• 小出 昭一郎, (1975 初版) 1997: 物理学 3訂版。裳華房, 430 pp. ISBN 978-4-7853-2074-4. 出版社サイトのこの本のページ https://www.shokabo.co.jp/mybooks/ISBN978-4-7853-2074-4.htm
• 小出 昭一郎, 1997: 力学 (物理学 分冊版)。裳華房, 134 pp. ISBN 978-4-7853-2075-1. https://www.shokabo.co.jp/mybooks/ISBN978-4-7853-2075-1.htm ← 本書。
• 小出 昭一郎, 1997: 波・光・熱 (物理学 分冊版)。裳華房, 124 pp. ISBN 978-4-7853-2076-8. https://www.shokabo.co.jp/mybooks/ISBN978-4-7853-2076-8.htm
• 小出 昭一郎, 1997: 電磁気学 (物理学 分冊版)。裳華房, 110 pp. ISBN 978-4-7853-2077-5. https://www.shokabo.co.jp/mybooks/ISBN978-4-7853-2077-5.htm

ある大学の1年生むけの物理の授業の教科書として　この「分冊版」の『力学』がつかわれていると聞いて、見てみた。

著者はながらく東京大学教養学部(駒場)の教員 (わたしは直接授業を受けたことはないが、同時期の別の学級の授業を担当されていたのは知っている)、それから山梨大学学長をつとめている。物理の大学初級レベルの教科書の著作が多数ある。

そのうちに、1975年に出た『物理学』というものがあった。大学の教養課程の物理を1冊でカバーしようというものだった。しかし、1990年代になって、大学のカリキュラムが、前期・後期それぞれで科目が完結することをもとめられるようになり、その1科目ごとの教科書の需要が出てきた。1997年に『物理学』の第3版を出すのにあわせて、その古典物理学の範囲についての分冊版も出すことになったのだ。

出版社のウェブサイトのそれぞれの本のページにある目次を参照すると、『物理学』第3版の章と分冊との関係はつぎのようになっている。

• 「1．質点の力学」「2．質点系と剛体」「3．弾性体と流体」→ 『力学』
• 「4．波と光」「5．温度と熱」→『波・光・熱』
• 「6．静電場」「7．電流と磁場」「8．電磁誘導と電磁波」→『電磁気学』
• 「9．現代物理学」→省略

ここでは『力学』の内容を見る。

第1章「質点の力学」。
静力学をとくに論じないで、はじめから速度・加速度のある運動をあつかい、すぐに運動方程式をもちだす。

放物運動、単振動、ふりこなどをあつかう。

(振動は『波・光・熱』の本の「波と光」の章の主題のひとつで、減衰振動、強制振動、共鳴などの話題はそちらにある。初歩の力学の本でそこまで振動をあつかうものも多いと思う。そのかわり、弾性体や流体にふみこまないことが多いだろう。)

ふりこの等時性はふれの角度が小さいことを前提とした近似だとことわってはいるのだが、等時性を強調しているのに近似であることを強調していないので、授業で教員が注意しないと読者につたわらない心配があると思った。

運動エネルギーと位置エネルギーが出てくる。

太陽の重力による惑星の運動(ケプラーの法則)が説明される。(2体問題は第2章であつかうので、ここでは太陽が中心であることは前提としている。)

それから、座標系の変換、とくに等速直線運動する座標系でのガリレイ変換が説明される。回転する座標系での遠心力とコリオリの力が説明もあるが、補足的に式の変形の形で書かれていて、これだけではわかりにくいと思う。

第2章「質点系と剛体」。
前半は「質点系」で、相互に力をおよぼしあう複数の質点からなる対象をあつかう。力の形を特定するときは、相互の重力をあつかう。

後半は「剛体」。大きさのある物体は多数の質点のあつまりと考えられる。そのうち、変形しない物体という理想化をしたものが剛体だ。(変形する物体は第3章の題材となる。)　剛体が変形しないのは、剛体を構成する質点どうしのあいだに力がはたらいているからだが、その「内力」は(剛体であることを前提とすれば)具体的に考えないですむ。

並進運動と回転。並進を考える際には、(すべて重心の運動だけでよいというわけではないが)重力は重心にあつまっているように考えてよい。回転は、軸の方向と位置がいろいろありうるが、軸が変化しない運動に話題をしぼっている。並進運動の運動エネルギーが、質量と速度でなりたつのと並列に、回転の運動エネルギーは、慣性モーメントと角速度でなりたつ。

第3章「弾性体と流体」。
変形する物体をあつかう。速度などの変数が、物体の部分ごとにちがうので、連続体としてのあつかいが必要になる。

この章は、わたしがこの本にそっておしえるのはむずかしい。

わたしは、連続体はなるべく3次元の運動方程式をしめしてほしい。ベクトルやテンソルをまとめた表記だけだとつかみそこなうから、はじめのうちは成分表示もしてほしい。本書では、連続体の式を3次元の直交直線座標で定式化してあるところ(「応力テンソル」と「完全流体に対するオイラーの運動方程式」) もあるが、注釈あつかいで小さい文字で書かれていて、説明もじゅうぶんとはいいがたい。本文での説明は、2次元の平面で考えられる問題にしたり、曲線を円弧で近似して極座標にしたり、という単純化がある。そのような単純化が可能になった条件があるはずだが、それがじゅうぶん説明されていないように思う。

【もっとも、弾性体力学については、わたしのその分野についての理解が浅いのだ。地球物理の先生は、物理学科の「弾性体力学」をとらせれば連続体の定式はわかっていると期待して、地震の理論などに進んだのだが、物理の「弾性体力学」の先生は、不連続や不均一のある現実の弾性体の問題を意識してそのための基礎概念にすぐむかってしまった。流体力学は大学院で気象といっしょに勉強しなおしたけれど、固体の力学は勉強しなおさなかった。気候システムの研究でも氷の力学に自分でとりくむことになったら勉強しなおしたにちがいないが、人まかせにしてしまった。】

弾性体の基本については (わたしには教科書を評価する見識がないが) 本書の進めかたはよいのかもしれない。「ひずみと応力」、「伸び縮みと体積変化」と進み、「主な物質の弾性率」という表に「ヤング率、ポアッソン比[本書の表現]、体積弾性率、剛性率」がのっていて、それぞれの用語の意味は本文を見ればわかる。

