• 山本 義隆, 1987, 文庫版 2008: 熱学思想の史的展開 — 熱とエントロピー ({1,2,3}) (ちくま学芸文庫 ヤ/18/{1,2,3})。 筑摩書房, {386, 422, 413) pp. ISBN 978-4-480-0918{1,2,3}-{9,6,3}.

手もとにあるのは、2008年にでた横書きの3分冊の文庫本。そのまえ、1987年に現代数学社から単行本で出ている (A5判 1冊のハードカバーだったと記憶している)。文庫本の「再刊にあたって」で、おおはばな加筆・訂正をしたとあるので、文庫本のほうを読むことにした。

著者は物理学のうちでも力学についての科学史の著作が多いが、本書は熱に関する知識の発達をあつかっている。いまの学問の名まえからいえば、熱力学が成立した歴史と言ってもよい。しかし (英語の thermodynamics はともかく、日本語の用語として)「熱力学」という名まえがふさわしいのは、熱を仕事に変えるという課題が明確になってからであり、本書でいえば第2巻なかばの第18章以後にあたる。本書はそれよりもまえもひとしくあつかうので「熱学」のほうがふさわしい。そこでは、熱は物質なのか、物体の微小部分の運動なのか、という説の対立があった。「熱量の保存」がなりたつと想定され、比熱や相変化の潜熱が定量されるようになったころには、熱は物質であるという説のほうが有力になっていた。なお、分子運動論による熱の説明が発達するのは熱力学が確立してからであり、本書の話題の外になっている。

最後の第34章は「熱学と熱的地球像」という観点で古代から現代までの熱に関する認識をみなおしている。わたしとしては、熱素論者たちはどうかんがえたか、熱の本質をたなあげにしながら地球の熱収支を論じたフーリエはどう考えたか、なども気にかかる。そして、熱力学の第二法則をしめしたトムソン (ケルヴィン) が世界は「熱的死」にいたるだろうと言い (それとは別に核融合を知らないまま太陽の寿命の考察から地球が生命をもつことができる未来の時間のみつもりをしてそれが「熱的死」までの時間と誤解されたということもあったが)、多くの人がその影響をうけた議論をしたことは熱力学が人類社会にあたえた効果のひとつだろう。著者はその議論を「エントロピーがまったく考慮されていない」というが、わたしはそう思わない。当時の物理学にもとづいて、宇宙はエントロピーの極大にむかうと考えれば、宇宙は熱的均一状態にむかうということになったと思う。いまの知見では、杉本 大一郎 (1978) 『宇宙の終焉』 [読書メモ] がいうように、宇宙のエントロピーが増加しても宇宙は熱的均一状態にむかわないと思われるのだが、その前提には、天体の重力による質量の集積と、宇宙の膨張という知見がある。しかし、宇宙の一部分である地球についていえば、つぎの節の議論にあるように、地球にはエントロピーを捨てるしくみがあるので、エントロピー極大にむかわなくてすむ。 (この部分には 槌田 敦 (1982) 『資源物理学入門』 [読書メモ] への参照がある。)

おりかえしのあとに、3つの巻の目次をつづけてつける。「部」の番号、章の番号は巻にまたがってつけられている。

========== 目次 ==========
===== 第1巻 =====
まえがき (1986年11月)
再刊にあたって (2008年8月)
目次
== 第1部 物質理論と力学的還元主義 ==
第1章 機械論的自然観と熱 — ガリレオをめぐって
– 1. 温度計の発明
– 2. アリストテレスの「質の自然学」
– 3. アリストテレス論理学
– 4. 機械論的自然観と熱
– 5. 熱運動の特有の担い手としての〈火の粒子〉
– 6. ガッサンディと〈熱の原子〉
