• Evan SELINGER & Robert P. CREASE eds. 2006: The Philosophy of Expertise. New York: Columbia University Press, 421 pp. ISBN 0-231-13644-7.

伊藤憲二さんのブログの4月19日の記事「素人」はどの「専門家」を信用すべきか判断できるか（Novice/2-Expert problem）を見て、これはわたしにとっても問題でもあると思ったので取り寄せた。

「専門家とは何か」(社会の中でどんな役割を果たす人か、など)という問題に関して考えるために編者たちが重要と思った論文を集めたもの。哲学のある分野(たぶん最近日本語圏でも使われる用語で「応用哲学」と言ってもよいのだろう)の専門教育の教材なのだろう。

わたしがこれまでに読んだのは、序論、第1章、第10章だけだ。

伊藤さんがとりあげていたGoldman氏の論文(本書第1章)については、伊藤さんの記事を見た段階で書いたわたしの4月22日のブログ記事の理解でよかったようだが、そこに少し加筆しておいた。

Collins and Evansの「interactional experts」の概念が重要だと思っているわたしにとって、この本を取り寄せたいちばんの動機は、編者Selinger氏がMix氏との共著で書いている第10章を読むことだった。この章は2004年に出た論文の再録であり、それが参照しているのはCollins and Evansの2002年の論文(本書第2章)だ。その批判はわたしが読んだ2007年の本の論述にはあてはまらないところがある。おそらくCollins氏たちはSelinger氏たちの批判を受けて議論を改訂したのだろう。批判に正面からこたえたというよりは、斜めに避けたような感じのところもあるが。

Collins and Evans (2002)では、interactional expertsを、しろうととcontributory experts (ふつうの意味での「専門家」)の中間段階に位置づけ、そこにさまざまな属性の人々を押しこんだ議論をしていたらしい。Selinger and Mixは、たとえば患者運動家は(医学専門家とは別の形でだが) 治療技術にcontributeすることを指摘する。2007年の本では、患者運動家もexpertsだと言っているが、interactional expertsだとは言っていない。論理的にはcontributory expertsに含めたことになるがそれも明確でなく、概念整理が充分でないように思われる。

もうひとつの問題は専門性と身体的経験の関係をめぐるところだ。Collins and Evans (2002)は、例として、目が見えず手足のない人は言語だけによって世界を知ると仮定したようだが、Selinger and Mixによればそう単純ではない。Collins and Evans (2007)でもこの例は出てくるのだが何を説明するための例なのかわたしにはよくわからなかった。どうやら、Collins and Evans (2002)は、interactional expertsになるためには、専門の実地体験をする必要はなく、専門家の言語が理解できればよい、という主張をしていたようだ。(ただし、これは、専門の講義を聞くだけでよいという意味ではなく、専門家相互の会話を聞いて専門家間の相互作用を理解することも必要なのだが。)　それで、情報が言語という経路を通じてだけはいってくる状況の例をあげたかったらしい。2007年の本ではそのような議論はなくなったようだ。

序論を読んでキーワードだけ知ったのだが、本書にはいわゆる人工知能のexpert systemの問題も扱われているらしい。そういえば1990年ごろに、機械が専門家にとって代わるという議論をする人もいたような気がする。わたしは、専門家による判断のうちで機械にやらせることができる部分とできない部分があることは自明であり、前者を機械化することは望ましいが後者を機械化しようというのは無理な望みだと思っていた。今もそう思っているが、両者の領域をどうやって区別するかについて考えを深めていなかったことに気がついた。

文献

• Harry COLLINS & Robert EVANS, 2007年 (ペーパーバック 2009年): Rethinking Expertise. University of Chicago Press, 159 pp. ISBN 978-0-226-11361-6 (pbk.).[読書ノート]

折り返しのあとに、収録された論文のリストをつける。
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• James Rodger FLEMING & Vladimir JANKOVIC eds., 2011: Klima (Osiris 26). University of Chicago Press, 270 pp. ISBN 978-0-226-25337-4.

科学史はわたしの仕事ではないが、気候に関する認識の発達についての本は読みたい。編者がHistorical Perspectives on Climate ChangeやFixing the Sky (気象・気候改変の研究の歴史)のFleming氏だとなればなおさらなので取り寄せた。

取り寄せる前に出版社のサイトで目次を読んで見当はついていたのだが、執筆者の顔ぶれだけでなく話題の広がりも2006年の論文集Intimate Universalityと似たもののようだ。中身を読むのはひまができたとき(退職したときになるだろうか?)までおあずけにしよう。

と言いながら、ちょっとめくって見てはいる。大気中のCO₂濃度について、Keeling氏が連続測定を始めるよりも前からスウェーデンを中心とする北ヨーロッパの研究者たちが取り組んでいたことは、Weart (2003, 2008)もふれているけれども、breakthroughが生じる前の行き詰まっていた状況のような扱いになっている。本書のBohn氏の論文に(まだしっかり読んでいないが)、当時の学者たちがどんな認識の風景の中で研究課題を構成していたかが書かれているようだ。

「核の冬」のTTAPSの5人に関するDörries氏の論考は読むことになりそうだ。政策課題について科学的専門知識を提供する科学者が、その政策について強い意見をもつ市民でもある場合、どのように発言したらよいかという問題がずっと気になっているので。

気候学者のHulme氏の論文があるが、これは著者のウェブサイト http://mikehulme.org に置かれていたプレプリントで読んでいた。Why We Disagree About Climate Changeに出ていた論点のひとつの明確化と言えると思う。地球温暖化に関する政策を求める人々が、社会のさまざまな問題の原因を気候変化に求める「気候還元論」(気候決定論とは少し違う)におちいっているのではないかという批判は一面でもっとも。ただし、実際に気候変化の影響を論じている人の多くは、気候以外のものごとが原因として重要でないと認識しているわけではなく、複数の考えかたのひとつとして気候を原因と考えているのだと思う。批判を、今動いている人の隠れた意識について決めつけるのではなく、(政策案策定の場、研究企画の場を含めた)社会の中の議論を組みたてなおす材料にしていくべきなのだろう。

