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近代科学を切開する

   
カテゴリー「近代科学」の記事一覧

科学的であるとは何か?

ネット上ではすでに科学の根本に関わる議論は出来ない状況になっている。万有引力、相対性理論、量子力学など現代科学の中心になっている理論を議論しようとすると、大量の反論がつくが、それは自分が知らないことを根拠とする内容がほとんどだ。STAP細胞の騒動でもわかったが、日本人の多くは学校、教科書で教えられた科学を宗教的に信じている。なぜ、このような状況になったのだろう?

破壊学事始より、リンク

自分が科学的であると自覚している人でも、科学とは何かを徹底的に考えた人は少ない。筆者は科学史と科学哲学を図書館で読んだ程度で、ポパーの反証可能性とクーンの科学革命くらいしか知らなかった。1970年代にニューサイエンスブームがアメリカからやってきた。ちょうどこのころは、プレートテクトニクス、ビッグバン理論が紹介された時期でもあった。日本人研究者がビッグバンを補完するインフレーションを主張したことを雑誌で読んだ記憶がある。新しい理論、考え方が大量に入ってきた時代だ。

これら新理論の背景には、観測装置、機器の開発による新発見が大量にあった。海底掘削により、海底の構造が明らかになるとプレート移動の根拠が補強された。電波天文学による中性子星の発見、宇宙背景放射の精密測定などがビッグバンを強固にした。

しかし、プレートテクトニクスには地球膨張論、ビッグバンには定常宇宙論が対抗としてあった。定常宇宙論は主張する日本人研究者がいなかったせいか、比較的すんなりと日本に受け入れられたが、地球膨張論は、岩石学の権威が主張していたため、すんなりとはいかなかったようだ。当時を思い出すとNHKによるプレートテクトニクスの紹介番組や山のように書籍が出たことを覚えている。科学雑誌にも盛んに紹介された。プレートテクトニクスは、学会ではなく一般大衆という外堀から攻められた。その後、地震研究はプレートテクトニクス以外には予算がつかない状態に成ったらしい。

新しい理論は、従来の理論より優れているから普及するといわれるが、このような70年代に起きた事情を知っている者から見れば、明らかに間違っているといえる。かなり科学以外の意図が作用している。研究費という政治的理由がそこには見え隠れする。プレートテクトニクスの導入には、地震予算の誘致があった。

ビッグバンにも同じ事情がある。現在のJAXAの前身である宇宙開発事業団は技術供与などでNASAと提携をしていた。当時のアメリカは、1950年代から続いたヴェリコフスキーとの議論で、かたくなに定常宇宙論、プラズマ宇宙論を否定していた。日本はビッグバン宇宙論を受け入れざるを得なかった。余談になるが、NASA、JAXAの異説を排除する姿勢には、宗教的信仰を感じるほどだ。

前振りが長くなったが、この半世紀の間、科学では何が科学かと言う哲学的議論がほとんどないことがわかってもらえたと思う。とくに1990年代、チェルノブイリ事故以降、日本では科学雑誌が激減して、いわゆるポピュラーサイエンスが終焉した。プレートテクトニクス、ビッグバン理論、学校で教える科学以外をすべて排除する仕組みが出来上がった。STAP細胞の騒動などは、すべてこの排除システムが順当に機能した結果だ。

科学的とは何か? すでにデカルトが明確に指摘している。デカルトは機械的世界観を主張した。機械時計のように自然は部品が組み合わさって動いている。自然を部品に分解して理解するのが還元主義とも呼ばれる、デカルトの機械的自然観だ。しかしこの見方はデカルトの主張の半分しか表していない。自然を物と物で説明することは、物を操作すれば自然を操作できる、これがデカルトの主張の本当の意味なのだ。

デカルトは近接作用で自然を説明することを主張した。近接作用は物と物が直接接することで働く。ニュートンの万有引力は、近接作用に反する、遠隔作用だった。また、当時の天文家が抱いていた惑星間に働く斥力を無視していた。地上と宇宙空間に働く引力が同じ力であると証明されたことは一度もない。引力は物の量に比例するとプリンキピアには書かれていたが、誰も実験で証明できなかった。1世紀後に行われたキャベンディッシュの実験は、鉛が反磁性体であることをファラデーが発見して、否定された(はずだった)。そんなことを知らない実験しない科学者、アインシュタインは万有引力を、数学上の概念である空間を使って、証明してしまった。空間は物ではない。空間を操作することは不可能なので、引力は制御できない力になった。

