江沢 洋 (1976, 2013) だれが原子をみたか

  • 江沢 洋, (1976), 2013: だれが原子をみたか (岩波現代文庫 学術281)。 岩波書店, 385 pp. ISBN 978-4-00-600281-7.

かつて「岩波科学の本」という中学生ぐらいの少年少女向けに書かれた本(A5判ハードカバー)のシリーズがあった。しばらく品切れになっていたが、「岩波現代文庫」として、板倉聖宣「ぼくらはガリレオ」、野崎昭弘「πの話」、遠山啓「関数を考える」に続いて本書が出た。写真が小さくなってしまうという難点はあるが、おとな向けにも価値があるし、今の本の流通の中では中学・高校生に届くにも文庫本のほうがよいという判断なのだろう。本書の中で紹介されている小野周「温度とはなにか」、中川鶴太郎「流れる固体」を含むほかの巻も同様な形で再出版されることを希望する(教材としては改訂が必要なものもあるかもしれないが)。

わたしは子どものころ、ブラウン運動と分子運動が関係あると書かれた本を読んだ覚えはあるが、年代からみて本書ではない。本書の題名が記憶に残っているのは1976年以後に「岩波科学の本」版の背表紙を見たからにちがいない。しかし題名から原子の話だと思って積極的に手にとらなかったようだ。気圧を確かめる実験の話がのっていると知ったら積極的に読んだはずだが。

読んでみると、すごく中身の濃い本だ。

まず、物理・化学が発達してきた歴史を追っている。第1章ではブラウン運動の発見(論文1828年)。歴史をさかのぼって第2章では古代の原子論(デモクリトスを想定、ただし実際の引用はルクレティウスから)。第3章では大気圧の認識(トリチェリとゲーリケにもふれるがパスカルを中心に)。第4章では気体の体積と圧力の関係(ボイル)と力学の理論(ニュートン)。第5章では化学元素・分子・原子の認識(ラヴォアジエ、ドルトン、アヴォガドロ)。第6章ではエネルギー保存則(ジュール)と気体分子運動論(マクスウェル)。そして第7章でブラウン運動の理論(アインシュタイン)と実験(ぺラン)によってアヴォガドロ数を知ることができたという話。ただし科学史の本ではなく現代の科学の概念を伝える本だから、おそらく意図的に歴史的事実をゆがめてはいないが、歴史的事実の確認にこだわってはいない。たとえばパスカルが水やぶどう酒を使って大気圧の実験をしたという話のところで、実際に実験せずに思考を書いたものだろうと科学史家が疑っていることを伝えてはいるが、そのことに結論を出さないまま先に進んでいる。

そして、とくに始めのほうの書きぶりは、ブラウンさんやパスカルさんがすぐそばにいるような感じがする。それは著者自身を含むグループで歴史的実験の再現を試み写真をとるという活動をしているからでもある。中学の生徒と先生も参加した。写真をとった人は科学教材を含む記録映画を多く作っていた岩波映画製作所に属していた。今では動画を作るのは楽になったが当時のような熱意のある活動があるだろうか。(これよりもだいぶ専門的で大学生向きだが、酒井敏氏の地球流体力学実験集 http://www.gfd-dennou.org/library/gfd_exp/index.htm といった例はある。)

後半の分子運動速度などに関する計算は、MaxwellやEinsteinの理論に深入りするのを避けて概算にしているが、それでも、高校レベルの物理をまだ勉強していない人にはむずかしいだろうと思う。それがわかった人が相談にのればよいのだ。

表題の「原子を見る」ことについては、ブラウン運動によって間接的に認識できた、というのが主要な答えとされている。おまけのような形で、電子顕微鏡によって、1976年の時点では(わかりにくいが)いくつかの原子の動きが見え、1991年には原子をつまんで操作することが可能になったことが写真を使って示されている。

西内 啓 (2013) 統計学が最強の学問である

  • 西内 啓(ひろむ), 2013: 統計学が最強の学問である — データ社会を生きぬくための武器と教養。ダイヤモンド社, 304 pp. ISBN 978-4-478-02221-4.