文献

• James Rodger FLEMING, 1998: Historical Perspectives on Climate Change. New York: Oxford University Press.
• James Rodger FLEMING, 2010: Fixing the Sky: The checkered history of weather and climate control. New York: Columbia Univ. Press, 325 pp. ISBN 978-0-231-14412-4.　[読書メモ]
• James Rodger FLEMING, Vladimir JANKOVIC & Deborah R. COEN eds., 2006: Intimate Universality: Local and Global Themes in the History of Weather and Climate. Sagamore Beach MA USA: Science History Publications/USA (Watson Publishing International の一部), 264 pp. ISBN 0-88135-367-1. [読書ノート]
• Mike HULME, 2009: Why We Disagree About Climate Change: Understanding Controversy, Inaction and Opportunity. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 392 pp. ISBN 978-0-521-72732-7.　[読書ノート]
• Roger D. LAUNIUS, James Rodger FLEMING & David H. DeVORKIN eds., 2010: Globalizing Polar Science — Reconsidering the International Polar and Geophysical Years. New York: Palgrave Macmillan (St. Martin’s Press LLCの一部), 386 pp. ISBN 978-0-230-10533-1. [これも買ったのだがまだ読んでいない。]
• Spencer R. WEART, 2003; Revised edition 2008: The Discovery of Global Warming. Harvard University Press. [読書ノート]

折り返しのあとに詳しい目次をつける。
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• 石川 憲二, 2011: 電気エネルギーの未来は? — 新技術の動向と全体最適化の挑戦。オーム社, 222 pp. ISBN 978-4-274-06862-1.

2010年に「自然エネルギーの可能性と限界」[読書メモ]を出した科学技術ライターの次の著書。

エネルギー技術のそれぞれを評価したうえで、日本のエネルギー需要全体を見渡し、それぞれの技術がどれだけ貢献するかを考える、という方針には賛成だ。ただし必ずしもその目標に対して答えが書かれているとは限らない。2011年10月に出た本であり、今の時点の知識で批判すると失礼にあたるかもしれないが。

プロローグでは、環境省の「再生可能エネルギー導入ポテンシャル調査報告書」についてコメントしている。わたしも[別ブログ記事]で論じた。結果として風力、とくに洋上風力が突出して大きい値を示しているが、再生可能エネルギーの種類別に違った方法で調査した結果を束ねただけなので種類間の比較は意味がない。著者は環境省が権限を強められる分野として風力を強調したいのだとかんぐっている。(わたしはそこまでの意図はないと思うが、複数種類にまたがった検討ができていないのはまずかったと思う。) そして自然エネルギー開発にも環境問題があるのだから環境省はその対策に専念すべきで電力事業振興は経産省にまかせるべきだとする。(わたしは、自然エネルギーの主管轄官庁がどこであるべきかは別問題として、環境省の一部がその開発推進に向かうのは止められず、省内で違った価値観からの批判ができるようにする必要があると思う。)

第1章から第5章までがエネルギーの種類別の技術の話。世の中の期待が大きい風力と太陽光について(第4章)は期待をさます方向、そのほかは期待をかける方向の論調になっている。

第1章は火力。硫黄酸化物・窒素酸化物・微粒子による大気汚染の源になっていたのは過去のことだ。(本書では外国ではまだ改善の必要があることにはふれられていない。) 化石燃料を消費することは確かだがその利用効率は高くなっている。燃焼温度を高くしガスタービンと蒸気タービンを組み合わせる技術ができており、石炭もガスとしてその流れにのせる技術が開発中だ。温暖化に対しては二酸化炭素回収技術が開発中だ。これに対して著者は捨て場所についての懸念を示す(わたしも同感)。そこで著者は二酸化炭素の有効利用に期待をかける。しかし、なぜ二酸化炭素が余るのか考えれば、有効利用に回収隔離に代わる期待をかけるのは無理だ。二酸化炭素有効利用は人間活動のうちで炭素を含む物質の工業生産という特殊な活動のぶんだけについて意義がある。

第2章は水力。自然エネルギーのうちで、新規開発可能な量は多くないが、確実性が高いので重視されている。とくに地域や工場などのエネルギー自給用によいという。ダムの環境問題への懸念も(とくに中国の三峡ダムのような大きなダムについては)あるが、小さいものについては、農業開拓に比べても小さな自然破壊とみなしている。

第3章は地熱。基本から説明している。「マグマ発電」はまだ夢物語であり努力すれば必ずできるものではないことに注意して読む必要がある。(この著者に限ったことではない。科学技術解説では、実現するかどうかわからない技術について、浅く読むと、開発に投資すれば必ず実現するような印象を受けることがよくある。実際には、投資してみた結果として不可能であることがわかるものもある。) 高温岩体発電までは、技術の基本はできており、実用化をさまたげているのは国立公園に関する開発規制だという論調になっている。ただし国立公園では資源調査さえできていないので開発可能なエネルギー量は不明確だ。本書出版後に環境省は規制緩和を打ち出したがその評価はあらためて考える必要があるだろう。

第4章は風力と太陽光。供給量の変動が大きいのでエネルギーをためなければ主要エネルギー源になれず、エネルギーをためる装置の値段がまだ高い。太陽電池の効率向上や値段を安くすること、ヨーロッパよりも変動の大きい日本の風を利用できる風車の開発なども必要だ。そういった技術開発が進むまでは、大規模な普及に期待するのではなく、たとえば避難所のように、小規模で高コストでもよいから自立できることに価値があるような需要への対応を先に考えるべきだと著者はいう。なお宇宙太陽光発電も夢の技術扱いで紹介している。

第5章では海洋エネルギー(潮汐、潮流・海流、波力、温度差・濃度差)を「次世代の自然エネルギー」という位置づけで論じている。その場のエネルギー需要があれば役立ちそうだが、陸上に導いて使える技術になるかは未知だ。