合理的、論理的に考えることは非常に難しい。たとえばスポーツは何度も基本的な動作を繰り返すことで、次第に複雑な動きを習得していく。小脳には体を動かすための経験が神経パターンとして蓄積される。考えることも同じだ。単純な論理を組み合わせて複雑な論理を組み立てるが、その段階は経験によって練習が必要だ。いきなり、複雑なことを論理的に考えることは出来ない。思考をつかさどる大脳辺縁系に合理的に考えるための神経パターンがない。ほとんどの人は考える訓練をしたことがないからだ。学校ではひたすら教科書を疑問を抱くことなく暗記する。暗記だけの訓練が12年間、長いと16年から18年も続く。学歴が高いほど、合理的に考えることができなくなる。これは脳機能の成長の結果だ。

科学的であることは、若いときに考える訓練を積んで、デカルトの方法論を実践する先にある。思い立ってすぐにできるというわけにはいかない。



どーんと行こう
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イージスは秋田にも

山口県のイージスアショア建設も話題ですが、
秋田県でも同様の話題があります。
私は秋田県の出身ということもあって、関心をもっています。

以下の私のサイトにはイージスだけではなく、
レーダーからの電磁波に関して、それなりの情報をアップしています。
リンク



BEMSJ

時間方向と密接に関係していると言われる熱力学第二法則は絶対ではない事を証明されたというニュース。これまでの常識が覆されようとしている。

リンク
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モスクワ物理工科大学を中心とする国際研究チームが、量子コンピュータを使って時間を巻き戻すことに成功。その結果が学術ジャーナル「Scientific Reports」に掲載された。科学ニュース「Phys.org」(3月13日付)が報じている。

「今回の研究は熱力学第二法則を破る可能性を探ったものの1つです。熱力学の第二法則は、未来から過去へ一方的に流れる時間の方向を指し示す時間の矢と密接に関係しています」

 そう語るのは、論文筆頭執筆者のゴルデイ・レソビク氏(モスクワ物理工科大学)だ。レソビク氏は、これまでにも“マクスウェルの悪魔”と呼ばれる装置を使って熱力学第二法則を破る研究などをしてきたが、今回は別の角度から時間の逆再生に取り組んだという。

 さて、レソビク氏が語るように熱力学第二法則(≒エントロピー増大則)は時間の不可逆性を特徴付けているが、実はほとんどの物理現象は未来と過去を区別しない。たとえば、ビリヤードボールが弾かれる瞬間を考えてみよう。弾かれる以前と以後のビリヤードボールは不可逆の変化を受けたように見える。しかし、その瞬間を録画した映像を巻き戻せば、弾かれたビリヤードボールは同じ軌道を通って元の静止した状態に戻るだろう。これは物理学の方程式でも変わらないのだ。

 ただし、我々の“常識”では一度起こった出来事を元に戻すことはできない。この不対称性を生み出しているのが熱力学第二法則である。つまりこの法則さえ破ることができれば、巻き戻し映像のように過去に戻ることができるというわけだ。

 巨視的に見れば時間の不可逆性は絶対のように見える。しかし量子レベルではどうなっているのだろうか? そこでモスクワ物理工科大学の研究者らは、IBMが開発した初歩的な量子コンピュータを使い、2つの量子ビット(Qビット)が自ずと初期状態に戻るか確かめた。

 量子ビットとは古典コンピュータのビットに相当する。ビットとは0と1の組み合わせで表現される方法だ。たとえば1ビットは0と1のどちらかの値を取り、4ビットでは0000~1111までの16通りの状態(0100、1100など)のうち1つだけを表現することができる。

 それに対して量子ビットは0と1の他に“重ね合わせ”という1でもあり0でもある状態を表現することができる。たとえば4量子ビットでは、0000~1111までの16通りを同時に計算することができるため、1つの状態しか表現できない従来のビットとは比較できないほどの高速演算が可能となる。

 実験は以下4つの段階で行われた。

ステージ1:秩序。2つの量子ビットの初期値がゼロに設定される。ビリヤードにたとえると、ブレイクショット前のボールが秩序だった三角形を形成している状態。

ステージ2:劣化(時間経過)。秩序が失われる。“変化プログラム”により、量子ビットに時間的な経過(変化)を加えることで、量子ビットの状態は複雑化し、秩序が失われる。ビリヤードにたとえると、ブレイクショットにより秩序だった三角形のボールがビリヤード台に散らばっていく状態。

ステージ3:時間逆転。特殊なプログラムを用いることで、秩序を失った量子ビットを過去に向かって秩序ある状態に回帰するよう促す。ビリヤードにたとえると、ボールが元に戻るよう完璧に計算された“キック”をビリヤード台にかました状態。