しかし、流体については、粘性の導入が、円筒形の管の中の流れという特殊なばあいによっているのが不満だ。固体の「ひずみと応力の関係」と同様に、一般的に「変形速度と応力の関係」を提示してほしかったと思う。(しかし、そうすると、『力学』の本にはおさまらず、「連続体力学」または「流体力学」の冊子が別に必要だということになるのだろうか。)

第1章では静力学をとばしてはじめから動力学をあつかっていたが、第3章の流体のところではまず静止流体の力のつりあいをあつかってから流速のあるばあいにうつっている。流体では応力が圧力だけになるという話で「静止状態の流体内部の応力」とことわり、「静止状態の」に下線をつけて強調してあるのは、(わたしは言いわすれるので) ありがたいと思った。

折りかえしのあとに 『力学』の目次をつける。「※」は、はしがきで「最初はとばしてもよい」とされているところのしるしである。
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• 中山 章, 1962: ラジオ・テレビのABC。オーム社, 150 pp.

わたしは、理工系の教育をうけたのだが、電気回路の工作は にがて どころか「マイナス得意」(という表現を中学生ごろに思いついた)だ。ディジタル計算機をつかうことでは世の先頭にたっていたこともあるのだが、ハードウェアはわからないままきた。

2021年の正月に、「夢の図書館」(ここではむしろ「模型とラジオの博物館」のほうをおもてにだしたほうがよいかもしれない)をやっているかたが、「電子ブロック」を話題にしていた。それをきっかけに電子回路の専門家になった人もいるらしい。わたしも1970年代前半の中学生のころに電子ブロックを買ってもらって、手本どおりのラジオの回路を組むことはできたのだが、回路の創作はできなかった。回路の理屈と具体的な素子との関連があたまにはいっていなかった。回路の理屈についての理解も、電流が定常的な直流のばあいと正弦波の交流のばあいだけで、非定常なばあいや複数の周波数の成分がまざるばあいをどう考えてよいかわからなかった。いまもそのままきてしまっている。わたしはどうしてそうなってしまったのか。

中学生のころ読んでいた本が家に残っていた。横はB5判と同じだが正方形という特殊な判型だったので、ほかの本とまざらずにあった。第1版第15刷、1969年12月20日発行とある。わたしの親が買ってわたしに読ませようとしたのだと思うが、わたしが中学生になってから こづかいで買ったのかもしれない。父は機械工学が専門で、家でも紙や木の工作やいくらかの機械工作はしたが、電気工作は電源ソケットのつけかえぐらいだけだった。

本書はシリーズもので、シリーズの「執筆者のグループ」は 片山一正、小沢彰、中山章、牧野秀雄の4人だった。中山氏は「杉並工業高校 電子科長」だった。わたしは本書よりも 小沢 彰 (1962) 『家庭の電気 ABC』のほうをよく読んだ。(そちらは多種類の機器をそれぞれ簡単に紹介したもので、回路の理屈に深入りはしていなかった。)

本書は全部で14章ある。

第1章は電子についての入門。原子は原子核と電子からできていることの概論的説明。金属に熱、光(光電効果)、電子をぶつけること、真空中で電圧をかけることなどによって電子がとびだしてくること。真空放電によってできる陰極線、それが電場や磁場によってまげられること、ブラウン管、その応用としてのオシロスコープ。わたしはここは読んでおもしろかったと思う。原子と電子についての物理・化学の入門書も読んでいてその話題とつながったからだが。

第2章は真空管の原理。二極管。ここはわかった。三極管。グリッド電圧をかえることによって、プレート電圧を変えるよりも大きな影響を電流にあたえることができることについて、定性的にはわかった。しかしそのあとの増幅の定量的な話はついていけなかった。五極管のところは読んでいない。

第3章はテープレコーダーのしくみ。テープに酸化鉄の粉がぬってあって、電磁石のヘッドによって磁化を変える。ここまでの定性的な話は理解した。回路の説明は理解していない。

第4章はトランジスタのしくみ。ダイオードのしくみの話はわかった。トランジスタのしくみの定性的な話はわかったと思ったが、定量的な話にはついていけなかった。

第5章は電波のこと。短波が電離層で反射するという話題もある。音を電波にのせるには「変調」をする。搬送波は(真空管をつかった)共振回路による発振でつくる。概論なので理解できた。

第6章はAMラジオの原理。「同調」「検波」というキーワードのあたりで、わたしは線をひいて読んでいる。(中学生のころ わたしは自分の本をよごすことをいとわなかった。そのあと古本を買うようになって本をよごさないほうがよいと思うようになった。) 同調はコンデンサとコイルの組み合わせできまる周波数で共振をおこさせる。容量がかわるコンデンサである「バリコン」をつかう。検波は簡単には整流して平滑化すればよく、整流はダイオードや二極管でできる。ここまではよく理解したと思う。(のち、地球の軌道要素変化による北半球の夏の日射量の変動から10万年周期をとりだす件で、AM変調をすぐ思い出した。) 三極管やトランジスタをつかって検波にともなって増幅もすることは、話題はわかったが、説明の内容は理解しなかった。

第7章から第9章は真空管をつかったラジオをくみたてる話。ここは読まなかったと思う。1970年ごろ、ふだんつかうラジオはすでにトランジスタラジオになっていたので、真空管ラジオには興味がわかなかったのだ。

第10章はトランジスタラジオをくみたてる話。ここは読もうと思ったが、第4章のトランジスタのしくみがわかっていなかったので、歯がたたなかった。それがわかっていたとしても、第10章の議論は真空管ラジオの章も前提としているから、そこを読みとばしたのではわからなかっただろう。

第11章はFMラジオの原理。AMにくらべて、電波の強さが一定だから、雑音の影響をうけにくいのだという話がある。FMの検波には、搬送波の周波数よりも少し高い周波数に同調する回路と少し低い周波数に同調する回路を組み合わせるという話がある。読んだかどうかおぼえていない。

第12章はテレビのしくみ。理屈は写真電送と映画の原理のくみあわせだ。かつては回転円盤をつかった機械式がこころみられたが、実用になったのは真空管のたぐいの撮像管と受像管(ブラウン管)だ。日本のVHFのチャネルとその周波数の表がある。わたしはこの表までは読んだ(「ハイチャネル」と「ローチャネル」が印象にのこった)。回路の説明は読まなかったと思う。

