- Richard A. MULLER, 2008: Physics for Future Presidents: the science behind the headlines. New York: W.W. Norton.
- [日本語版] リチャード・ムラー 著, 二階堂 行彦 訳 (2010): 今この世界を生きているあなたのためのサイエンス I, II. 楽工社, 147 + 211 pp. ISBN 978-4-903063-{45-4,46-1}. [わたしはこの版を読んだ。]
アメリカの大学の教養科目の授業を本にしたものだそうだ(日本語版では追加された図もあり、割愛したところもあるとのことだが)。原書題名のpresidentが大統領か社長かはわからないが、政治や経営などの文科系の専門の学生にもこのくらいの自然科学(物理)の知識は持っていてほしいという趣旨だろう。学生には評判のよい講義らしいが、それは数式を持ち出さないからやさしいと感じられるにすぎないのかもしれない。教育的価値の高い科目にするためには、伊藤憲二さんが「某科学史家の冒言録」の8月8日の記事でハーバード大学の例について書いておられるように、講義のほかに少人数の演習が必要なはずだ。ハーバードほどは豊かでないと思われる州立大学でそれができているかどうかは知らない。ともかく本書には演習問題も読書案内もないので、教材としてはとてもものたりない。著者のウェブサイトを見たら、だいたい同じ原題Physics and Technology for Future Presidentsで2010年にPrinceton University Pressから出版された本があり、こちらが授業の教科書だそうだ。教材として評価しようとするならばPrinceton版の本を見るべきだろう。
科学読み物として見るといちばん気になるのは、それぞれの論点が科学者の共同認識か、ひとりの科学者の認識か、個人の意見か(わたしが別のブログに8月17日に書いた件)が、区別がわかりにくいところが多いことだ。ただし「放射性廃物の地下貯蔵(事実上の最終処分)を推進するべきだ(現状の仮置きよりはよい)」という主張が個人の意見であることは明示されていた。
ともかく、一貫した主題を持って書かれているので、ページをめくるごとに話題が変わるクイズのようなもののよせ集めの本よりは教育的価値があると思う。しかし、下に述べるように、その主題についての自然科学的とらえかたの教材としては、不充分なものだと思う。
著者は物理学者で、Luis Alvarez (ルイス・アルバレス)の弟子だ。
Alvarezはその息子の地質学者や化学分析の専門家とともに中生代を終わらせた生物絶滅事件は天体衝突によるという説を唱えたことで知られる。Mullerはおそらくその問題意識をひきついで、地球惑星科学を論じた。生物大量絶滅の反復は太陽系内の未知の天体「ネメシス」によるという仮説(Muller, 1987)や最近百万年の氷期十万年サイクルは地球軌道の傾きの変動により太陽・地球間の太陽光吸収物質量が変わることによるという仮説(Muller and MacDonald, 1997)を唱えた。支持する人が少ないことを恐れず変わった仮説を出す人なのだ。しかし本書にはそのような話題は見あたらない。(別の科目として講義しているのだろうか?) 本書から受ける著者のイメージは、原子核物理出身で興味を広げた科学者というだけだ。
本書の主題は「エネルギー」だと言ってよいと思う。日常にエネルギーと呼ばれるものの背景には、確かに物理でエネルギーと呼ばれるものがある。しかし、エネルギー量は同じでも資源価値が違うことを論じようとすると、名前は出さなくても熱力学第二法則に相当する議論が必要なはずだが、本書にはそれに類する議論が見あたらない。なんと、熱力学第一法則(エネルギー保存の法則)もしっかり論じられていない。これではエネルギーとは何かの理解が進むことにはならないではないか。
第1講は9月11日事件の話から始まる。高層ビルは飛行機が衝突したからこわれたのではないのだ、という意外な議論だ。ただし飛行機が衝突しなかったというトンデモ論ではない。たねあかしは避けて、エネルギーと関係があるとだけ言っておく。