バイオマスエネルギーもこの章で扱っているが、論調はむしろ風力・太陽光の件と同様で、地域自立型に役立つだろうというものだ。

第6章は省エネルギー。ただし、「省エネ技術」として論じられている話題ではなくて、エネルギー需要の見なおしの話が中心。オフィスの照明の基準が明るすぎたこと、エアコンや洗濯物乾燥機がいらないような建築など。エアコンを減らすには外の風を取り入れようという話になっている。エアコンを使うことを前提とした断熱をよくしようという提案と対照的だ。なるべく使わず、使うときには効率よくという両面を考えた建築のくふうはもっと考えたほうがよさそうだ。(第4章に紹介された、太陽熱によってあたためられた空気が抜けるようにする「ソーラーチムニー」という構造が例になるだろう。)

第7章では、日本の一次エネルギー(おもに燃料)の数量を示してその中で電力を位置づける。ただし原子力の一次エネルギー量の見積もりはむずかしく、とりあえず役所のやりかたに従っている。電力には一次エネルギーの44％が使われている(2008年)。

日本全体としての省エネルギーを論じている。運輸は乗用車から鉄道・バスなどへのモーダルシフトに期待する。製造業は改善の余地はあまりないとする。ただし生産内容に踏みこんだモーダルシフトに相当する議論はしていない。家庭とオフィスを含めた民生部門の暖房・給湯・動力・照明などはかなり改善できるとしている。ここは著者があげていない方法がさらに考えられると思う。

第8章は「自然エネルギーを正しく普及させるために」。原子力に代わるものと考えるべきでないとする。まず地方で(市・郡の規模で)実験的に「エコシティ」づくりをすることを提案する。また設備の廃棄後を含めた環境負荷をしっかり評価する必要があると主張している。

第9章「日本のエネルギーのベストミックスは?」。2050年を目標として考える。日本の人口は今の8割くらいに減るが、経済のしくみは大きく変わらないと考えるので、エネルギー需要は今の7割以上はある。自然エネルギーはがんばって10%、原子力をもし使い続けるとして最大10%で、80-90%は化石燃料に頼るしかない、その内で原料としても貴重な石油を燃やすのを減らし、天然ガスと石炭の割合をふやすことになる。わたしにはまだよくわからないが、これか、あるいは経済を意識的に縮小するかしかないのかもしれない。

ここで著者は、石油がなくなると自然エネルギー(とくに太陽光と風力)も機能しなくなるという。太陽電池や風車の材料に石油化学製品が使われているからだ。しかしこれを「化石燃料に依存している」というのは正しくないとわたしは思う。物質資源としての炭化水素に依存しているのだから、自然エネルギーによってバイオマスなり二酸化炭素なりから炭化水素を作れればよいのだ。もちろん、質のよい材料を少ないエネルギー消費で作る技術はまだ乏しいので、技術の開発と材料の再選択の両方を意識的に進める必要があると思う。

• 大島 堅一, 2011: 原発のコスト — エネルギー転換への視点 (岩波新書 新赤版 1342)。岩波書店, 221 pp. ISBN 978-4-00-431342-7.

2011年12月に出てすぐ買ったのだが、著者が分担執筆している植田・梶山編「国民のためのエネルギー原論」[読書メモ]を読んだのでたなあげにしていた。2012年5月になって、国家戦略室の下の「需給検証委員会」の委員としての著者の発言を見かけたのを機会に、読んでみることにした。

第1章では福島第1原子力発電所の事故による被害をなるべく総括的に見ている。(執筆は「冷温停止」が確認されていない時点だった。) データのほとんどは公式発表だが、著者がまとめなおしている。たとえば表1-3の放射性物質の海洋への流出状況(保安院資料より)、表1-4の労働者の被ばく状況(東京電力資料より)などがわたしには参考になった。

第2章ではまずこの事故の「費用」の貨幣価値による見積もりを示す。もちろん被害のすべてが貨幣価値で示せるわけではないが、損害賠償費用、事故収束・廃炉費用、行政費用のうち2011年11月までに見積もられた部分の合計が8.5兆円とされている。除染費用はまだ見積もりができていない。そして、だれがどのように賠償するのかを論じる。まず1961年に制定された原子力賠償法、それから事故後に制定された原子力損害賠償支援機構法のしくみが説明される。支援機構法によって国は東京電力に賠償のためのお金を提供できる。それとともに強くコントロールすることもできるはずだが、現在の運用は旧体制の温存に近い。東京電力の株主や債権者にとっての価値を減らさないことを優先しているようだ。著者は、東京電力の責任は、国からの支援による国民負担や、電力料金による消費者負担よりも前に、株主と債権者が負担すべきだとする。また、電力会社に責任を集中させた制度を改めて、金融機関・プラントメーカー・建設会社などの関係者にも費用を分担させるべきだと主張する。

第3章が表題の原子力発電のコストに正面から答える。電力会社にとっての費用である発電原価だけでなく、社会的費用を含む。まず発電に直接要する費用について、電力会社の有価証券報告書をもとに計算している。著者の計算によれば原子力は水力(揚水を除く)よりも高い。次に、原子力発電を成り立たせるために国が支出している(国民の税金で負担している)政策コストとして、電源立地地域への交付金と、技術開発コストをあげる。

技術開発のほうで、日本原子力研究開発機構(JAEA)の運営費がみな原子力発電のためにあると言えるかはちょっと疑問に感じるが(原子力発電をやめてもJAEAをなくすわけにはいきそうもないので)、概算としてはよいのだろう。また、その多くは高速増殖炉の研究開発費なので、もし「電力会社が核燃料使い切りを意図していて、別の資本が高速増殖炉による電気事業への参入をめざしている」ような状況ならば軽水炉による発電事業の費用に数えるのは不適切だが、電力会社が少なくともたてまえ上は核燃料リサイクルをめざしている状況では数えてよいのだろう。

使用後の核燃料のあとしまつにかかる費用については、使い切り(once through)方式と再処理・リサイクル方式とを比較して論じている。再処理方式での費用は、2004年に総合資源エネルギー調査会 電気事業分科会 コスト等検討小委員会に電気事業連合会から示された推計があるが、これは日本の原子力発電所の核燃料全体でなく当面処理できそうだとされた部分にすぎない。全体はもっと大きいのだ。ただし使い切り方式でも核燃料は高レベル放射性廃棄物になるのだが、本書にはその処分費用の議論がない。概算としては再処理方式の場合から再処理費用をひけばよいのだろうと思う。もちろん使い切り方式には発電を続けるとすれば新しいウラン資源を手に入れなければならないという制約もあるわけだが。