第13章はそれにつづいてカラーテレビのしくみ。三原色の画像をそれぞれ送る方式もあるが、その放送は白黒放送と同じ装置で両立しないので、白黒信号に色信号(明度、色相、飽和度)を加えて送るNTSC方式が採用されたという説明がある。概論だけなのでそのかぎりではわたしは理解したと思う (ただし、色の表現「色相、明度、飽和度」は、まだ理解していなかった)。

第14章は「エレクトロニクス時代がきた」。電信、電話(とくに自動交換機)、レーダーと電子航法、電子顕微鏡、電子計算機の話がある。しかし、話題になっている電話交換機はリレー式で、いまからみれば電気工学ではあるがエレクトロニクスではないと思う。話題になっているレーダーや電子顕微鏡はたしかにエレクトロニクスではあるがアナログである。電子計算機の節にも、まずアナログ計算機 (微分解析機や、送電系統を模擬する交流計算機)の話があってからディジタル計算機 (と、その素子としてつかわれたパラメトロン)が出てくる。1962年の著者に見えていた現在および近未来のエレクトロニクスは、いまから想像しがたいものだ。わたしはこの章は、たぶんおもしろがって読んだが、記憶にはのこらなかった。

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。
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• 半田 利弘, 2011: 一冊で読む 宇宙の歴史としくみ。ベレ出版, 278 pp. ISBN 978-4-6064-303-4.

2011年12月に出た本。わたしは2021年1月に店頭で見つけた。天文学・宇宙物理学の入門読みものの本だ。題名は、出版社が 山賀 進 (2010) 『一冊で読む 地球の歴史としくみ』[読書メモ]につづく企画として考えたもののようだ。

同じ著者が同じ年に出した『基礎からわかる天文学』[読書メモ]と共通するところが多いようだ (わたしは『基礎からわかる天文学』の本を手ばなしてしまったので、いま見くらべることができないでいるが)。本書は『基礎からわかる天文学』の論点のうちから入門者むけのものをえらんで半分以下の長さにしたものにあたるだろうと思う。

しかし話題を提示する順序はちがう。それは「歴史としくみ」の本にしたからだ。「歴史」なので、時間の順序にそって、第1章はビッグバンからはじめ、物質ができ、光と物質がわかれ、原子核と電子からなる中性の原子ができた、という話をする。第2章はいまも続く宇宙の膨張の話になる。そのつぎからは、「歴史」でなく いわば「地理」の観点になるとことわって、空間規模の小さいほうから大きいほうへ、第3章で太陽をはじめとする個別の恒星の一生の話、第4章・第5章で銀河の話、第6章で多数の銀河からなる構造の話をしていく。第7章は惑星の話で、空間規模は第3章よりもさらに小さい。

もしわたしがこの本にそって授業をするとすれば (惑星の話題を別だてで考えるとして)、第3章の恒星の話からはじめて第6章まで行ってから、第2章、第1章と進めたいと思う。第1章・第2章からはじめられると、読者は対象についての印象をとらえにくいと思うのだ。化石がつかえる地球の歴史とちがって、宇宙の話をしろうとむけに「歴史」として提示することはむずかしいのだと思う。もし書き手が宇宙のはじまりを「見てきたように語る」ことができる人ならば、はじまりからはじめるのもよいかもしれない。しかし、半田さんは天文学の先生なので(そのうちでは多彩な著作があるが)、観測されている天体について語るほうが本領なのだと思う。

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。
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• 村井 潤一郎, 2013: はじめての R — ごく初歩の操作から統計解析の導入まで。京都: 北大路書房, 166 pp. ISBN 978-4-7628-2820-1.

統計学的データ解析を主目的としたプログラム言語処理系 R を、統計学にかぎらない目的の教材につかおうと思っているので、統計学に深入りしない R の入門書が必要だと感じている。2019年9月に見つけてこのブログでとりあげた 渡辺 利夫 (2010) 『(誰にでもできる) らくらく R言語』[読書メモ]と 兼子 毅 (2015) 『ゼロから始める R』[読書メモ]にくわえて、2021年1月に、2013年に出版された本書をみつけた。

著者は心理学者で、出版社もおもに心理学の本をだしているところだが、本書は心理学に特化せず、Rの初心者むけに書いている。

Rのバージョン 3.0.0 にもとづいている。操作は Windows でのばあいだけ説明している。Mac でも同様なことができるが画面がちがうことがあると言っている。Linux などにはふれていない。

第1章で Windows 上でのインストールのしかたを、第2章ではコンソール(console)画面でコマンドを入れる形でのつかいかた、第3章で、プログラムを編集して実行することと、データをファイルから読み書きすることを説明している。

第4章は「記述統計」で、統計学の分野でもあるのだが、わたしが実習でやりたい操作が多い。ヒストグラム・散布図などのデータの図化、度数分布表、クロス集計表、平均値・標準偏差などの基本統計量の計算などのデータの要約、相関係数の計算などである。欠損値のあるばあいのあつかいを説明しているところもよい。

第5章は統計学的な操作である「検定」をあつかう。説明は簡単で、t 検定やカイ2乗検定がそれぞれどんな仮説を検証しようとしているのかを統計学の教科書などですでにわかっている人が Rでの操作を知りたい場合むけである。

第6章は統計学的な手法である「分散分析」をあつかう。ここも分散分析の意義と方法を適用する際のばあいわけについて、統計学の教科書などでわかっている人むけである。それがわかっていないわたしにはこの部分が教材としてうまく書けているかどうか判断できない。

本書のプログラム例では、変数名に日本語文字をつかっている。日本語話者が日本語OS上でしごとをするばあいにかぎれば、このほうがしごとをしやすいことはあるだろうと思う。わたしは、プログラムを書くときの変数名は ASCII の1バイト文字コードで書けるものにかぎる習慣があるうえに、日本語話者でない人や日本語に対応していないOS上での利用にプログラムを提供することもありうると考えがちなので、本書の例文にはなかなかなじめない。学生に本書を手本としてすすめてよいか、まよっている。