2013年1月に出版されたときから話題になっていた。他の学問をけなすような題名が気にいらなかったので買わなかったが、 内容に関する評判はわりあいよかったので、迷ったすえに、古本屋、というよりもセコハン(second-hand)本屋で買った。題名に不満はあるものの、わたしも、現代に生きていく上で、少なくとも何か学問をしようという人には、統計リテラシー (統計学の分野で開発された方法を使えること)は必修と言いたいと思っている。

題名には出版社の意向が働いただろうとも思うが、大学の教職を離れてコンサルタント業をしている著者が売り物を宣伝したい思いもあるのかもしれない。また、著者が教育を受けた公衆衛生という分野では、研究成果が何十万人もの人の生き死にを決めることもあるという使命感のようなものの影響もあるかもしれない。その歴史的な例として19世紀のイギリスでコレラの感染を減らそうとしたSnowの仕事があげられていたが、論点は地理情報の教科書に出てくる患者住所の地図化で井戸が感染源であることをつきとめた話ではなく、(わたしはこれまで知らなかった) 水道会社ごとの(家の数あたりの)死者数のちがいから下流側に水源をもつ水道の利用をやめさせる勧告をした話だった [この部分、読書メモも記憶も不明確だったので、2020-09-24 読みかえして改訂した]。

第1章。 医療の方面でevidence-based medicineといわれるように、意志決定の際は、個人の主観にたよるのではなく、データをとって統計的に分析するのが強い。統計学の基本的な方法は50年くらい前からあるのだが、最近20年ほどの情報技術(IT)の発達によって普及が可能になった。

第2-3章。調査はランダムサンプリングによるべきだ。サンプリングによる誤差が生じるがその大きさはおさえられており、全数調査はデータ収集や処理の費用の面から損であることが多い。最近の「ビッグデータ」礼賛論のうちの全数調査を勧める議論はまちがいだ。どんな調査にせよ、統計的分析の結果には誤差がある。何かの要因によって結果に何かの差が出たとしても、その差に意味があるかどうかは誤差を考えて評価しなければならない。また、因果関係の向きはデータの統計的解析だけでは決められない。ただし、因果関係についての確からしさの高い仮説を主張できることがある。

第4章。ランダム化した実験(提唱者はFisherとされている)をすることができれば強い。ただし、ランダム化が現実的に不可能な場合や、倫理(社会規範)的に許されない場合、実験対象者その他の人々の感情(各人の倫理感覚)にぶつかるので実行するとまずい場合もある。

第5章。ランダム化実験ができない場合も、層別解析や回帰分析などの方法が使える。これらの方法は「一般化線形モデル」(generalized linear model)という概念で統一的にとらえることができる。

第6章。統計学の使われかたは応用分野によって違った特徴をもっている。次の6つをあげている。データマイニングはビジネス関係を想定しており、生物以外の自然科学分野は論じていない。著者が示す6分野間の態度の違いは興味深いが、自分の知識として使うのは独立な情報による裏づけを得てからにしたい。
(1) 実態把握を行なう社会調査法
(2) 原因究明のための疫学・生物統計学
(3) 抽象的なものを測定する心理統計学
(4) 機械的分類のためのデータマイニング
(5) 自然言語処理のためのテキストマイニング
(6) 演繹に関心をよせる計量経済学
この箇条書き(本文205-206ページ)は的確だと思うが(わたしの知識不足でほんとうに的確かどうかはわからないが)、それに続く本文の見出しはこれと変えられており、うまくないところがある。たとえば「『IQ』を生み出した心理統計学」というのがある。確かに心理学では知能に関する統計を扱うが、IQという指標は心理統計学が発達する前に作られたものだということがその節の最後に述べられている。
確率に関するとらえかたについての頻度論とベイズ流の対立にもふれ、ベイズ流は演繹指向の人に好まれるのだという。言われてみれば地球科学でも観測値の要約として統計を使う人は頻度論、モデルによる一般化や予測をめざす人がベイズ流を使う傾向があるかもしれないが未確認。