第4章は原子力推進体制への批判。多重防護の思想はとなえられてはいたが事実上軽視されていた。過酷事故対策は確率が低いからという理由で電力会社の自主性にまかせられ規制行政がなかった。防災対策はスリーマイル島事故やJCO事故の規模を想定したものでチェルノブイリ事故の規模を想定していなかった。原子力関係者の複合体の中では原子力は安全だという観念に疑問を示すことが許されない文化が作られてしまった。

この複合体を解体する必要があるという主張はもっともだ。その中で電力会社の地域独占体制も変える必要があるというのも総論はもっともだ。「発送電分離」論にもいろいろあるが、著者は、電力市場は自由化すべきだというが、送電は公益性が高いから全国一体で運用すべきだという(この部分については国有化論と言えるだろう)。これに関連する議論で、地域独占でなくなれば会社間の電力の融通がもっとできるので停電が減らせるという主張があるが、これについてはわたしは楽観できない。送電だけは全国一体だとしても、複数の発電・配電事業者との間の意思疎通で失敗する可能性は上下流統合の会社内よりも大きいと思う。(だからと言って地域独占がよいとするつもりはない。停電がふえることを覚悟する必要があるのだと思う。)

第5章は将来の見通し。「脱原発」の方向は明らかだとする。ただし東日本以外では、原子力発電所を再稼働して10年くらいかけて減らすか、すぐやめるかは、国民的判断の選択肢となる。2010年には原子力は発電量の30%をしめていた。大まかに言えば、脱原発とは、このぶんを火力でまかなうか(燃料費がふえる)、需要を1986-87年の消費量にもどすか、の混合だ。もちろん化石燃料よりも再生可能エネルギーのほうが望ましい。ただし、わたしから見ると、著者は、再生可能エネルギーの普及と、電力需給の刻々の不均衡を全国規模の系統運用によって解決できる能力について、楽観的すぎると思う。また、節電、とくに消費者の最終的便益にならない損失を減らすのは当然だ。ただし、需給調整契約は(節電策のうちにあげられているが)、大口消費者にピーク時に消費をがまんしてもらうことだから(その代わりに料金を安くしておくのだが)、電力会社と大口消費者の自主性にまかせたのでは消費抑制の発動はためらわれがちになり、自治体議会などの公的機関の決定で執行を強制する必要があるのではないだろうか。

• 三浦 しをん, 2011: 舟を編む。光文社, 259 pp. ISBN 978-4-334-92776-9.

フィクションを読む習慣のないわたしは、2011年9月に出たこの本を、2012年4月に「本屋大賞」に選ばれて店頭にたくさんならんでから知った。辞書を編集する人たちをえがいたものだから、本屋さんが興味をもつのは「なかまうけ」の面もあり、世の中全体から見ていい本かどうかはわからない。しかしわたしも、本屋ではないが、辞書を編集する仕事になかま意識をもつ人なので、読みたくなってしまう。

めくってみると、登場人物のうち主人公と言ってよさそうな人の苗字が意味ありげだ。固有名詞は一般に符号にすぎず、とくに日本人の苗字はほとんどの場合本人が決められるわけではないので本人の特徴とは関係ない。この小説の場合、1人のだけ意味ありげで(変わった名まえであることは作中人物も認識している)ほかはありふれた苗字なのがバランスがよくない感じだが、それが持ち味なのかもしれない。そういえばわたしも、ある話題についてかけ合い調で述べるといういつ実現するかわからない企画のために架空の人物の名まえを考えていたのだった。そしてそのひとつがこの本の(登場人物ではなくて)著者の名まえとかなりよく似ている。パロディーのつもりはないのだが、使ってだいじょうぶだろうか? … 読み終わった時点では、たぶん怒られはしないだろうと思っている。

辞書をつくる仕事には、ことばにこだわる(「こだわる」ということばが適切であるかどうか自体、例にあげられているのだが)人、辞書という製品にこだわる人が必要だ。しかし、1種類の人だけでできるわけではない。違った気のつきかたの人の組み合わせがあってできることが示されている。

辞書を「ことばの海」を渡る舟にたとえるのはおもしろい。しかし、それならば、辞書が複数の文化圏をつなぐ働きも話題にしてほしかったと思う。対訳辞書でない国語辞典にしても、日本語を学んでいる留学生にとっての舟でもあるはずなのだ。

• 富永 昭, 2003: 誕生と変遷にまなぶ 熱力学の基礎。 内田老鶴圃, 208 pp. ISBN 4-7536-2072-7.

大学の授業で熱力学の基本概念を扱うことが必要なので、わたしが言いたいこととの対応がよい教科書をさがしているのだがなかなか見つからない。大学の図書館でこれを見つけたのでひとまず借りて読んだ。このまま教材には使えないが教材を考える参考にはなる。代金(定価2500円+税)は惜しくないのだが、買ったとしても確実に取り出せるところに置けるような管理能力が自分にないので、迷っている。

多くの熱力学の教科書は、熱力学的平衡状態を扱っている。他方、熱力学の発達のきっかけとして蒸気機関のような熱機関の効率の限界の問題があり、多くの教科書がそれを導入に使っている。しかし、熱機関で起こっていることは明らかに非平衡である。ただし、熱や仕事の流れの量は定常とみなせる。平衡の熱力学による熱機関の説明は中途半端にとどまる。

著者は、熱機関の理解を中心として、エントロピーという状態量の概念ができるところまでの学説の発達をたどり (科学史的検討ではなく、著者が構築しようとする熱力学的概念体系のどの部分が科学史上のだれの著作に現われているかの検討だが)、熱や仕事の流れが先に出てきて状態量があとに出てくるような順序での熱力学の説明を考える。平衡の熱力学はひとつのステップにすぎず、すぐに非平衡の熱力学に向かうことになる。本書は初歩の学生向きの教科書としてはむずかしいと思うが、教える立場の人には参考になりそうだ。