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。
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• 平凡社, 2020: プレミアム アトラス 世界地図帳 新訂第4版。平凡社, 162 pp. ISBN 978-4-582-41737-1.
• 平凡社, 2020: プレミアム アトラス 日本地図帳 新訂第4版。平凡社, 176 pp. ISBN 978-4-582-41736-4.
• (いずれも、奥付には「新訂第4版」としての初版発行日 2020年2月21日 が書かれており、それよりもまえの版の情報はない。)

わたしにとって、地図帳は必需品だ。時事的な話題でも、学術的な話題でも、地名がでてくると、それは世界のどこであるか、関連して思いあたる場所とどういう位置関係にあるか、たしかめたくなる。

ふだん、わたしは、高校の地理の教科書として出版されている (ただし教科書用とは別に販売されている) 地図帳をつかっている。このところ見ているのは帝国書院の『新詳高等地図』の2017年12月発行の版(B5判)だ。帝国書院はこのほかに『標準高等地図』(A4判)を出しているし、二宮書店が出しているものもあるが、わたしにとっての意義はそのうちどれでもあまりちがわない。

しかし、教科書用よりはもうすこしくわしい情報がほしいこともある。それで、ハードカバーの大きい地図帳(たとえば平凡社の『世界大地図帳』)を買ってみたこともあるのだが、重いものだと、家の中で置いてあるところからとりだすのもめんどうになって、なかなか見ない。適当な大きさ・重さ・くわしさのものがほしい。

地図類をいろいろ置いている本屋さんに行ってみると、帝国書院、平凡社、昭文社、朝日新聞出版などが出しているペーパーバックの地図帳がある。帝国書院の『最新基本地図』などは世界と日本を1冊にしているが、平凡社は世界と日本をほぼ同じ装丁(色はちがう)で組にして出版していて、2021年1月に店頭で見たかぎりではつぎの4組がある (「??」のところに「世界」と「日本」がはいる。)

• ワイドアトラス ??地図帳 新訂第3版 2020年11月 B4判
• プレミアムアトラス ??地図帳 新訂第4版 2020年2月 A4判
• ベーシックアトラス ??地図帳 新訂第4版 2020年10月 A4より小さめの判
• 字の大きなアトラス ??地図帳 新訂第2版 2019年3月 A4判

紙面が大きいほうがありがたいこともあるが、わたしはときには持ち歩きたいこともあり、かばんにA4判ははいるがB4判ははいらないので「ワイド」は買わないことにした。字が大きいのがありがたいこともあるが、情報量 (地名の個数) を優先して、「プレミアム」をえらんで買ってきた。

この4種類に共通だと思うが、教科書用地図にくらべると、主題図 (何かの分布をしめした地図) がすくなく、地勢 (おおまかな地形)と地名を主とした図 (仮に「基本図」とよぶことにする) が大部分をしめている。

しかし、いくらかの地理知識の主題図と解説をつけている。(中村 和郎 駒沢大学名誉教授が助言しているそうだ。) それを特別付録のような感じで巻頭につけた結果、地図帳全体の目次や基本図の凡例が本の途中になって見つけにくくなってしまった。(小口[こぐち]の紙の色を見て、濃い色で はさまれた白い紙をさがせばよいことがわかったが。) 目次と凡例は巻頭に配置してほしいと思う。

「プレミアム」の日本地図帳では、基本図の大部分は「分県図」とされている。ただし、昭和期の分県地図帳のように県の外が白紙になっているのではなく、表題になっている県をふくむように設定された長方形の図幅の地図である(ただし、ひろがりの大きい都道府県は複数の図幅に分割されている)。「分県図」の縮尺は (いわゆる北方領土を例外として) 45万分の1で統一されている。

世界地図帳では、基本図の縮尺は世界の地域によってまちまちだ。各大陸 (アジアとヨーロッパはわける)の全体について2500万分の1ぐらい、報道や地理教育でよく注目される地域について400万分の1ぐらいの図をふくめている。国ごとにそれぞれがおさまるような図幅をふくめたところも多いが、ロシアやアメリカ合衆国については、「主要国の行政区分」のほうに全国をみわたせる図を置いて、基本図のほうは分割している。

世界、日本とも、主要都市の地図がふくまれている。市街地はベージュ、緑地は濃い緑、市街地でも緑地でもないところは薄緑、道路は白ぬき (幹線道路だけ別の色) という、平凡社『世界大百科事典』付録の地図でも見られたスタイルだ。日本では市街地のうち商業地区や大きな建物の色を変えている。

折りかえしのあとに、2冊それぞれの目次を書きぬいたものをつける。ただし、日本地図帳の分県図の図幅名(都道府県名とはかぎらないが)は省略し、都市図の対象都市はまとめて書いた。
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• John Harte, 2001: Consider a Cylindrical Cow: More Adventures in Environmental Problem Solving. University Science Books.
• J. ハート 著, 蛯名 邦禎 [くによし]、冨塚 明 監訳、粟屋 かよ子、矢吹 哲夫 訳, 2020: 環境問題の数理科学 発展編。丸善出版, 233 pp. ISBN 978-4-621-30568-3.

2001年に英語版で出た本の日本語訳が2020年11月に出た。Consider a Spherical Cow (略記号[COW-1」、日本語版は『環境問題の数理科学入門』) の続編「COW-2」である。環境問題に出てくる自然科学的な数量の変化のしくみを、単純化したモデルによって考えようという教科書だ。COW-1の英語版の題名「牛の形は球であると仮定しよう」はアメリカで冗談としてよく聞かれることばだが、COW-2は球を円柱に変えた。こちらは初耳だと思うが、モデルをちょっとだけ複雑化したということなのだ。実際に動物の形を円柱で近似した例も出てくる。

どんな本かについては、COW-1とあわせて[読書ノート]に書いたので、そちらを見てほしい。

COW-2は5章にわかれ、それぞれの基礎知識のあとに5つの課題がある。

第5章の課題4, 5は、英語版のものから改訂されている。そのうち課題4は、訳者がまちがいに気づいて著者に書きなおしてもらったのだそうだ。

COW-1の日本語版には、ちょっと特殊な用語づかいがある。「率」ということばは、英語の rate に対応させ、単位時間あたりの量 (変化量または流れの量) をさす、というすじをとおしているのだ。COW-2 の日本語版も、ことわりがきは見あたらないが、同じ方針をとっているようだ。あたらしい種類の「率」がでてくるところには英語表現もそえられて rate であることがわかるので、まぎらわしくはないと思う。もちろん「効率」などの熟語のうちの「率」はこの意味ではない。

COW-2日本語版のくわしい目次をこのあとにつける。「課題」の表題が文学的につけられていてかならずしも内容の要約になっていないが、ひとまずそのままにしておく。付録の項目をあげたら行数が多くなったが、付録の内容は簡単なものである。
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• Sam Kean, 2017: Caesar’s Last Breath — Decoding the Secrets of the Air Around Us. New York: Little, Brown, and Company.
• サム・キーン 著, 寒川 均 [さんがわ ひとし] 訳, 2020: 空気と人類 — いかにして 〈気体〉を発見し、手なずけてきたか。白揚社, 459 pp. ISBN 978-4-8269-0224-3.