終章。 evidence-basedと言っても個別の研究でできることは限りがある。他の人の研究成果をレビューすることが重要だ。とくに「系統的レビュー」(ある基準で検索された論文すべてをレビューすること)や「メタアナリシス」(多数の統計分析結果をさらに統計分析すること)が強力だ、と著者はいう。系統的レビューやメタアナリシスは医薬の評価や公衆衛生の分野では常識らしい。しかしわたしは身近な例を知らない。環境科学でも、特定の環境要因の人の健康への影響の研究には使えるだろうしすでに使われていると思うが、もっと広い分野の標準とすることができるだろうか。系統的レビューやメタアナリシスは、用語の意味や統計手法に対する態度を共有する人々、つまりだいたい同じ専門分科に属している人々による論文どうしについては可能だが、それを越える総合はとてもむずかしいと思う。

伊勢田 哲治 ほか編 (2013) 科学技術をよく考える [地球温暖化に関する部分についてのメモ]

(予告を見て注文して買った。近所の本屋で受け取れる通信販売サイトを使ったのだが、そこで注文ができるようになったのは外国ブランドの大手通信販売サイトよりもだいぶ遅かったのがちょっと残念だった。)

Critical thinkingというskillと、科学技術と社会の関係という問題群の両方にかかわる、大学の授業で教材として使うことを念頭に編集された本。科学技術にからむ10の主題について、それぞれ対立する2つの主張を並列している。両論を同じ人が書いているので当然ながら、執筆者の意見そのものではない。そして、どちらが正しいかの結論を出すことをめざすのではなく、対立をもたらしている構造を考えられるようになることを求めている。Critical thinkingにはうそや事実誤認を見分けることも含まれるのだが、この教材ではそれはねらわず、事実認識としては執筆者が正しいと認識していることを述べたそうだ。論争点は、ある科学技術を実用化するべきか、とか、ある科学技術の開発に公共資金(税金)を使うべきか、という形のものが多い。ある種類の活動は科学と言えるか、というものもあったが、それを勧めるべきかという問題が背景にあるようだ。

わたしは全部読んだほうがよいと思っているが、ひとまず地球温暖化に関する部分を読んだ。

== 地球温暖化に関する話題 ==

「ユニット6」では、いわゆる温暖化懐疑論に関する論争の一種がとりあげられている。背景説明の中では、温暖化懐疑論の例としてカナダのFriend of Scienceのウェブサイト、それへの論評の例として明日香ほか(2009)[読書ノート、本文の所在紹介]の文書があげられている。

温暖化に関する論争にはいろいろな論点があるのだが、この「ユニット」の本論では、社会的意思決定の根拠として科学的知見が使われるときに、どのような水準の不確かさのものが利用可能か、という問題にしぼられている。そして、温暖化の見通しの根拠は気候シミュレーションであるとし、科学の方法としてのシミュレーションのあやうさを指摘する。一方の立場は、社会的意思決定の根拠となる科学には純粋科学と同じ確かさを要求し、気候シミュレーションはその水準に達していないとする。他方の立場は、政策の根拠となる科学はregulatory scienceであって純粋科学とは違った有効性の基準があるとする。このregulatory scienceはJasanoffがThe Fifth Branch[読書メモ]で使った概念である。(ここで温暖化に関する論争はThe Fifth Branchの本に出てくるような化学物質の規制とそれへの抵抗との対立と同様のものとみなされているようだ。わたしの読書メモで気にしたtechnocratic対democraticの論点はとりあげていない。)