ステージ4:再生。変化プログラムを再び起動し、時間経過を再び引き起こす。ステージ3の“キック”により、過去に向かって時間が再生され、2つの量子ビットはそれぞれゼロを示す初期状態に戻る。ビリヤードにたとえると、逆再生によりビリヤードボールがブレイクショット以前の秩序に戻った状態。

 以上の操作により、なんと85%もの確率で2つの量子ビットが初期状態(0、0)戻ることが分かったという。2つのビットが示す値は全部で4通り。無作為に1つの状態が決まるとしたら、(0、0)が出る確率は25%である。偶然に頼るだけでは85%という確率は出てこないのだ。

 続いて3つの量子ビットでも同様の実験を行ったが、その結果は50%にとどまったという。2つの量子ビットに比べて成功率がガクンと下がったが、これは実験機材の精度の問題だと研究者らは考えている。とはいえ、3つのビットが示す値は全部で8通りであるから、無作為に(0、0、0)が出る確率は8分の1、12.5%だ。たとえ50%でも偶然と考えるには高すぎる確率である。
 以上の結果からレソビク氏は、「熱力学的な時間の矢の反対方向に向かう状態を人工的につくりだした」と考えているという。量子レベルでは熱力学第二法則は絶対ではないのだ。

 量子の世界は我々の直観に反する出来事だらけだ。今回の実験からすぐにタイムマシーンができるというわけではないが、熱力学の第二法則の絶対性を揺るがしただけでも大きな成果と言えるだろう。今後の研究に期待したい。



吉 四六

知ることの最大の障害は何か? それは無知ではなく、知っているという思い込みである

子供は小さいころは探究心の塊で、「何?}「なんで?」を連発して探究していきます。
しかし、学校に入ると疑問を抱く前に「答えのようなもの」を覚えさせられて探究心はしぼんでいってしまします。

とにかく、先に答えを詰め込んでしまえば、脳はそういうものだと思い込んで探究は停止。
学校が行っている事は、探究を停止させる事なのか?

現代科学のあり方を問う記事がありましたので紹介します。

「現代科学へのいちゃもん」
リンク
より引用します。

●『知ることの最大の障害』
ネットサーフィンしていましたら、名言集というのがあり、そこに、

「知ることへの最大の障害は、無知ではなく知っているという思いこみである」
 ~ダニエル・J・ブアスティン(米国の歴史家・法学者・弁護士、1914~)

というのがありました。

本コーナーで手変え品変え批判してきた「科学界」のあり方・考え方を形の上で痛切に揶揄しているものであり、文字通り「名言」だと思います。

実は、この名言は名言集から見つけてきたわけではなく、ネットサーフィンしていましたら、例の「ピロリ菌」(実は、私はかつて十二指腸潰瘍が高じて胃潰瘍になったことがあり、ひと昔なら手術だったらしいのですが、いい薬ができたということで薬で治した経験があり、その延長上でピロリ菌退治の投薬治療をしたことで、この菌の名前を知ったのでした)の発見でノーベル生理学・医学賞を受賞されたバリー・マーシャルという方の講演内容とそれに対する賛助コメントを目にし、その賛助コメントに上記の名言が引用されていたのでした。

最初、論文は常識に反するという当時の科学者の思い込みでリジェクトされてしまったようです。「酸性の「胃酸」のある胃の中でそんな菌が生きておれるはずがない」という常識・思い込みからのことだったようです。

まさに、「酸の中で生きられるはずがない」という知見(「知っていること」)が論文を間違い扱いしてリジェクトしたことに繋がったのでしょうが、マーシャル博士は、そういうことを知らなかったわけではなく、ご自分たちでその存在を実証観測されたからこそ、論文化されたわけです。

色々と内外サイトを当たりますと、こうやって、「既存の知見に反する」としてリジェクトされてしまい、場合によっては、研究自体抑圧(suppressed)されてしまって日の目を見ずに終わっているのも多々あるのがよくわかります。「幸運にも日の目を見たものだけが残れている」

ネット見てましたら、「常識」は理由があって「常識」になったのだというような言い訳みたいなことを反論か何かか知りませんが書いているのを目にしましたが(googleのabstract見ただけ(^^;)そういう発想自体に私は大きな反発を覚えてしまいます。もし、この方が科学者なら、一生画期的・独創的な発見などできない方だろうと失礼ながら思ってしまいます。「無知」を攻撃している方もいました。
そういう方には、前にも引用しました寺田寅彦さん(科学随筆家で有名ですけど、東大物理学科金時計組の立派な科学者でした)の言葉を再び捧げておきます。