日本語版は2020年12月の新刊。原書はアメリカで2017年に出ている。

著者は、本書の著者紹介によれば「サイエンスライター」であり、他の著書はあげられているが、専門などの説明はない。訳者については「翻訳家」とあるだけだ。「翻訳協力」として、西尾義人、伊藤ななえ、上原直子の3人の名まえが分担箇所つきであげられている。流通している本の情報を検索してみると、寒川氏の訳書はこれ以外にみあたらないが、西尾氏、上原氏は、それぞれ訳者となった本があり、そのうちには白揚社から出たものもある。

本書は空気やそのほかの気体を主題とした科学読みものだ。化学がおもで、気象学の話題はこの主題にしてはすくなめだ。話題が、たとえば46億年の地球の歴史と西暦1980年のセントヘレンズ火山噴火のあいだで行き来するので、はじめて知る読者は時間スケールがちがう話題を混同しやすいと思う。化学や地学の初歩をすでにまなんだ人にすすめたい。

しっかり読んだわけではないが、何が話題になっているかのメモをとった。「ネタバレ」になるかもしれないが、書きだしておく。わたしが関心のある話題にかぎってくわしくなっている。

はじめに — 最後の息。空気は分子からなる。ユリウス カエサル (ジュリアス シーザー) がはいた分子をあなたが吸っていることもあるだろう (英語版の題名はこの話題から)。

第1章 初期地球の大気。原始大気(「大気1」)がなくなったあと脱ガスによる大気(「大気2」)ができた。
セントへレンズ火山のそばに住んでいた人(専門家ではない)の話題を例として、火山のこと。

幕間 爆発する湖。カメルーンのニオス湖。地球内部から出てくる気体がおもに二酸化炭素である、現在の地球では特殊な例。そして災害になった例。

第2章 大気のなかの悪魔。窒素。ハーバーとボッシュによる窒素固定技術。それからハーバーが従事した毒ガスのこと。

幕間 危険な武器を溶接する。「酸素切断」。酸素で鉄を酸化させる技術と、熱で鉄を融解させる技術がある。

第3章 酸素の呪いと祝福。人が酸素を認識するまでの科学史。ファン・ヘルモント、ボイル、ブラック、D. ラザフォード、H. キャベンディッシュ、シェーレ、プリーストリー、ラヴォアジエ。
地球大気に酸素(O2)がある原因。シアノバクテリアによる光合成。それ以来の生物の進化と酸素濃度の変遷。

幕間 ディケンズより熱く。酸素を吸い二酸化炭素をはくヒトの体内でおきていることは燃焼なのか、という問題。

第4章 喜びガスの不思議な効能。麻酔につかわれた気体: 一酸化二窒素、エーテル(ジエチルエーテル)、クロロホルム。

幕間 フランスの「放屁狂」。ヒトの屁(おなら)のこと。

第5章 飼い慣らされた混沌。気体の圧力のこと。空気圧とマグデブルクのゲーリケ、水蒸気圧とジェームズ・ワット。爆発物、とくにニトログリセリンとソブレロ、ノーベル。

幕間 悲劇に備える。鉄の精練。どうやって鋼鉄にするか。とくにベッセマー。適度に炭素をふくむ鉄をつくるため、適度に空気をふきこむ。

第6章 空に向かって。大気中に行く。モンゴルフィエの熱気球と、シャルルの水素気球。ゲイ=リュサックと理想気体の法則。ストラット(レイリー)とラムゼーによるアルゴンの発見。太陽光スペクトルでさきにわかったヘリウムもラムゼーが地上で同定した。レイリーは空気分子が光を散乱することを理論計算でしめした。

幕間 夜の光。照明。石炭ガスやアセチレンの燃焼による光。ナトリウム蒸気やネオンを電気で励起することによってつくる光。

第7章 放射性降下物の副産物。原子爆弾と水素爆弾。放射性同位体、たとえばストロンチウム90、ヨウ素131をふくむ降下物が環境中にあらわれ、ときには健康被害をもたらした。自然にも存在する放射性同位体: カリウム40、ラドン、炭素14。

1954年3月1日のビキニ環礁での核実験が、戦争での意図的殺傷以外で人に被害をもたらした代表例とされている。そんなことがおきた事情についての論評として、「気象前線」という用語は不適切だが (「気象前線」という熟語はないし、ビキニ環礁のある熱帯では気象学用語でいう「前線」は生じない)、1954年当時、気象の知識が(いまからみれば)乏しく、放射性降下物がどう動くかについて無頓着だったのだろう、という推測はもっともだ。ただし、アメリカ合衆国は1956年ごろからマーシャル諸島で実験的な気象観測をやっていて、あきらかに核実験関連である。それが核実験による意図しない被害をへらしたかどうかをわたしは知らないが、気象データは公開されて、1960-70年代の熱帯の気象に関する知識の進歩にやくだった。

幕間 アインシュタインと庶民の冷蔵庫。冷蔵庫の原理は熱ポンプで、ふつうはモーターで熱媒体を圧縮する。ドイツにいたころ、アインシュタインとシラードは、モーターの必要がない吸収式の(複数の流体が低温で混合し高温で分離することによる)冷蔵庫を発明した。それは普及しなかったが、特許からいくらかの収入をもたらした。(著者は、アインシュタインが原子爆弾の提案者になった背景として、この件でシラードを信頼していたことがあると考えている。)

