2012年01月05日

近代科学の成立過程13~自然を機械に過ぎないと看做す機械論的自然観によって自然支配が正当化された

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攻城戦(この画像はこちらからお借りしました)
前回は16世紀の欧州で大砲や鉄砲が主力兵器になった事で、機械学と力学が発展してきた様子を見ましたが、タルターリアに始まり、ガリレオへと続く機械学と力学発展の歴史には紆余曲折がありました。当初は、技術者を中心に発展してきた機械学・力学の分野に、貴族たちが参入してきたのです。
何故、貴族たちは機械学・力学の分野に参加する事になったのでしょうか。そして、彼らが参加することで機械学・力学はどのような影響を受けたのでしょうか。
山本義隆氏の著『十六世紀文化革命』(みすず書房)から「第六章 軍事革命と機械学・力学の勃興」後半の要約です。興味を持たれた方は、応援もお願いします。

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アリストテレス(この画像はこちらからお借りしました)

5.グィドバルド・デル・モンデ
 タルターリアが機械学について書いた物が16世紀における機械学の復興の口火を切り、ガリレオとその後の時代まで影響を及ぼし続けた。しかし、イタリアにおけるタルターリア直後の機械学の追究は、必ずしもタルターリアの功績を高く評価する物では無かった。
 この時代の機械学の勃興は戦争の近代化とりわけ大砲の効果的な使用法の確立に大きな影響を受けている。もともと貴族(騎士)は戦うことが仕事であり彼らの多くは学問的教養を軽蔑していたが、中世の貴族騎士層の戦闘能力や戦争技術は無意味になる。商人が力をつけ都市国家の権力を手にすると、貴族にとって都市を守って戦うことが地位と生計を維持する手段となり、攻城砲に対抗しうる新しい都市防衛システムの設計や築城技術の理論が上流階級の軍人に求められるようになる。大砲が不可欠な兵器になった事で重い大砲を有効に使用するため必然的に機械の研究を促し、職人仕事と思われていた機械学が、貴族の軍人の関心事となっていった。16世紀の軍事技術は経験主義的な技術者や職人を超える数学的技能を必要とした。その結果、貴族の中で数学的ないし知的な傾向を有する物は砲術や軍事技術の分野に導かれていった
 そういった貴族の科学者の1人で、「新しい機械学の理想」を語り、16世紀後半に最も影響力のあった機械学書を書いたのが、人文主義の影響も受けていたグィドバルド・デル・モンテである。彼はペーザロの名家に生まれ、パドヴァ大学に学んだエリート軍人であり、トスカーナ大公の要塞の監督者でもある。彼の著書『機械の書』は偽アリストテレス『機械学』の内容をアルキメデス理論に依拠して厳密化しようとした物で、ラテン語で書かれ1577年に出版された。彼は、機械学の起源が幾何学と自然学であり諸技芸の中で最も高貴な物であると主張する。そして、機械学を数学的に厳密化するにあたって、中世の重さの科学を尊重せず、アルキメデスの厳密に数学的な議論とヘロンやパップスと言った古代の権威に依拠した。特にグィドバルドにとっては、機械学の起源を古代の数学と自然学とする事はその高貴さを保証する物であった。こうした高貴さの過度の強調は、それまで卑しい物と見なされていた機械的な物に関与する事に対する、貴族的な言い訳とも読める。
そして、グィドバルドのような人文主義者は共通して、自然学と数学の両方にまたがるはずの機械学の数学的側面のみをことさら重視する傾向にあった。彼にとって機械学は経験的で感覚的な自然科学であるよりは、論証的で数学的な理論科学であった。機械学の実践的側面や機械技術への実際的適用には無関心であった。そればかりか、彼ら貴族の学者たちは数学的厳密性を過度に重視する事で、無意味な非現実的な議論に陥っている。例えば、重量物体が自由落下する鉛直線は地球の中心という1点に向かっているのだから厳密には平行であり得ないと言う事に滑稽なまでにこだわっている。彼らはタルターリアとヨルダヌスを名指しで鉛直線を事実上平行とした仮定を重大な誤りと記している。この奇妙な議論はその後1世紀に渡って続けられたようである。
グィドバルドによる数学上の過度の厳密性の主張は、自然科学としての力学に無理解だった事もあるがそれだけではない。一つには人文主義者が中世科学を退ける根拠であり、それと同時に身分の低いタルターリアとの差別化のためでもあった。グィドバルドは貴族の人文主義者として野蛮な中世が生んだヨルダヌスの論証や学歴のない平民タルターリアの議論より古代のパップスやアルキメデスの権威を重んじたのである。