著者は「熱流」「仕事流」ということばを使う。そしてそれは「熱」「仕事」という状態量の移動ではないことを強調する。「エネルギー流」はエネルギーという状態量の流れと言ってもよいのだが、著者によれば本来はそうではなく別々に考えられた熱流と仕事流の合計にすぎない。Xの流れを考える際にはXという保存量を考える必要があるという固定観念があるが、それは保存量でないエントロピーを考えるためにはむしろさまたげになる(と著者は考える)。(さらに著者はこの固定観念は「西洋思想」であり、東洋思想のほうがエントロピーに近づきやすいという。わたしもなんとなくそういうことは考えるが、これが教科書ならば、人文学のしろうとの思いつきを書きこむのはまずい気もする。) そして著者は(歴史上の用語ではなく著者独自の用語らしいが)「エントロピー流」を先に考え、それに関する知見を整理する過程で状態量としてのエントロピーが考えられたのだとする。

流れを重視する整理のしかたの基本はもっともだと思う。しかし、ふだん流れの量ばかり扱う傾向のあるわたしから見ると、著者が「熱流」「仕事流」ということばを使いながらその量の次元がエネルギーと同じである(らしい)のはとても中途半端だ。一定の流れのある定常状態を考えれば、ある量の移動量は時間に比例するはずで、対象とする時間を限定しない移動量はつかみどころがない。わたしは、「X流」という物理量は単位時間あたりのXの移動量を示すように限定して使うべきだと思う。単位時間あたりでない移動量は「Xの移動量」という表現をすればよいだろう。「熱」「仕事」は「流」をつけなくても状態量ではなく移動量であるという理解を徹底すればよいと思う。単位時間あたりの移動量を基本とした非平衡定常系の熱力学の教科書があるとよいと思うようになった。残念ながら自分にはまだ書けない。(もし理系の初歩から地球環境を定量的に扱えるところまでの一貫した専門教育をする立場になればそれが本業になるかもしれない。)

わたしがいちばん期待していたのは放射(輻射、電磁波)に伴うエントロピーの流れをどう記述するかだったのだが([別ブログ記事]参照)、本書では、輻射も熱力学の対象だとはしているものの、その具体的な扱いは明示的に本書の範囲外とされている。輻射が熱か、仕事か、それを合わせたものか、といった根本的なところの研究が必要であることが示唆されている(38ページ)。

熱力学の第2法則を「エントロピー増大則」として述べるとき(本書でも第8章で出てくる)の「増大」はエントロピーという状態量が時間とともにふえることだが、著者独自の表現(本書第5章)の「エントロピー流増大則」はそうではなく、上流から下流に向かって流量がふえることであり、まぎらわしい表現だと思う。ベクトル解析の記号を概念的に借りて「エントロピー流の発散(divergence)が正である」という形の式で示してもいるが、「エントロピー流は発散する」でもわかりにくい(「発散」という用語が数値が無限に増幅するという別の概念に使われるせいもあるが)。あと(第9章)で、その増大分を場所に即してとらえ「局所的無駄」と表現し「局所的エントロピー生成率」(この「率」はrateで単位時間あたりの量をさす)と表現しなおしている。わたしには、初めから「エントロピーという状態量があり、その密度(体積あたりの量)は時空間座標の関数であり、それは時間とともに「エントロピー流発散」と「エントロピー生成」のぶんだけ変化する」としたうえで「エントロピー生成量は正である」という表現(20世紀なかばの非平衡熱力学でふつうの表現)をしてくれたほうがわかりやすい。しかし、それは流体力学の表現に慣れた人のくせにちがいない。熱力学の教材としては、散逸のある熱機関の定量的モデルを構成したうえで、その中のどこで(単位時間あたり)どれだけのエントロピーが生成している(と言うべき)かを説明するのがよさそうだ。

著者は「エントロピー流増大最小の法則」という経験的法則があると言い(第7章)、それは非平衡熱力学で言われる「エントロピー生成最小の法則」とほぼ同じことらしい(第9章)。並列の電気抵抗に電流がどう配分されるか、あるいはLe Chattelier (1884) – Braun (1887)の法則がそれにあたるという。わたしはこれは熱力学第1・第2法則と同じ概念分類に含まれる「法則」ではないと思う。「現実世界で観測される定常状態は、安定な定常状態(つまり、定常状態からの小さな偏差が生じたらその偏差が縮むような作用が働くようなもの)であることが多い。不安定な定常状態は短時間で解消されてしまうのであまり観測されない。」という理由による出現確率の高さの反映だと思う。熱力学第2法則も、統計力学的解釈によれば、出現確率の問題になるのだが、熱力学的平衡状態の出現確率の高さは圧倒的だ。非平衡定常状態の出現確率はそれほど圧倒的ではないと思う。

なお、エントロピーのSI単位は「J/K」であり専用の名まえはついていない。本書でもこれが使われている。ただし、clausiusという名まえがcgs単位系のerg/Kをさすものとして使われたことがあるそうだ。最近読んだ別の本ではこの名まえはエントロピーの単位ではあるが別の定義(cal/K)で使われていた。たぶん両方の提案があり、どちらも世界に普及するには至らなかったのだろう。

• 柴田 正貴, 寺田 文典 編著, 2010: 畜産と気象 (気象ブックス 030)。成山堂書店, 173+6 pp. ISBN 978-4-425-55291-7.

窒素循環に関する環境問題について調べていて、畜産とのかかわりは見逃せないので読むことにした。結果として、直接それにかかわることはあまり多くなかった。

柴田氏は農水省傘下の独立行政法人「農研機構」の一部である畜産草地研究所の元所長であり(現在は転出している)、寺田氏を含め執筆者のうちには同研究所の職員が多い。

ここで扱われている家畜は食物生産にかかわるものであり、ウシ、ブタ、ニワトリなどを主とする。ウマ、ウサギ、ミツバチも少し扱われている。ペットは除外されている。

第1章から第5章までは、家畜の生育には適切な気象条件があり、それをはずれると生存がおびやかされたり、食料生産に有効でなかったりするので、立地条件を選ぶとともに、畜舎の環境調節をくふうする必要がある、という話が中心となっている。第1章には乾湿条件、第4章には日照(昼の時間の長さ)や騒音の話も出てくるが、大部分は体温調節と関係する暑さ・寒さの温度条件の話である。