第8章 気象戦争。人工降雨。とくに第2次大戦直後のGeneral Electric社での研究。1960年代のアメリカの基礎科学としてのStormfuryプロジェクトと、ベトナム戦争がらみの空軍の作戦行動。
「気象制御の望みは色あせた」と言って、話題は天気予報にうつる。さかのぼってリチャードソン、フォン・ノイマン。そしてローレンツがカオスに出あったこと。(それにもかかわらず数値天気予報がそれなりに成功している話は、本書にはない。)

幕間 ロズウェルからの轟音
1947年のニューメキシコ州ロズウェルに落ちていたもの。宇宙人さわぎになったが、軍は「気象観測用の気球」だと説明した。人工の気球にはちがいなかったが、ソ連の核実験を探知するために音波を観測する気球をアメリカ軍があげたのだった。レーダーの電波を反射するための金属の部品もついていた。(著者は「気象観測用の気球」だというのは うそ だったという。わたしにいわせれば、音波の観測も気象観測にはちがいない。)

第9章 異星の空気をまとう
他の惑星にはどんな大気があるか。火星、金星。太陽系外の惑星の大気についてはどんなことがいえるか。光の吸収スペクトルから分子の種類がわかる。生命の証拠がわかるか?
惑星の温度条件はどのようにきまるか。温室効果。地球のばあい、温室効果の原因物質は第一に水蒸気、第二に二酸化炭素。そして、地球温暖化の話になる。

著者は「地球の大気を段階を追って慎重に冷やしていく、「気候工学」こそが唯一の現実的な方法だと感じている。」そして「地球工学の手法の一つに、大気中の二酸化炭素を回収し、固体炭素に変換するというものがある。」(「地球工学」と「気候工学」は同意語のつもりらしい。「固体炭素」は炭を想定しているわけではなさそうで、ドライアイスのことでもなく、「石灰」(炭酸カルシウム)などである。) 「地球工学への別のアプローチとして、太陽光が地表に届いて熱に変換される前に遮断するやり方もある。」そのうちで、鏡や、雲をつくる方法ものべたあと、おもに「二酸化硫黄をばらまく」ことをのべる。「二酸化硫黄には太陽光を宇宙へ跳ね返す性質がある。」というのは単純化しすぎだ。化学反応によって硫酸(または硫酸塩)の液体(または固体)粒子になることをのべないといけない。

著者はさらに「しかし、仮に地球工学が失敗に終わり… 別の惑星でやり直すことだ。」という。火星へ。太陽系外惑星へ。そのとき人は呼吸するための空気をどうやって得るのか、といった話になる。1960-70年代のアシモフがノンフィクションのエッセイでやっていた「空想科学」と同様な話で、娯楽としてはおもしろい。しかし、本の最後にあるからといって、地球環境問題への科学的知識をもつ人の提言としてうけとめるべきではない。

本書の章のうちの節のくぎりは「* * *」で、節見出しはない。したがって、目次の書きぬきはすでにしめした章と「幕間」の題名でつきている。

• 前野 昌弘, 2013: よくわかる初等力学。東京図書, 403 pp. ISBN 978-4-489-02149-7. サポートウェブページ http://irobutsu.a.la9.jp/mybook/ykwkrMC/ 。

本書は (わたしは2019年12月に店頭で見て買ったのだが) 2013年に出た本だ。同じ著者、出版社から「よくわかる」のついた電磁気学、解析力学、量子力学、熱力学と、「ヴィジュアルガイド 物理数学」が2冊出ている。著者は琉球大学理学部の教員で、大学教員としてのウェブサイト http://www.phys.u-ryukyu.ac.jp/~maeno/ と個人ウェブサイト　http://irobutsu.a.la9.jp/ がある。「いろもの物理学者」を自称し、本書奥付の上の著者紹介にもミドルネームのように書かれている。個人ウェブサイトにはSF関係の記事もあるが、あたらしい記事は物理の教材が多い。

わたしは地学の授業をしていて、天体の運動などについて教材をさがしているとき、前野さんのウェブサイトの「動く教科書」http://irobutsu.a.la9.jp/movingtext/ に気がついた。単なるアニメーションではなく、読者が指示することによって画面上の図形がうごくもので、パラメーター (変わりうるが各回の実行では定数とされる数値)を変えることができるようにつくられているものが多い。読者側はウェブブラウザでよいのだが、ブラウザ上で動画を実現する技術に変遷がある。古いものは、 Flash や Java applet がつかわれているが、新しいものは HTML5 をつかっている。(わたしはこのあたりの技術がよくわからず、これまで操作してみなかったが、HTML5 のものはつかってみようと思っている。)

【わたしは地学、とくに気象学をおしえる際に、基礎として力学を必要とするが、力学を自分でおしえることはこれまでなかった。(わたしが授業を担当してきた大学は、物理の教員が別にいるところだったからだ。)

わたし自身が学生のときは、大学の教養課程の力学は理解できたつもりだが教材が印象にのこっておらず、理学部物理学科の授業は、地球物理コースの必修になっていたぶんの単位はもらったものの実質的に学習できていたか疑問だった。大学院で気象学を勉強する際に必要な範囲で力学も勉強したが、体系的でなかった。

大学初級の力学をおしえるたちばになる可能性がでてきたが、そうすると勉強しなおさないといけない。多数の教科書を読みくらべる時間はとれそうもない(わたしの時間のうちでの優先順位を高くできない)。よさそうだと見当をつけたものを見ることにした。

物理の理解がしっかりしていて、初歩の人が誤解しやすいところをじっくり説明しているものがほしいので、まず、「動く教科書」で知っていた前野さんの著書を見ることにした。ほかとくらべたわけではないが、本書はこの期待にこたえてくれる本だと思う。

90分15回の授業であつかおうとすると、本書の内容は講義しきれない。教員の判断で要点を講義し、あとは学生の自習の材料にするのならばよさそうだ。ただし、要点とすべきことがらは、章の題名になっていることがらや、ページ配分が多いことがらだけではないので、講義予定をつくるまでによく見ておく必要がありそうだ。】