第2章 「粒子哲学」と熱運動論の提唱 — ボイルをめぐって
– 1. 錬金術における質の物化傾向
– 2. ボイルと機械論哲学
– 3. 「粒子哲学」と経験主義
– 4. 運動学的粒子論
– 5. ボイルにおける熱運動論の提唱
– 6. 特殊的作用能力の容認と物在論の始まり
第3章 「ボイルの法則」をめぐって — ボイル、フック、ニュートン
– 1. 大気圧と真空の発見
– 2. 空気の弾性
– 3. ボイル – フック の実験
– 4. 「ボイルの法則」のフックによる説明
– 5. ニュートンの粒子間斥力と静的気体像
第4章 引力・斥力パラダイムの形成 — ニュートンとヘールズ
– 1. ニュートンによる力概念の導入
– 2. ニュートンの影響
– 3. 『光学』の《疑問》とニュートンの物質観
– 4. スティーブン・ヘールズ
– 5. 斥力概念と二元論的物質観
第5章 一元論的物質観の終焉 — デザギュリエ
– 1. 亡命者デザギュリエ
– 2. 「標準的動力学的粒子論」
– 3. 蒸発のメカニズム
– 4. 一元論的物質観の隘路
– 5. 斥力と空気中の音速
– 6. 一時代の終り
第6章 能動的作用因としての〈エーテル〉 — もう一人のニュートン
– 1. 1740年代の物質論的転回
– 2. ニュートンの〈エーテル〉論
– 3. デカルトの宇宙流体との相違
– 4. 能動的原理としての〈エーテル〉
– 5. 汎〈エーテル〉的宇宙論
– 6. ニュートンの〈エーテル〉と古代自然哲学
== 第2部 熱素説の形成 ==
第7章 不可秤流体と保存則 — ブールハーヴェとフランクリン
– 1. オランダ人ブールハーヴェ
– 2. 物質としての〈火〉
– 3. 〈火〉の元素の思想的起源
– 4. 化学の方法としての物在論
– 5. 保存と平衡 — 定量的物質論
– 6. フランクリンと電気流体
第8章 スコットランド学派の形成 — マクローリン、ヒューム、カレン
– 1. イングランドの地盤沈下
– 2. スコットランドの大学の変化
– 3. ジョン・マクローリン
– 4. スコットランド哲学
– 5. カレンによる化学の独立
– 6. 力学的還元主義との訣別
第9章 熱容量と熱学概念の成立 — カレンとブラック (その 1)
– 1. ジョーゼフ・ブラック
– 2. カレンによる問題の設定
– 3. 熱平衡の意味と温度概念
– 4. 熱容量と熱量概念の確立
– 5. 熱と物質の間の引力
第10章 潜熱概念と熱量保存則 — カレンとブラック (その 2)
– 1. 化学変化と熱 — カレン
– 2. カレンの直面した困難
– 3. 炭酸ガス発見の論理と方法
– 4. 〈溶解〉の原因としての熱
– 5. 融解熱の測定
– 6. 気化熱の測定と熱量保存則
第11章 熱物質論の形成と分岐 — ブラック、クレグホン、アーヴィン
– 1. ブラックと熱物質論
– 2. クレグホンの熱物質論
– 3. 断熱変化をめぐって
– 4. アーヴィンの比熱変化理論
– 5. 熱物質論の二つのパラダイム
第12章 熱素理論と燃焼理論 — 初期ラヴォアジェ
– 1. ラヴォアジェと化学の体系化
– 2. 1766年の出発点 — 〈空気〉とは何か
– 3. 「奇妙な理論」 — 化合物としての〈空気〉
– 4. 燃焼理論の出発点におけるシュタールとラヴォアジェの違い
– 5. 新しい燃焼理論と〈火〉
– 6. 転倒された「燃素」としての「熱素」
– 7. ラヴォアジェの熱素理論
注
===== 第2巻 =====
== 第3部 熱量学と熱量保存則 ==
第13章 熱量学の原理の提唱 — ラプラスとラヴォアジェ
– 1. クロフォードの動物熱理論
– 2. ラヴォアジェの問題意識
– 3. ラプラスの問題意識