言われてみれば確かに、温暖化に対する懐疑論のうちでいちばん筋のとおった論争になるのはこの切り口なのだろうと思う。本書で使われていない用語だが、アメリカで「sound science」と「junk science」という用語が使われることがあり、その多くは相手の結論への賛否(発言者の価値判断)を科学の質の問題であるかのように述べただけと思われるが、まじめな科学論的な意味があるとすれば、純粋科学的尺度で確かでない科学的知見は政策の根拠にも使うべきでないという立場の表明だろう。

本書の問題設定からはずれるが、温暖化問題自体の議論だとして、わたしが参加するならば、regulatory scienceを持ち出す前に、「温暖化の見通し」がひとつの命題ではなく多種類の認識の組み合わせであることを指摘し、それを科学が到達した確かさの度合いによって分類したい。そして、そのうち比較的確かな部分(全球平均気温の今後数十年平均の変化傾向の見通し)の根拠は、モデル計算ではあるのだが、シミュレーションというよりも理論というべきものだと主張したい。

なお、regulatory scienceと関連するが別の概念として、事前警戒原則(precautionary principle、本書の用語は「予防原則」で、「知識1」で説明されている)が、温暖化は対策が必要な問題だとする主張の中で持ち出されている。

また、背景説明の中で、主張が利害関係によって偏る可能性が指摘されているが、本論ではその観点からの批判は扱わずに主張内容を考えさせようとしているようだ。

別の主題の章の「スキル7」の「問題のフレーミング」の例として、「Climategate事件」がらみの温暖化懐疑論者の議論があげられている。(温暖化の主題に関する原稿の議論を整理する過程で分離されたようだ。) 議論がかみあわないのは「フレーミングが違う」ことが多い。(これと「スキル6-1」で扱われた(Kuhnの用語の)「通約不可能性」とは別の概念ではあるが重なりのある問題として扱われているようだ)。「地球温暖化の見通しは捏造だ」などという主張は、陰謀論のフレームであるとして、取り除けばよいと言っているようだ。「ユニット6」の本論で扱われた純粋科学(本書の用語では「リサーチサイエンス」)とregulatory scienceの違いもフレームの違いとされるが、違いのレベルが違う。

温暖化は対策が必要だというほうの主張を読んでいるうちに、別のことを考えてしまった。この主張の議論は、温暖化の見通しの不確かさをいくらか認めながら、温暖化が起きれば人間社会に悪影響が起きるという因果連鎖が確かであることには自信をもっているように感じられる。しかし、わたしの認識では、気候自体の変化の見通しの不確かさよりも、それによる影響の見通し(事実認識の部分と価値判断の部分がある)の不確かさのほうが大きいと思う。温暖化は起こるかもしれないが悪影響はないのではないかという主張(いわば「温暖化無問題論」、典型例はLomborg)のほうが、温暖化懐疑論よりも、重要な対立者ではないだろうか?

なおユニット6の背景説明中の145ページに「…19世紀以来、科学は人為的な地球温暖化の可能性を論理づけ、その兆候を懸念し、社会に科学情報の収集・分析・活用の必要性と政策検討に向けた国際協調の重要性を訴え続けた。」とある。近ごろこのような記述はめずらしくない気もするが、参考文献のひとつとしてWeartの「温暖化の発見」の本[読書ノート]をあげているならばもう少し注意深く述べてほしかったと思う。「可能性を論理づけ」までは「19世紀以来」と言ってもよいと思うが、「懸念し」はさまざまな人為的環境改変の可能性の一つとして少数の科学者が言い出したという意味でも第2次大戦後、温暖化を予想して専門の科学者の多くが動いたという意味では1970年代後半以後だろう。「地球温暖化問題」というフレームは1970年代後半にできたのであって、それ以前の人々の考えをこのフレームに投影するのはうまくない。