本書は全11章と付録からなっている。

付録には、道具となる数学的概念 (微分積分、ベクトル、座標系)と、物理量の次元と単位についてのことが書かれている。

「はじめに」のなかで、章を順に読まなくてもよく、いろいろな順序がありうる、と言っている。ただし、順序をかえたばあい、まだ説明を読んでいない用語が出てくることはある。

最初の3章は静力学にかけている。わたしは、静力学は運動方程式で速度がゼロになる特殊なばあいとして、はじめから運動方程式をだせばよいと考えていたのだが、それとはちがう。しかし、わたしの専門分野でも、近似的に力がつりあっているとすることが多いから、静力学に重点をおくのはよいことだろう。

力のつりあいを、第1章では1次元、第2章では2次元・3次元で考える。
第1章のうちでは、「作用・反作用の法則」について、力のつりあいとはちがった概念であること、用語の意味にとらわれると誤解すること(まず作用があってそれから反作用が生じるという関係ではない)などを注意している。
また、日常には意識しないがつりあいを構成するものとしては必要な「垂直抗力」や「糸の張力」を、どのように想定したかを説明してつかい、原因にいくらかふみこんだ説明もくわえている。

第3章も静力学だが、剛体を想定し、もし動くならば並進とかさなって回転もおこるような状況で、回転をおこさせようとする「力のモーメント」が主題となる。てこの原理もあつかう。
この章の最後に「面に働く力」についてのべ、「圧力」ということばもだしている。(「法線応力」と「接線応力」が、「面に働く力」の見出しよりも前に出てくる。これは「面に働く力」のうちにまとめたほうがよいと思う。)

第4章からが動力学だ。
第4章は1次元、第5章は2次元・3次元での運動方程式とその解としてえられる運動の例。
第6章は運動量、第7章は力学的エネルギー、第8章は角運動量のそれぞれ保存則。(角運動量はわたしがよく理解しないままきてしまった概念なので –だから気象学の理論家になれなかったのだが–。勉強になりそうだ。)
第9章は振動(単振動、強制振動、減衰振動)。具体例としてはおもに ばねふりこ をあつかい、ふつうの ふりこ は ふれの角 θ がちいさいとき、sin θ ～ θ という線形近似で単振動になる、と ことわっている。ただしこの論点を強調してはいない。

第10章は相対運動。座標系が等速直線運動するばあいの「ガリレイ変換」と、座標系が回転するばあいにでてくる「遠心力」と「コリオリ 力」が出てくる。「コリオリ 力」は 3次元のベクトルの形でしめされ、円筒座標での成分が説明されている。(気象学でつかう球座標の形にいたるにはもうひとつ処理が必要で、わたしにはとっさにはできないのだが、本書の演習問題などで頭をならせばできそうだ。)

第11章は、重力 (万有引力) を前提として、太陽のまわりの天体の運動の軌道が楕円や放物線になることや、ケプラーの「面積速度一定」などをみちびく。(わたしはこれまで、地学の授業で、楕円軌道は知識としてふれるけれども、数値を入れた計算の例は円軌道の近似でしかできなかった。力学をどこまでやれば楕円軌道を計算できるのかわかったのがありがたい。)

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• 村上 陽一郎, 1979: 新しい科学論 — 「事実」は理論をたおせるか (ブルーバックス B373)。講談社, 202 pp.

1979年1月に出た本。大学3年生だったわたしはすぐ買ってひととおり読み、しまいこんだ。【そこまでの事情はあとで書く。】 2020年には、村上さんの名まえが、ひとつには1983年に中世西洋のペスト(黒死病)についての本を書いた人として、それから2020年10月に学術会議会員任命の問題についてネット上に評論を書いた人として、話題になっていた。それでこの本のことを思いだして、家の「ブルーバックスの棚」から持ちだしてきた。2020年12月になって、ブルーバックスから、副題に「新しい科学論」ということばがふくまれた本が出た【佐倉 統 『科学とはなにか』[読書メモ (2021-01-12)]】。講談社によるネット上の宣伝には「ブルーバックスでは41年ぶりの科学論」というような表現もあった。こうなると、わたしは、新しい本を読むまえに、41年まえの本を読みかえさなければならない。

著者の専門は科学史・科学哲学にわたり、本書を書いたころは、西洋の近代科学のはじまりのころについての科学史の専門家として知られていた。しかし本書はどちらかというと科学哲学の本だ。著者は本書よりあと、科学技術と社会の関係にふみこみ、2000年ごろ以後はどちらかというと科学技術社会論の人として活動していた。しかし本書は、動機として「公害」や「資源有限論」など社会のがわから科学のありかたに反省をせまる材料があることをのべてはいるが、本論はアカデミックな科学哲学・科学史で、科学と社会の相互作用を具体的に論じてはいない。

副題の「「事実」は理論をたおせるか」に直接関係する論点をわたしなりに説明しなおす。20世紀前半にでき、1970年代ごろ「科学に関する常識的な考え方」になっていたものに対して、1970年代ごろ新しかった科学に関する考えかたを対置したのだ。

20世紀前半の「常識的な考え方」はさらにふたつに分けられる。ひとつは、事実に関するデータが蓄積し、そこから法則性が知られることによって、科学は進歩する、というものだ。しかし、それは論理学のたちばから批判される。科学の法則は、ある条件をみたすすべてのものになりたつ言明だ。個別事実についての言明をつみあげる帰納によっては、法則を実証することはできない。第2の考えかたは、科学者が法則の候補となる仮説をたてることを重視する。個別事実が、仮説から演繹される帰結とちがっていれば、仮説が反証される。法則は確定はしないけれども、正しくない法則の候補が排除されることによって、科学は進歩する。(これは、本書が出たのと同じころ、わたしが課外で、ポパー(Popper)の学説として勉強したことだ。本書にはわたしの気づいたかぎりでポパーの名まえは出てこないけれども、広い意味で同様な学説のひとつとしてふくまれていると思う。)