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ピストンポンプ(この画像はこちらからお借りしました)

6.ラメッリをめぐって
 機械学に対するグィドバルドによる論証可能な理論科学としてのことさらの強調そして数学的厳密性なる物への非現実的なまでのこだわりは、学としての機械学と実技としての機械的技芸の区別を際立たせるためであった。しかし彼の『機械の書』はその時代の最も影響力のあった機械学の論考であり、彼の姿勢は当時の人文科学者たちに広く共有されていた。この人文主義者たちの姿勢のかなり屈折した影響を、同時代の軍事技術者アゴスティーノ・ラメッリの著書『さまざまな巧妙な機械』に見いだす事が出来る。
ラメッリはミラノ北方に生まれ、青年時代にマリニャーノ公に仕え、そのときの従軍経験と勤勉な読書で数学を身につけた。大学教育とは無関係な叩き上げの技術者であったが、軍事技術者として名が知られるようになりアンリ三世に請われてフランスに渡り王の軍隊の一員としてユグノー戦争に従軍している。イタリア戦争後に攻城砲に対抗する防衛システムとして開発されたイタリア式築城術は時代の最先端の位置にあった。当時イタリアの軍事技術者の評価は高く各国の王や新世界からもその腕を買われてスカウトされていた。ガリレオもドイツやポーランドの貴族たちに軍事建築学や築城術をプライベートに講義したことが知られている。
彼が出版した『さまざまな巧妙な機械』は芸術的鑑賞にも堪える美しい図版からなる豪華本である。それらの図はテクストを補足すると言うよりは、テクストが従で文字が読めなくとも理解できるようになっている。解説はイタリア語とフランス語の二言語並記で、いずれかの俗語しか読めない大多数の技術者や職人を読者に想定して書かれている。書かれている機械は、人力、畜力、水力、風力を動力源とし、揚水装置、製粉機、起重機、軍事用の橋梁、その他の機械である。いずれにせよ、それらは梃子や滑車と言った単純な機械要素の機械原理を数学的に論ずる「機械学」とは相当に趣を異にしている。
ところでその序文「数学の卓越について」にグィドバルド・デル・モンテの直接的な影響を見て取ることが出来る。実際、そのそれほども長くもない序文の一部はグィドバルドの『機械の書』からの殆ど丸写しである。そこには機械学における数学的基礎の重要性が謳われている。にもかかわらず、本文には数学は全く出てこないし、機械の設計に数学が使用された形跡もない。結局の所、序文における数学賛歌はグィドバルドからの借り物で、ラメッリ自身は純然たる経験主義的な技術者であった。
グィドバルドの過剰な数学主義は、実際の機械工学の形成にもあるいは物理学としての力学の形成にもつながらなかったのである。しかし、イタリアの人文主義者や貴族軍人による、アルキメデスやヘロンの紹介や高い評価が、16世紀後期のイタリアにおける機械学の興隆に寄与したことは認められ無ければならない。ナポリの貴族ジャンバッティスタ・デッラ・ポルタが書いた『自然魔術』という書物がある。その書には初等的な実験物理学に相当する事柄が数多く含まれている。その中には水に浮く物体に関してアルキメデスの書物に習って論じようと記され、気体論に関してはアレキサンドリア最高の学者ヘロンの著作に新しい物を付け加えて、一層偉大なる物を発見する機会を与える所存であると書かれている。