– 4. 一般的《熱量保存則》の提唱
– 5. 潜熱概念の拡張
– 6. アーヴィン理論への反証
第14章 気体の熱膨張と温度概念批判 — ラプラス、ゲイ=リュサック、ドルトン
– 1. アモントンとその後
– 2. フランス革命のもたらしたもの
– 3. ラプラスによる問題提起
– 4. ゲイ=リュサックの測定
– 5. ジョン・ドルトン
– 6. ドルトンの温度目盛
– 7. 普遍的温度目盛の追究
第15章 断熱変化と気体比熱をめぐって — 《比熱変化理論》と《比熱・潜熱理論》
– 1. ドルトンによる断熱変化の測定と解釈
– 2. 音速の問題をめぐって
– 3. ゲイ=リュサックの実験
– 4. ドラローシュとベラールの比熱の測定
第16章 解析的熱量学の完成 — ラプラスとポアソン
– 1. 解析的熱量学の前提
– 2. 断熱変化の問題 (1816年)
– 3. 熱量保存則の意味
– 4. ふたたび断熱変化をめぐって (1823年)
– 5. 熱量保存則の問題点
第17章 「熱運動論」は何ゆえに非力であったのか — 「ラムフォード神話」をめぐって
– 1. 進歩史観の誤謬
– 2. 「ラムフォード神話」の実態
– 3. 摩擦熱と熱素説
– 4. ラムフォードの語る「運動」の実態
– 5. ラムフォードの実験とジュールの解釈
– 6. 熱素説と熱量保存則
– 7. 気体分子運動論について
== 第4部 熱の動力 — カルノーとジュール ==
第18章 新しい問題の設定 — 熱の「動力」 — カルノーとワット
– 1. カルノーの忘れられた論文
– 2. カルノーの前提と問題設定
– 3. 熱素説と熱的宇宙論
– 4. カルノーの熱的自然観 = 社会観
– 5. ワット以前の蒸気機関の発展と欠陥
– 6. ワットの改良 — 分離凝縮器
– 7. ワットの改良 — 膨張原理
– 8. P-V 図と仕事量の表現
– 9. 高圧機関とフランスにおける発展
第19章 理想的熱機関の理論 — カルノーの定理
– 1. カルノー論文の目的
– 2. カルノーの予備定理とその背景
– 3. カルノー・サイクル
– 4. カルノーの定理
第20章 カルノー理論の構造と外延 — 熱力学の第1ページ
– 1. カルノー理論の前提
– 2. カルノーの定理の解析的表現
– 3. カルノー関数の実験的決定
– 4. カルノー理論の外延と気体定理
– 5. 議論の再構成と熱力学の意義
第21章 間奏曲 — 熱波動論の形成と限界 — ヤング、ヒューエル、カルノー
– 1. 19世紀以前の状況
– 2. ヤングの光と熱の波動論
– 3. 熱にたいする実証主義的不可知論
– 4. ヒューエルの熱波動論
– 5. カルノーの遺稿と熱力学第1法則
第22章 〈力〉の保存と熱の仕事当量 — ローベルト・マイヤー
– 1. 特異点 ローベルト・マイヤー
– 2. 最初の論文の基調
– 3. 〈力〉とその保存則
– 4. 〈力〉の顕現形態としての熱
– 5. 普遍定数としての熱の仕事当量
第23章 熱と仕事の普遍的互換性の証明 — ジェームズ・プレスコット・ジュール
– 1. 電磁気学の前線の拡大
– 2. 先駆者ファラデーと〈力〉の統一
– 3. ジュールの出発点
– 4. 電磁誘導と熱の力学的生成
– 5. 熱の仕事当量 J の最初の決定
– 6. その後の J の決定と熱素説の否定
– 7. 流体摩擦の実験とジュールの勝利
第24章 熱の特殊性とエネルギー変換の普遍性 — ウィリアム・トムソンのジレンマ
– 1. トムソンとジュールの出会い
– 2. トムソンのこだわり
– 3. 熱の特殊性を無視するジュール
– 4. 熱の特殊性に固執するカルノー
– 5. トムソンのジレンマ
注
===== 第3巻 =====