第6章は、地球温暖化への対策の話である。対策には適応策と温室効果気体排出抑制策(いわゆる緩和策)がある。適応策のほうは第6章ではごく簡単に述べられているだけだが、第5章に述べられた暑さ対策が主要な対策になるようだ。それに加えて、牧草の種・品種の選択や病虫害対策がある。「緩和策」に関連して問題になるのは次の3つの過程だ。排出を減らす、あるいは吸収をふやすためのくふうが考えられている。決め手はなく、いろいろなくふうを併用する必要があるようだ。
– 反すう動物の胃からメタンが発生する。
– 草地は二酸化炭素やメタンの排出源にも吸収源にもなりうる。また肥料の窒素に由来するN₂Oの排出源になりうる。
– 家畜の排せつ物が微生物によって分解する過程でN₂Oが発生する。

目次を、執筆分担がわかるレベルまで示す。
第1章 日本の気候と家畜 /柴田
第2章 日本で飼われている家畜 /栗原 光規 (農業生物資源研究所)
第3章 家畜の消化機能 /小林 泰男 (北大)
第4章 気象環境と家畜の反応
– 4.1 体温調節 /柴田
– 4.2 家畜の気候に対する適応的形態変化 /柴田
– 4.3 寒さに対する生体反応 /近藤 誠司 (北大)
– 4.4 暑さに対する生体反応 /栗原
– 4.5 その他の環境条件に対する生体反応 /栗原
– 4.6 気象環境と家畜の行動 /近藤
第5章 暑熱と家畜の生産
– 5.1 ウシ /栗原
– 5.2 ブタ /勝俣 昌也
– 5.3 ニワトリ /勝俣
第6章　家畜と地球温暖化
– 6.1 畜産から発生する温室効果ガス /寺田
– 6.2 発生のメカニズム
– – 6.2.1 反すう家畜 /小林
– – 6.2.2 草地 /寺田
– – 6.2.3 家畜排せつ物 /長田 隆
– 6.3 温室効果ガス発生の変動要因
– – 6.3.1 反すう家畜 /柴田
– – 6.3.2 草地 /寺田
– – 6.3.3 家畜排せつ物 /長田
– 6.4 発生の抑制方法
– – 6.4.1 反すう家畜 /小林
– – 6.4.2 草地 /寺田
– – 6.4.3 家畜排せつ物 /長田
– 6.5 温暖化に対する適応策 /寺田
– 6.6 まとめ /寺田
あとがき　/柴田
参考文献 /柴田
索引

• 池淵 周一、椎葉 充晴、宝 馨、立川 康人, 2006: エース 水文学 (エース土木工学シリーズ)。朝倉書店, 201 pp. ISBN 978-4-254-26478-4. 定価 3600+税。

2008年、気候・水文の数理モデルに関する大学の授業を担当することになって[教材ページ]、近ごろの研究で使われている水文モデルの基礎となる概念について、手持ちの水文学の教科書では不満があったので、本屋をさがしたら、これがあった。

水文学者はいろいろな学問分科に属しているが、本書の著者たちは土木工学に属している。土木工学での水文過程の扱いは、かつてはブラックボックス的なモデルのパラメータを経験的に決めて使うものが多かったが、本書は基礎的物理過程に基づき観測や計算の能力も考慮して現実的な近似をしたモデルを使う考え方を示している。(本書を読んだだけでモデルが使えるわけではないが、この先は具体的な計算機プログラムやデータを使った演習になるのだろう。)

本書では人間による水利用は直接に扱わず、自然界の水循環過程を対象としている。また、対象は水そのものの(質量の)動きであり、水にとけているものの動きつまり水質の問題は扱っていない。

陸上の水文過程について、河川ばかりでなく積雪・土壌水分・斜面をも扱っている。生物過程の扱いは詳しくないが、植物の葉による蒸散と降水遮断の大づかみな扱いかたが示されている。また、降水過程と、蒸発散を含む陸面大気間の熱・水交換過程について、どちらかといえば気象学の領域に属する話題に踏みこんで解説している。

章の表題と執筆担当者は次のとおり。
1. 水文学とは /池淵
2. 地球上の水の分布と放射 /池淵
3. 降水 /池淵
4. 蒸発散 /立川
5. 積雪・融雪 /池淵
6. 降水遮断・浸透 /立川
7. 斜面流出 /椎葉
8. 河道網構造と河道流 /立川
9. 流出モデル /立川
10. 降雨と洪水のリアルタイム予測 /宝
11. 水文量の確率統計解析 /宝

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• 宿谷(しゅくや) 昌則 編著, (2004), 2010: エクセルギーと環境の理論 –流れ・循環のデザインとは何か– 改訂版。 井上書院, 345 pp. ISBN 978-4-7530-4858-8. (初版は北斗出版)

建築学の立場から、環境を悪化させないように生きていくのには建築や都市設備をどう設計したらよいかを、熱力学を基本として考える、独創的な教科書的な本。宿谷氏のほか7人で分担執筆しているが、共著者はいずれも宿谷氏のもとで博士をとった人らしい。

エネルギーは「保存する」つまり不生不滅の物理量だ。「エネルギーを消費する」というとき消費されるのは、エネルギーの次元をもったエクセルギーという量だと考えるとよい。それは「エネルギーの資源性」だということもできる。身近な環境のエクセルギーの流れは、地球環境のエクセルギーの流れの中に入れ子になっており、基本的には太陽から供給されたエクセルギーを消費しているのだ。

「はじめに」の中の記述によれば、宿谷氏は1983年ごろ「エクセルギー」ということばを耳にし、1990-92年ごろ講義で話題にするようになり、1992年ごろから研究してきた。「おわりに」によれば、1993-95年ごろ「ネガティブな指摘」をされたそうだ。「ネガティブな指摘」のうち「エネルギーとエントロピーを考えればじゅうぶんではないか」という主張には、わたしも基本的には賛成だ。しかし、わたし自身、環境のエントロピーを考えることが重要だといいながら自分では意味のある計算をしていない。(ある考えかたに従って地表面が太陽光を吸収する際のエントロピー発生を計算してみたことがあるにはあるが発表に至らなかった。) エクセルギーが最適な枠組みかどうかはともかく、一つの枠組みによって計算・論述した著者とそのチームに敬意を示したい。