 頭がよくて、そうして、自分を頭がいいと思い利口だと思う人は先生にはなれても科学者にはなれない。



田村正道

大気汚染物質をそっくり減らすと地球温暖化が進むという「不都合な真実」1

健康被害を及ぼす工場や自動車などから出る「大気汚染物質」を減らすと、「地球温暖化」を進めてしまうという不都合な真実。

以下、大気汚染物質をそっくり減らすと地球温暖化が進むという「不都合な真実」(リンク)より転載。
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大気中の二酸化炭素が増えれば地球温暖化は進んでしまう。だから、私たちはできるだけ二酸化炭素を排出しない暮らしをしよう。これが世界の流れだ。だが、地球温暖化の進み具合は、二酸化炭素だけで決まるわけではない。健康被害などを抑えるために工場や自動車などから出る大気汚染物質を減らすと、地球温暖化を進めてしまう場合があることが、最近の研究でかなり細かくわかってきた。

地球の気候を狂わすのは二酸化炭素だけではない

地球は、太陽から来る光で温められている。その光は大気中で熱に変わって蓄えられ、温まった地面もまた大気に熱を渡し、太陽から来た熱と同じ量の熱が宇宙に出ていく。そのバランスで地球の気温は決まる。大気中に二酸化炭素が増えると、大気の最下層である「対流圏」にたまる熱が増え、私たちが暮らしている地表付近の気温は高くなる。対流圏の上にある「成層圏」の気温は下がる。これが地球温暖化だ。熱のたまり具合のバランスが崩れるのだ。

このように地球本来の熱のバランスを崩す大気中の物質は、二酸化炭素だけではない。工場の煙突などから出る黒い小さなすすは、大気中に浮遊していると、太陽光を吸収して大気を暖める。石油を燃やしたときなどに発生する硫酸成分が変化した「硫酸塩(りゅうさんえん)」とよばれる粒子のグループも、太陽からの光を遮って、やはり大気中の熱のバランスを変えてしまう。物の燃焼で生ずる硝酸成分による「硝酸塩(しょうさんえん)」も同様だ。

近い将来の温暖化抑制で注目される大気汚染物質

黒いすすや硫酸塩、硝酸塩は、健康被害をもたらす大気汚染物質だ。日本などの先進国では排出を抑える対策が進んできたが、途上国ではまだまだだ。世界保健機関(WHO)は2018年5月、世界の人口の9割がこうした汚れた空気を吸っており、それによる死者は年間700万人にのぼっていると発表した。だから、大気汚染物質は世界的に削減が求められている。当然のことだ。

その一方で、これらの大気汚染物質は「短寿命気候汚染物質」でもある。短寿命気候汚染物質とは、地球温暖化に影響を与える大気中の物質のうちで、大気中にとどまる時間が比較的短いものを指す。二酸化炭素は、いちど大気中に出てしまうと、数十年にわたって大気中にとどまる。こちらは「長寿命」の温室効果ガスだ。一方、小さなすすや硫酸塩などは、いったん大気中に放出されても、数日からせいぜい10年くらいの短期間で大気からなくなってしまう。雨で洗い流されたり、自分の重さで落ちたりするためだ。

このさき50年、100年といった遠い将来を考えた場合、地球温暖化の抑制にもっとも大きな効果があるのは二酸化炭素の排出削減だ。しかし、2040年前後には、二酸化炭素の排出量にかかわらず、産業革命前に比べて、いったんは2度くらい気温が上昇してしまうと予測されている。気温が2度上がれば、日本周辺では強い雨の激しさが1割増しになるという研究結果もある。気象災害に直結しかねない近未来の「2度上昇」を抑えるには、即効性がある「短寿命」気候汚染物質のコントロールが有力な選択肢になる。

大気汚染対策が温暖化を進めてしまう

大気汚染物質が気候をも「汚染」するなら、それを取り除いて一挙両得――。話はそう単純ではないらしい。健康への悪影響などを考えてすすや硫酸塩、硝酸塩などを減らすと地球温暖化は進んでしまうことが、最近の研究でわかってきた。大気汚染の解決と地球温暖化の抑制が両立しないという「不都合な真実」がみえてきたのだ。

九州大学応用力学研究所の竹村俊彦(たけむら としひこ)教授らの研究グループは、世界のどこで、どれくらいの量の大気汚染物質が発生しているかを推定したデータをもとに、将来の地球温暖化の進み具合をコンピューターで予測した。その際、黒いすすや硫酸塩の量を増減させてみて、その気候への影響を調べた。

 ==========================================================つづく





斎藤幸雄

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