第2講はエネルギー問題。燃料のもつ能力も、食べもののいわゆるカロリーも、同じエネルギーだという。そして、体積あたりのエネルギー、あるいは質量あたりのエネルギーを比較する。石油が有用なのは、体積あたりでも質量あたりでもエネルギーの多い資源であって、しかも値段が安いからなのだ。水素は、石油と比べると、質量あたりのエネルギーは大きいが、体積あたりのエネルギーが小さいので、エネルギーをたくわえたり運んだりする媒体としてあまり有用でない。また、時間あたりの(利用可能な)エネルギー、つまり仕事率も話題にする。エネルギーを短時間に集中させて使えることに価値があることがある。なお、石油資源のピークは近いと見るが、石炭はまだまだあり、石炭液化をすれば液体燃料は数百年もつと見ている(このあたりは専門知識ではないと思う)。
第3講は原子力の話。核兵器は危険だとしているが、必ずしも悪いものとされていない点がアメリカらしい。原子力についてはあまり恐れる必要はないという価値観が感じられる。世間の原子力の危険性の話題には科学的根拠のないおそろしい伝説が混ざっているという批判はもっともだ。しかし著者のしわけが正しいかどうかは検証困難だ。原子核物理や核兵器の原理(もちろん機密でない部分)については信頼がおけると思う。安全性の話はどうだろうか。著者は標準的なリスク論に立ち、害の大きさ(死者数など)と確率の積で評価しようとする。また自然状態で存在するのと同等な量の汚染は気にすることはないとする。放射性同位元素のうちで注意が必要なのは半減期が長すぎもせず短すぎもしないものだという指摘はもっともだ。しかし、いろいろな元素がどう拡散していくかについては、だれも自信をもてないのではないか。放射性物質が体内にはいった場合の危険性(発ガンのリスクなど)について、著者は、いくつかの元素について、骨に蓄積しやすいとか、甲状腺に蓄積しやすいとかいう知識を示してはいる。しかし、あまり有名でない元素も含めた体内被曝の評価はもっと生理学・医学に詳しい人にきく必要があるのではないか。(生理学・医学だけでもだめで、物理の知識も必要なのだが)。
次の指摘は勉強になった。今の実用原子炉が原子爆弾のように爆発することはありえないが、ダイナマイトのように爆発することはある(チェルノブイリで起きた)。高速増殖炉は原子爆弾のように爆発しうる。
核融合については、プラズマ、レーザー、常温核融合いずれもまだエネルギー資源になる見通しはないとする。しかし、著者は常温核融合には長い目で期待を寄せる。Alvarezが1957年に一種の常温核融合(ただしあまり持続しない)を確認しているのだ。しかし、まだ基礎があてにならないのに利益をねらって秘密にする世の傾向にはあきれ、研究成果を検証可能にしなければ進歩はないと主張する。
第4講(ここから第2巻)は宇宙空間の利用の話。人工衛星の基本(つまり力学)、どのような軌道の衛星が実用化されているか、重力分布の探査や、可視光以外の電磁波を利用したリモートセンシング技術の紹介など。偵察衛星で地上の施設などが常時監視されているという認識は正しくないと指摘する。空間分解能の高いセンサーが特定の場所を見ている時間は短いのだ。有人宇宙飛行は危険でコストも高いとし、宇宙利用は無人を主とするべきだと主張する。
第5講は地球温暖化の話。人間活動により温室効果が強化されて温暖化が起きていることに関してはIPCC型の説明をし、「対策を講じなくていいと思う人はほとんどいないでしょう」と言う。海水の酸性化も指摘している。
ところが、著者は、いわゆる「ホッケースティック曲線」については、全面的にMcIntyreの立場に従った議論を展開し、Mannのデータは極端に偏っていたとする。(わたしは賛同しない。) ただし、こういう議論を述べる人の多くは温暖化懐疑論を主張するのだが、この著者は違って、ホッケースティック曲線はIPCCの主要結論にとって重要でないという立場(これにはわたしは賛同できる)から、ホッケースティック曲線への否定とIPCCの主要結論への肯定を両立させている。
著者はまた、Al Gore (ゴア)の「不都合な真実」や、マスメディアにありがちな温暖化報道には強い批判を向ける。(この点でも温暖化懐疑論者と似た論調をとる。) 「ショッキングな映像を流し温暖化とむりやり関係づけるのは科学ではない」と言い、たとえば温暖化との関係が不明なシロクマの画像を見せる例を批判する[注]。国民が科学的事実まで信じなくなるのではないかと心配する。(教養の自然科学担当者として、あんなものといっしょにしてほしくないという思いもあるのかもしれない。) このあたりの議論は、わたしも(同じ言いかたはしないが)賛同するところがある。