「第0章」と称する序論のあと、大きく2部に分かれている。第1部が応用、第2部が基礎だ。第1部の話題はエクセルギーの考えかたの有効性の例をなるべく広く示すことをねらっていて、その根拠については、考えかたは第2部で説明されているが、詳しいことは参考文献としてあげられている著者たちの論文を見る必要があるようだ。

第1部のうち第1章では地球環境を論じる。1.3節には地球環境のエクセルギー収支とエントロピー収支の数値のはいった図があるが、詳しい数値の根拠は著者の論文を見ないとわからない(第2部を見るとわかるものもあるが。) エクセルギー収支の図では、宇宙空間から冷放射エクセルギーがやってくることになっている。わたしにはこれは気持ちが悪い。ここでは地球から宇宙に赤外線が出ているのだ。エントロピーの流れは地球から宇宙への向きになっている。地球上のどこかの温度を「環境温度」としているはずであり、その温度と宇宙空間の温度(3 Kとするのだろうか?)との温度差で熱機関で仕事が取り出せるので、エクセルギーがあるとするのは理屈はもっともであり、感覚的な不満にすぎないのだが。

エントロピーのSI単位はJ/Kだが、これにOnsという名まえがつけられている。40ページの注によれば、これはHeike Kamerlingh Onnesにちなむとのことだ。(Onsagerだろうと思ったわたしは理論指向すぎるのか?) 159ページの注によれば、Clausiusはcal/Kをさすとされている。 「これらの略記は、筆者らが本書での議論のために敢えて用いているもので、いずれかの学会で正式に決められたものではない」とあるが、略記は別として単位名をKamerlingh OnnesあるいはClausiusにちなんだものにしようということはどこかの学会で決議されたのだろうか?

1.4.2 節に地球の気候の0次元定常エネルギー収支モデル(1枚ガラス)が出てくる。まず放射のみのものを考える。これはわたしの授業で使っているものと同じ。そこに「水と大気の循環」として地表から大気(ガラス板)に向かうエネルギー輸送Hをつけ加える。現実の平均地上気温15℃を与えてH = 80 W/m²を導いている。

1.5節は生態系。熱の話はせず、光合成と炭素循環に注目し、有機物の化学エクセルギーを論じている。

第2章は建築関係の話。大きく分けて、温度・湿度調節に関する話題が、体温調節(2.4)、暖房(2.5)、冷房(2.6)、通風や放射を利用した室内温度調節(2.7)、建築物の熱容量の利用(2.8)、住まい手の行動(2.12)。その他の話題が、照明(2.2)、植物の光合成と蒸散(2.8)、ごみ・排水の浄化とリサイクル(2.10)、建材の劣化(2.11)。基礎的話題だが話の都合上必要になった湿り空気のエクセルギーの説明(2.3、詳しくは4.3節参照)。

2.3節。環境の温度だけでなく湿度も仮定し、空気は温・冷と、湿・乾のエクセルギーをもつと考えるのだ。

2.12節。冷暖房によるエクセルギー消費には、建築外皮の断熱性と、冷房のスイッチを入れる住まい手の行動の影響が大きい。

2.10節。なまごみ堆肥化は、ごみ自動分別に電気を使うとエクセルギー的に損。あらかじめ分別して収集することが重要。窒素肥料分のリサイクルには糞尿分離型コンポストトイレがエクセルギー的に得。

2.11節。建材の劣化はエクセルギーが消費されるのだという理屈はもっともだが、定量的には減価償却に近い、ただしお金の尺度でなくエクセルギーの尺度での価値が消費されるという考えかたになっており、数量はおおざっぱだと感じられる。

第2部にはいって第3章は「閉鎖系」の理論。ここでの「閉鎖系」は物質の出入りのない系という意味であり、エネルギーの出入りは仕事も熱もあってよい。なお本書では「拡散」ということばをエントロピー増加と同じ広い意味に使っている。

3.2節はふつうの気体の熱力学。3.3節は、湯がさめる過程を例にとって、不可逆過程によるエクセルギー消費の説明。3.4節は温・冷エクセルギーの定式化。エンタルピーと(熱)エントロピーが基礎。環境(外気)温度を基準にとるので、エクセルギーの数値は環境温度の数値にも依存する。3.6節に熱伝達としての伝導と対流の話があるが、ここでは熱伝達に伴うエクセルギーの移動だけ述べ、熱伝達に伴うエクセルギーの消費(エントロピーの発生)は述べていないようだ。3.9節の非定常熱伝導の例にはエクセルギーの消費もあるのだが。

放射(電磁波)の扱いはわたしが考えていたものとだいぶ違う。日射(3.5節）に伴うエントロピーの流れは経験式(Kabelac & Drake 1992)によっている。散乱日射(本書の表現では「天空日射」)のエントロピーは直達日射の約3倍になるそうだ。散乱は不可逆過程なのでエントロピーがふえるのは定性的にはわかるが、数量の根拠を知ろうとすると参考文献を読まなければならないようだ。「長波長放射」(3.7節)つまり地球上の物体が射出する電磁波については、Planckに従ってエントロピーの流れにはエネルギーの流れ/温度に4/3 がかかった形が正しいとしている。3.8節のあとのコラムでPlanck前後の科学史的事項を確認しているが、それを見ても、わたしはまだ説得されていない[別ブログ記事参照]。3.9節には大気から地表への「長波長放射」の実用的計算方法がある。気温の黒体放射に見かけの射出率(露点温度を含む経験式)をかけて求めている。

第4章は開放系つまり物質の出入りがある系についての理論。第3章の体系に化学ポテンシャルが加わる。空気の乾湿も空気に水が出入りすることなのでこの章の話題となり、4.3節で「湿・乾エクセルギー」が定式化される。空気と水の分離に必要なエクセルギーから導かれている。数値は環境湿度をどう与えるかに依存する。液体水も環境(空気)に対してエクセルギーを持っているが、数量を見積もると湿エクセルギーのほうが温・冷エクセルギーに比べてだいぶ大きい。

