引力の法則 第3章 科学革命の頂点  ──ニュートンの万有引力の法則
 ニュートンがこの方程式を発表したとき、実は子のようなすっきりした形式ではなかったそうです。彼はこの概念を言葉だけで著作にあらわし、後世の人々がこの姿に書き直したらしい。方程式の夜明けの時代だったのですね。
 引力は、すべての物体の中に普遍に存在し、ふたつの物体の間の引力の強さは両者の質量に比例し、両者の重心間の距離の二乗に反比例する (P101)
 というこの方程式が示す概念は、リンゴの逸話だけでなく、天文学に革命をもたらしました。

オイラーの等式 第4章 数学的理想美の基準  ──オイラーの等式
 この方程式は、無理数πにマイナス1の平方根をかけたもので自然対数の底eをべき乗して1を加えるとゼロになる、という、ある意味自然の神秘を現したもの。多くの人にとって、これはアイコン──それが現している真実を越えた特別な性質をおびた存在──となっています。
 14歳のリチャード・ファインマンがこの式に始めて出会ったとき、未来のノーベル物理学賞受賞者は、日記帳に太字ででかでかと、これは「数学でいちばんすごい式だ」と書きつけた。スタンフォード大学の数学教授、キース・デブリンは、「この式は、数学において、レオナルド・ダ・ビンチのモナリザの絵、あるいは、ミケランジェロのダヴィデ像に相当するものである」と書いている。電気工学の教授、ポール・J・ナーインは、『オイラー博士の素敵な数学』(小山信也訳)のなかで、この方程式は「数学的理想美の基準」だと述べている。・・・(P134)
 オイラーが取り組んでいたさまざまな関数の研究の中で得られたひとつの関係に過ぎないものが、なぜそのように大きな──E=mc2に匹敵する──アイコンになり得たのか。

熱力学第二法則 第5章 科学におけるシェークスピア戯曲  ──熱力学第二法則
 世界のエントロピーは最大値へと向かって増加の一途をたどる、というのがこれが示すもの。
 不可逆的に無秩序に向かっていく、と言い換えてもいい。
 この方程式が完成するまでの物語を、たくさんの学者による群像記仕立てで描きます。だってこの場合、一人で生まれたものじゃないから、らしい。主要人物はヴィルヘルム・ヴィーン、サディ・カルノー、ラザール・カルノー、ルドルフ・クラウジウス、ジェームズ・プレスコット・ジュール、ウィリアム・トムソン、ヘルマン・フォン=ヘルムホルツ、マックス・プランク、ルートヴィッヒ・ボルツマン、ロベルト・マイヤー、ジェームズ・クラーク・マクスウェル、ランフォード伯爵と、多彩。舞台も18世紀末のヨーロッパから1900年の「エーテル」の実証実験まで。

マクスウェルの方程式 第6章 19世紀最大の出来事  ──マクスウェルの方程式
 人類の歴史という長大な流れの全体を視野に入れて考えれば──たとえば、いまから一万年後にふり返って見るとすれば──、19世紀最大の出来事はマクスウェルによる電磁力学の法則の発見だったと判定されることはほとんど疑いない。この重要な科学の出来事に比べれば、同じ世紀に起こったアメリカの南北戦争など、ある地域だけで起こったトルのたらない出来事に過ぎず、まったく見劣りしてしまうだろう。(P204)
 と書いたのは、リチャード・ファインマンその人。
 60万人以上が命を失い、膨大な経済的損失を与え、アメリカの奴隷制度を公式に終焉させ、社会を大きく変換させた南北戦争より、この方程式の方の出現の方が大きな出来事だった、とファインマン博士は断じます。その心意気やよし、かな。(笑)
 ともかくこの方程式が生まれたことで電磁工学が大きな基盤を得たのは事実ですから。

E=mc2 第7章 方程式のセレブ  ──E=mc2
 この方程式は。エネルギーとは質量に光速の二乗を書けたものと等しい、といっています。
 で、その意味がわかる人はどれだけいるのか。この方程式が相対性理論とどのように関わっているのか、わかっている人はどれだけいるのか。わからないままで人々はあちこちでこれを引用します。
 だから、セレブなのだと。
 しかしこの理論、わずかな質量が膨大なエネルギーを生むことは、マンハッタン計画亡くしては実証されませんでした。

アインシュタインの一般相対性理論の方程式 第8章 金の卵  ──アインシュタインの一般相対性理論の方程式
 人類の思考が達成したもっとも偉大な成果のひとつ (P292)
 といわれる、アインシュタインが1915年に発見した方程式。時空の曲率を現すもの、と考えればいいのか。
 その発見に至るまでのアインシュタインの天才禿頭もひとつのドラマですが、これが実証されるためには日食時にその背後にある恒星の位置の見た目のズレ、すなわち大質量の近傍で光が曲がる瞬間を観測する必要がありました。これを観測する奮闘記も、科学の歴史。
 アインシュタインは無謬ではなく、いくつも間違いを残し、それを修正していったというれきしもまた、記録すべき。

シュレーディンガーの方程式 第9章 量子論の基本方程式  ──シュレーディンガーの方程式
 量子論の方程式なのだそうです。
 プランクが量子を導入してからシュレーディンガーが量子は普遍的存在であると断言するまで、わずか四半世紀しか要しなかったのだそうです。光は粒子なのか波なのかという議論への答えがそこにありました。
 他の画期的な発見が世界にもたらしたものと同じに、この方程式は科学界を決定的に変えてしまったのです。

ハイゼンベルクの不確定性原理 第10章 不確定性と共に生きる  ──ハイゼンベルクの不確定性原理
 不確定性原理とは、空間の小さい領域の中で粒子の位置を特定するとその粒子の運動量は不確定になり、運動量を特定すると位置が不確定になるというもの。微小な世界での物質とエネルギーの関係によるものですが、この言葉は全く違う世界で平気で「引用」されています。不確定の時代、といわれてもハイゼンベルクの原理にはなんの関係もないのですけどね。
 この原理が構築され、さまざまな人間関係の軋轢の果てにコペンハーゲン解釈が生まれます。
 コペンハーゲン解釈──巨視的な世界の向こう側あるいは下側に、人間には思い描くことの出来ない何かが潜んでいるが、巨視的な振る舞いをする物体の集合体もしくは組み合わせを用いれば、それを思い描けるように出来るという量子力学の解釈──は、明解で論理的な解釈であり、すべての実験的・理論的制約に合致しているもっとも単純な解釈のようだ。この解釈は、すべての人に心地悪い思いをさせるが、それはそう感じるという心理的な現象でしかなく、この解釈を肯定するか否定するかという議論はまた別である。(P416)
 なるほど。

 訳者あとがきで、こんな言葉が出てきます。
 普通世の中では、人は文系と理系と、ふたつの断絶した概念で括られます。この溝は埋められなければならないが、ではどうするのか。そもそもそれはダ・ヴィンチのような天才しか為し得ないのか。
 しかしこの本で、ロバート・C・クリースは人間誰しもその両方を持ち得るのではないか、と語っているようだ、と。
 世の中はクリースが言うように、先進的なモーセとそれを解説するアロンがいなければならないし、アロン役を買って出る人がいなければ溝は埋まらないのではないか。
 全部わからなくてもいいんだよ、わかろうと心を広げられればそれでいいよね。
 なんか、いいね。(2019/8/11)

 読書メーターの記録より  読了:2019/7/1