[注(2010-10-22)] わたしは、ホッキョクグマと温暖化が無関係だというつもりはない。ホッキョクグマの生息環境が温暖化によっておびやかされるというのはもっともだが、それは慢性的現象なので、実写映像で示すことはむずかしいのだ。
しかし、著者の論法にはついていけないところもある。IPCCでよく使われている、確率66%以上に相当する「可能性が高い」という表現について「科学的出版物では合格レベルとは認められません」という。Mullerの科学観では95%の信頼度を示さないと科学でないらしい。わたしは、95%も便宜的な数字であり、95%と科学的でないとの中間はあるはずと思う。その中間段階の認識を正しく伝えることが課題だ。また、「南極の氷の融解は必ずしも温暖化の証拠ではない」というならよいのだが、「南極の氷の融解を温暖化の証拠とする人は事実をゆがめている」という言いかたはきつすぎる。温暖化予測のもつ不確かさの幅をよく理解していないのではないだろうか。温暖化すると南極の氷がふえるというモデル計算例はある(そうなってもよいという理屈もある)のだが、温暖化すれば必然的にそうなるという知見が確立したわけではない。
そして温暖化軽減策の話になる。「楽観は許されないが、最大の敵は悲観的になりすぎること」とまとめている。
世の中で期待されている対策のいくつかは役に立たないと言う。水素は中間媒体であり、化石燃料から作るのならばCO2隔離貯留をしなければ意味がない。自動車で使うならば自動車を軽量化しないといけない。電気自動車はバッテリーのエネルギー容量とコストと信頼性が問題。核融合は少なくとも20年は実用化しない。太陽光は今の技術ではコストが高い。ここまではもっとも。「新聞紙再生はやめたほうがよい」というが根拠を説明していない。エネルギー資源や水資源と、木のセルロースという物質資源との重要性を比較する必要があり、価値判断がはいるはずだ。「生分解性プラスチックの利用はやめたほうがよい」という件についてはCO2放出を理由としている。技術の現状に対してはあたっているのだと思うが、もし「生物起源物質プラスチック」でもあり製造のエネルギーも再生可能エネルギーによるならば正味のCO2排出はなくせるはずだ。それにしても使い捨てはもったいないことになると思うが。
実現可能な方法は、まず省エネルギーだ。冷蔵庫の断熱性向上、電球を蛍光灯に変えることなど。また「赤外線反射ペンキ」をあげているが、対象は太陽光の赤外線部分らしいので、第4講でいう熱放射と区別して「近赤外線」としてほしかったと思う(もし熱赤外線の反射率も大きいならば「赤外線」でよいのだが)。これは屋根の上の気温上昇の軽減よりも冷房需要軽減をねらったものなのだろう。自動車はハイブリッド車にしてしかも軽量化するのがよいとする。(ただし衝突の際に軽い車は被害が大きいので、みんな軽くする必要がある。)
次に新しいエネルギー資源技術だ。「再生可能エネルギー」が常に環境にやさしいわけではないことに注意する。バイオ燃料は、とうもろこしは最悪、さとうきびはよい、ミスカンザス(草)が有望とする。太陽光利用は、集光して太陽電池を使えば晴れの多い地域では有用だとする。原子力は「ペブルベッド型」の原子炉を使えばチェルノブイリ型事故もスリーマイル島型事故も起こらないので推進できるとする。ただし再処理をあきらめて燃料を使いきりにすることになりそうだ。ウランは将来は海水から抽出できると想定しているが、エネルギー利得計算はできているのだろうか。石炭火力発電をCO2隔離貯留つきで使うことも考えている。炭素クレジットは途上国にCO2排出量の少ない技術を使わせるための手段としてとらえている。
わたしは全部賛同するわけではないが、現状のエネルギー政策よりはだいぶよいと思うので、政治家や経営者は耳を傾けてほしいと思う。
文献
- Richard A. Muller, 1987: Nemesis. [日本語版] リチャード・ミュラー著, 手塚 治虫 監訳 (1987): 恐竜はネメシスを見たか。集英社。
- Richard A. Muller and Gordon J. MacDonald, 1997: Glacial cycles and astronomical forcing. Science, 277, 215 – 218. [著者のウェブサイトにあるHTML版]