4.4節、溶液の分離エクセルギー。その応用として、4.4.2節で、水・有機物・無機窒素からなる養分溶液を考える(リンも考えるが数値例はない)。有機物についてはTOC (mg/L)を経験値1.75をかけて炭素から有機物質量に読みかえている。窒素については「全窒素」値をそのまま使っている(ここはもう少し詳しく検討する必要がありそうだ)。この議論は2.10.2節の肥料分リサイクルの話の基礎になっている。

4.5節、 化学エクセルギー。たとえば炭(C)のもつ化学エクセルギーは(環境中のO₂と組にして)、エンタルピー、エントロピーそれぞれを環境中のCO₂と比較して求める。化学式が詳しくわからない物質のエクセルギーを見積もるために、燃料について、排水中有機物についてそれぞれの経験式が紹介されている。

4.6節、人体のエネルギー出入り・水出入りに伴うエクセルギー収支。衣服を考慮する。

4.7節、 陸上植物の光合成と蒸散に伴うエクセルギー収支。2.9節の話題の基礎。著者たちの関心は緑地の涼しさの源にあるらしい。それはおもに植物が吸いあげる水の「湿エクセルギー」だそうだ。

文献

• A. Kabelac & F.-D. Drake, 1992: The entropy of terrestrial solar radiation. Solar Energy, Vol. 48, No. 4, 239 – 248. [わたしは読んでいない。]

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• Vaclav SMIL, 2010: Energy Myths and Realities: Bringing Science to the Energy Policy Debate. Washington DC USA: AEI Press (American Enterprise Institute for Public Policy Research).
• バーツラフ・シュミル 著, 立木 勝 訳 (2012): エネルギーの不都合な真実。エクスナレッジ(X-Knowledge), 274+36 pp. ISBN 978-4-7678-1298-4. [わたしはこの版を読んだ]

著者はチェコ出身でカナダのマニトバ大学教授。世界の食料、窒素肥料、エネルギー資源などに関する著書がいくつもある。わたしは英語の本をいくつか買ったがまだあまり読めていない。

本書の英語版を見かけたのだが、出版もとのAEIというところがいわゆる保守系(共和党系、市場経済主義)のシンクタンクで温暖化懐疑論の主張をしていたこともあった(あとで調べてみると一部のメンバーの主張であって団体としての主張ではなかったらしいが)ところだったので、買わなかった。しかし日本語版を店頭でめくってみると、二酸化炭素による温暖化を重大な問題と認めているし、特定の政治的な立場がおもてに出た本でもないようだったので、買うことにした。

本書の主張は、要するに、エネルギー資源に関していろいろな「この技術が決め手だ」という形の宣伝があるが、どれも決め手にはならない、ということだ。結局、節約を含めたさまざまな手段を少しずつ組み合わせて対処するしかないのだ。こういう他人の意見の批判で成り立っている本だから、著者のエネルギー問題の総合的展望は必ずしもわからない。そのためにはやはり英語の本を読まなければならないようだ。

第3章までの第1部は何十年も前から言われている話、残りの第2部は最近言われている話をとりあげる。

第1章は、電気自動車の時代がくるか。化石燃料を発電所経由で消費するだけで、発電と充電の際のエネルギー損失や充電時間を考えると得にならないという話になっている。充電の損失と時間については電池技術の画期的改良があれば話は変わると思うが、少なくともアメリカの現状は自動車の総量が多すぎるとも思う。

第2章は、原子力は安いという1960-70年代の宣伝。アメリカでは1970年代にすでに行き詰まっていた。(まず石油の値段が高くなって電力需要がのびなやみ原子力の拡大が止まった、という理屈は必ずしも納得できないが。) 今も「放射性廃棄物の恒久貯蔵」がまだ決まっていないという重大な問題を指摘する。それでも著者は、地球温暖化を抑制するために原子力は必要な技術のひとつだとする。

第3章は、分散型再生可能エネルギーですべてまかなえるという技術楽観論。1970年代以来のAmory Lovinsの議論と、(同じではないが) 1970年代の中国の毛沢東体制の議論をあげる。確かにわたしも楽観的すぎると感じることもある。しかしたとえば中国のメタン発酵の失敗は温度管理などの技術が伴わなかったことだろうと思う。

第4章は石油ピーク論。産出量の時系列グラフが過去と未来で対称という仮定に根拠がないことはもっとも。しかし在来型石油の産出可能量がピーク論者が言うより多いはずだという本書の議論は楽観側に傾いていないか? また、オイルサンドなどの非在来型石油はたくさんあると言う。ただしその回収率に関しては楽観していない。

第5章は二酸化炭素隔離。生物に二酸化炭素を吸収させる方法はいずれも不確かだ。かんらん石などのケイ酸塩鉱物に吸収させる方法は膨大な量の鉱物を必要とする。燃焼排気からの二酸化炭素回収は可能ではあるが明らかにエネルギーコストがかかるし安全性の不安も残り、勧められる策ではない。

第6章はバイオ燃料。今のところ損でないのはサトウキビからのエタノールだけ。ただし今の栽培方法では収穫の際に葉を焼いて大気汚染を起こすことが多い。共生する菌類が窒素を固定できるが、土壌浸食による土の劣化はある。セルロースを主とする植物残渣は、農業のため土に残すべきぶんもあるので必ずしも豊富ではない。(ここで不耕起農法は環境にやさしくないという話があるが、不耕起だと輪作をしなくなるという仮定の根拠は疑問。) いずれにしても自動車の需要は減らなければバイオ燃料ではまかなえない。

第7章は風力。潜在資源量が大きくても、発電所の適地は限られる。間欠性をカバーするためにも電力網につなぐことが必要でそれを新たに作るのは安くない。(風が強くて発電量が多くなると電気代が安くなりすぎて電力会社の経営を混乱させるという話もあるが、これは電気代を即時に変動させないで時間的平滑性を評価に含めた値段をつければ解決するだろうと思う。)

第8章はエネルギー移行にかかる時間。設備更新には時間がかかる。また、技術革新の速さに関するマイクロプロセッサの例は特殊で、エネルギーを扱う新技術が実用になるまでには20年くらいかかるのがふつうだ。