「新しい」科学観は、個別事実についての言明の確実性をうたがう。人が同じ画像のどこを「図」としどこを「地[じ]」として認識するかによって、別のものごとをよみとることができる画像がある。(この話題で村上さんは N. R. Hansonの著作を参照することが多くなったが、それは本書よりもあとのことだ。) そして、本書のおわりちかく(199ページ)で「共約不可能性」があるといい、本書での順序はそのまえ(197ページ)だが、Kuhn のいう「科学革命」に話をすすめる。この考えかたの提案者として、クーンとともに「クーンよりもこうした点では徹底した考え方をもつ」ファイアーアーベントの名まえをあげる。さらにかっこ書きで「わたくしは、この点でかなり彼らの主張には変更を加えなければならないと考えていますが、そこに立ち入るのは少し技術的に過ぎると思いますので、ここでは差し控えることにします。」と書いている。本書を見るかぎりでは、KuhnとFeyerabendと著者自身との考えにちがいがあることはわかるがその内容はわからない。なお、「共約不可能性」についてのわたしの理解は [別ブログ 2020-12-27の記事]に書いた。

本書のもうひとつの重要な論点。20世紀前半ごろにできて1970年ごろ「常識的」だった科学のとらえかたのうち、科学史に関する部分では、近代科学ははじめからキリスト教的世界観を否定するたちばに立っていたというものがあった。しかし、ガリレオのころからニュートンのころの、いまから見れば科学者と言える人たち(当時の表現では「自然哲学者」)の著作をたどると、彼らの科学理論は、キリスト教の信仰とささえあっている。(また、古代ギリシャ以来の神秘思想がつづいているところもある。) 近代科学を宗教と切り離そうとする変化はたしかにあったのだが、それは18世紀ごろのことなのだ。著者はそれを、科学にかぎらず西洋社会に17世紀から18世紀におこった「聖俗革命」というべき変化の一環としてとらえる。

このふたつの論点がどうつながっているのかは、読者としてはよくわからない。しかし、著者はキリスト教の信仰をもちつづけている人だと聞いているので、科学の学説選択の基準は「なんでもあり」ではなく、先近代にもどるわけでもないが、かつては宗教がカバーしていたような価値の領域の復活が必要という方向のような感じがする。

【さて、わたしは 1977年、大学2年の後期に村上助教授(当時)の講義を聞いたのだった。教養課程で科学史の科目があればとろうと思ったのだがその機会がなかった(理科系の学生むけに開講されていなかったか、時間がぜひとりたい科目とかさなっていたか)。理学部への進学がきまったあとの2年生後期に、理学部の科目で過密な時間割だったが(実際そのうちひとつを落としてしまって翌年に試験を受けることになったのだが)、たまたまあいているところに、科学史・科学哲学コース進学予定の人のための講義があったので、それにもぐりこんだ。「他学部聴講」(教養学部生が教養学部の科目をとるのだから形容矛盾なのだが)の手続きをしたと思う。講義は教科書をつかわず板書もすくなくて、正直なところよくわからなかった。

「共約不可能性」の話はなんとかわかった。その関連のどこかで、フォイアー、ファイアーアーベントともうひとりの学者の名まえが列挙されたことがあった。もうひとりがクーンだったか、クーンは別の文脈で出てきたかはおぼえていない。フォイアーは、いま調べてみると、村上さんほかの訳で1977年に出ている『アインシュタインと科学革命』の著者 Lewis S. Feuer にちがいない。

期末レポート課題が出て、どういう問題だったか忘れてしまったが、18世紀フランスの『百科全書』が話題になっていて、岩波文庫の抄訳本を手にとったもののそれを読みとおす時間もなくとほうにくれたのをおぼえている。(履修登録はしたもののレポートを出せなくて単位はとらなかった、と記憶しているのだが、もしかすると、へたなレポートを出してしまったかもしれない。)

そのあと本書が出て、聞きとれなかった話のいくつかは、こういうことだったかと理解できた。それでも『百科全書』とのつながりはわからなかった。いま思えば、科学の聖俗革命をおこした啓蒙主義の思想がどんなものかを考えさせたかったにちがいない。】

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• 間瀬 茂, 2007: R プログラミングマニュアル (新・数理/工学ライブラリ 情報工学 1)。数理工学社 (発売: サイエンス社), 335 pp. ISBN 978-4-901683-50-0. [わたしはこの版を読んでいる。]
• 間瀬 茂, 2014: R プログラミングマニュアル 第2版 (R バージョン3 対応)。数理工学社 (発売: サイエンス社), 359 pp. ISBN 978-4-86481-015-9. [わたしはこの版はまだ見ていない。]

Rの技術書の「在庫整理」にもう1冊追加する。この本は2014年に第2版が出ているので、ひとにすすめるならばそれを読んで紹介するべきなのだが、わたしは、2007年に出た初版 (くわしくいうと、2008年3月に出た第2刷)を2009年に買って持っているので、第2版を買うかどうか考えるまえに初版をながめてみることにした。

著者は数学からはいった統計学者で、空間分布をもつ量の統計学を専門としている。(そちらの主題の著書もわたしの仕事と無関係ではないのだが、わたしはまだ手を出せずにいる。) 本書は、著者の専門性のほかに、とくに「Tips」に関して、岡田 昌史 さんが運営している RjpWiki というサイトにあつまったおおぜいの人びとの知恵を反映している。

本書は、プログラム言語としての R の機能に関する知識を整理した本である。統計学的なこととグラフィックスは意図的にはずされている。

ほかの R の技術書であまり見なかった論点として、浮動小数点による数値計算の誤差のこと (第14章)がある。また、計算時間を短くするためのくふう (第21章) とか、使用メモリ量を設定すること (第20章の多数の話題のひとつ) などは、大量のデータをあつかっている人ならではの観点だと思う。

行列 (matrix) については第6章で、単なる2次元配列としてのあつかいだけでなく、線形代数にでてくる行列の演算のための関数や演算子があることが紹介される。そして第21章で、計算効率のためには (行列の要素についてループをまわすのではなく) 行列演算をつかうべきであると言っている。ただし本書を読んだだけでは線形代数の式を R のプログラムになおせるところまではいかない。それにはその態度で書かれた教科書的なものが必要だ。

【目次だけでも (A5判で) 13ページあるので、書きぬきには OCR をつかうことにした。ただし、スキャンの際の画像パラメータの設定がうまくないままやってしまったので (章の題名が灰色の背景に黒字で書かれているので、グレースケール画像にしたのだが、むしろ章の題名をあきらめて白黒二値で画素数の多い画像にするべきだった)、OCRが失敗して手作業でなおしたところがだいぶあった。それでも全部手でうちこむよりは楽にできたと思う。】

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