== 第5部 熱力学の原理の提唱 ==
第25章 熱の普遍性の原理 — 熱力学第1法則の確立 — クラウジウスの50年論文 (その 1)
– 1. ホルツマンの主張
– 2. ヘツムホルツの寄与
– 3. クラウジウスの解 — 熱にたいする二つの原理の必要性
– 4. 熱関数が存在しないことの論証
– 5. 熱力学第1法則と内部エネルギー
第26章 熱の特殊性の原理 — 熱力学債2法則の提唱 — クラウジウスの50年論文 (その 2)
– 1. 熱の特殊性の原理
– 2. 第2法則とカルノーの定理の再証明
– 3. 理想気体への適用
– 4. 飽和蒸気の問題
– 5. 飽和蒸気の比熱
第27章 カルノー関数と絶対温度をめぐって — ウィリアム・トムソンの問題意識
– 1. 「真の温度」とは — 熱素論的解決の破産
– 2. 関数概念としての温度概念への転換
– 3. 熱力学の原理の提唱
– 4. 熱の動力の表現
– 5. ヘルムホルツの主張をめぐって
– 6. 圧力による氷点降下
– 7. グー – ジュール 降下をめぐって
第28章 ジュール – トムソン 効果と絶対温度の定義 — トムソン: 1852-54年
– 1. トムソンの問題意識と〈理想気体〉仮説
– 2. 〈理想気体〉仮説の実験的検証
– 3. ジュール – トムソン 効果の実験
– 4. 絶対温度の定義と決定
– 5. 〈理想気体〉について
– 6. 気体分子運動論についての補足
第29章 熱力学第2法則の数学的表現 — トムソンとクラウジウス: 1854年
– 1. 絶対温度と熱エネルギーの特殊性
– 2. 「第2法則の数学的表現」
– 3 クラウジウスの視点 — 〈変換〉と〈補償〉
– 4. 〈変換〉の定量化
– 5. 〈変換の当量の法則〉
– 6. 〈変換の当量の法則〉の若干の解釈
– 7. 可逆サイクルにたいする第2法則の数学的表現
– 8. クラウジウスの絶対温度
== 第6部 エネルギーとエントロピー ==
第30章 第2法則からエントロピーへ — クラウジウスの模索
– 1. 第2法則からエントロピーの導入まで
– 2. 可逆変化とエントロピーの定義
– 3. 非可逆変化とエントロピーの増大
– 4. クラウジウスの 62年論文 — 〈分散〉
– 5. 65年論文 — 〈実在熱の変換値〉
– 6. 熱拡散と物拡散の和としてのエントロピー
第31章 熱力学の体系化にむけて — 利用可能なエネルギーと平衡条件
– 1. クラウジウスの結論
– 2. トムソンとエネルギー散逸
– 3. 「エネルギー散逸」と「エントロピー増大」
– 4. マクスウェルの考察
– 5. エントロピー増大と化学平衡
第32章 自由エネルギーと熱学の体系 — ヨシア・ウィラード・ギブス
– 1. ギブスとその出発点
– 2. 熱力学的曲面と相平衡
– 3. 平衡条件の一般論
– 4. 自由エネルギーと平衡条件
– 5. 自由エネルギーと最大仕事
第33章 ネルンストの定理と熱力学第3法則 — ネルンストとプランク
– 1. 化学親和力と自由エネルギー
– 2. ギブス – ヘルムホルツ 方程式
– 3. ネルンストの考察
– 4. ネルンストの定理とその意味
– 5. 熱力学第3法則
第34章 熱学と熱的地球像 — 熱学が意図してきたもの
– 1. 熱力学をどう見るべきか
– 2. 機械論的世界の成立とその一面性
– 3. ニュートンと熱学の起源
– 4. 熱学が意図してきたもの
– 5. 「地球の熱的死」について
– 6. エネルギーとエントロピー
== ==
注
文献
– 1次資料
– 資料集
– 2次資料
あとがき (1986年 11月 9日)
再刊にあたってのあとがき (2009年 新年)
索引