ところで、温暖化懐疑論への反論が出るような英語圏のブログのコメント欄などでよく見かけたstrawman, red herring, ad hominem, false dichotomyなどの広い意味の「論点ずらし的」な「論法」に関する用語は、文脈からだいたいの意味の見当はつくのだが、日本語で説明しにくかった。本書では「コラム」で説明してあって助かる。ただし複数の用語の関連や違いを理解するにはあちこちの「コラム」をあわせて読む必要がある。

== 本の構成 ==
章・節構成と執筆者を、目次と執筆者一覧から組みかえて示す。(同じ部分の執筆者間の順序には必ずしも意味がない。)

ユニット1: 遺伝子組換え作物 /伊勢田
– スキル1: 議論を特定する /伊勢田
– 知識1: 予防原則 /伊勢田
– コラム1: 思いやりの原理 /伊勢田
ユニット2: 脳神経科学の実用化 /井上 研、鈴木 真奈
– スキル2: 三段論法と妥当な推論 /吉満 昭宏
– 知識2-1: 原因推定の方法 /鈴木
– 知識2-2: EBM (根拠に基づく医療) /岩崎 豪人
– コラム2: 推論のタイプ /久木田 水生
ユニット3: 喫煙を認めるか否か /出口 康夫、伊勢田
– スキル3: 暗黙の前提の明示化 /吉満
– 知識3-1: 自由主義とパターナリズム /岩崎
– 知識3-2: 統計リテラシー /出口
– コラム3: 逆・裏・対偶 /伊勢田
ユニット4: 乳がん検診を推進するべきか /元吉 忠寛
– スキル4-1: 対立点を整理する /伊勢田
– スキル4-2: リスク分析 /久木田
– 知識4-1: 二重盲検法 /北島 雄一郎
– 知識4-2: リスクコミュニケーション /調、標葉 隆馬
– コラム4: 協調原理 /伊勢田
ユニット5: 血液型性格判断 /元吉、久木田
– スキル5-1: 定義の明確化 /岩崎
– スキル5-2: 社会調査の質を疑う /久保田 祐歌
– 知識5-1: 異文化コミュニケーションとしての科学コミュニケーション /村上
– 知識5-2: 社会的CT /元吉
– コラム5: 藁人形論法 /伊勢田
ユニット6: 地球温暖化への対応 /宗像 慎太郎
– スキル6-1: 通約不可能な関係を避けるために /久保田
– スキル6-2: 意思決定 /伊勢田
– 知識6-1: シミュレーションの信頼性 /宗像
– 知識6-2: レギュラトリー・サイエンス /宗像
– コラム6: 論点ずらしの誤謬 /伊勢田
ユニット7: 宇宙科学・探査への公的な投資 /村上
– スキル7: 問題のフレーミングを疑う /久保田
– 知識7-1: 科学コミュニケーション /調、標葉
– 知識7-2: 科学技術政策の変遷 /戸田山
– コラム7: 情報の裏をとる /伊勢田
ユニット8: 地震の予知 /菊池 聡
– スキル8-1: 確証バイアスと利用可能性バイアス /平山 るみ
– スキル8-2: 四分割表と錯誤相関 /平山
– 知識8-1: 科学的事実が確立するには /戸田山
– 知識8-2: 「予断」の必要性 /平山
– コラム8: 対人論法 /伊勢田
ユニット9: 動物実験の是非 /伊勢田、奥田 太郎
– スキル9-1: 二重基準と普遍化可能性テスト /奥田
– スキル9-2: 自然さからの議論 /伊勢田
– 知識9-1: カント主義 /奥田
– 知識9-2: 動物としての人間 /伊勢田
– コラム9: 仮定をおいての推論 /伊勢田
ユニット10: 原爆投下の是非を論じることの正当性 /上村 崇、三浦 俊彦
– スキル10-1: 実践三段論法 /上村
– スキル10-2: メタCT ― クリティカルなのは本当によいことか /伊勢田
– 知識10: 功利主義とマクシミン規則 /上村
– コラム10: 誤った二分法 /伊勢田