この時代は、既に貴族よりも都市の商人の方が力を持ち、貴族が生きていくためには、商人を守る傭兵にならざるを得なかったのです。そして、この時代の軍事技術は大砲を中心にしており、軍事技術の中心が砲弾を遠くまで飛ばす力学であり、大砲を自在に動かす機械学だったのです。ですから、貴族たちは生きていくために機械学、力学とその基礎となる数学を学ばざるを得ませんでした
言い換えれば、貴族たちは、中世までの騎士としての戦闘能力から、先端兵器(重火器)の登場によって砲学や機械学に可能性収束したのです。
 しかし、機械学・力学の分野に参加したグィドバルドをはじめとする貴族たちは、自分たちの高貴さを主張するためにギリシャ時代の理論や数学を重視し、中世に発達してきたヨルダヌスやタルターリアなどの技芸者の研究を、数学的な厳密性に欠けると否定します。代表的な例が、物が落下する方向は地球の中心だから、物が落下するときに力が平行に働くとする仮定は正しくないという主張でした。
 この指摘は厳密には間違いではありませんが、機械学・力学の発展には全く寄与しませんでした。厳密に考えた結果、機械学・力学の発展に寄与出来ないというと不思議な気がしますが、これが近代科学の特徴です。当ブログの近代科学の成立過程10でも指摘したように、近代科学の法則とは、数学的処理になじむように人間が単純化し、理想化し、抽象化した現象の法則だからです。
 機械学・力学が直感的、経験的学問であった時代には抽象的な数学的思考方法は全く役に立ちませんでしたが、この時代に数学的な追究の重要性が定着したことで、次の時代には、機械学・力学を定式化し近代力学まで高める事が可能になります。
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ガリレオガリレイ(この画像はこちらからお借りしました)

7.シモン・ステヴィンとガリレオガリレイ
斜面上の物体の有効重量の問題の最終的な解決は、ステブィンとガリレイによって達成された。ステヴィンは機械学の過剰な数学化を退け、静力学を経験的科学として構築した。彼は商業実務で数学を身につけ、手作業や機械的技芸に関する偏見は持ち合わせていない。そして、中世の『重さの科学』がかなり不分明な議論で導きタルターリアが紹介した、『斜面の問題』に対して物理学的に明確な前提から納得のいく証明を与えたのがステヴィンの『重量技術の原理』であった。彼は「斜面の問題」の証明を今日言うところのエネルギー保存原理に結びつけ、また、そこから力の分解と合成の平行四辺形の法則を導き出した。この定理は、物体が三角形の斜面上にあればその有効重量がその斜辺の長さに反比例しているという主張であり、ヨルダヌスとタルターリアが証明した定理である。
この証明は三角形を取り囲んで回転できる14個の小球をつないだ輪を用いている。この小球が釣り合わないと輪は永久運動を始める。永久運動自体は抵抗を無視できれば理論的に可能であるが、この証明でステヴィンが不条理と語っているのは、運動の永続性ではなく「輪が静止状態から運動を始める」がそれにもかかわらず輪全体の状況に変化はない、他に変化がないのに運動エネルギーが増加するという事実である。結局の所ステヴィンは非常にプリミティブな形ではあれエネルギー保存原理に相当する物を直感的に捉えていたと言える。
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重量技術の原理(この画像はこちらからお借りしました)
他方で、ヨルダヌスとタルターリアが曖昧な形で暗黙に依拠していた仮想変位の原理を明示的に、そしてより正確に語ったのはガリレオであった。ガリレオは1593年の草稿では機械が大きな物を小さな力で持ち上げる驚くべき効果の原因を明らかにすると記していたが、1600年には内容を一新し、自然には本来不可能なことを機械にやらせようとする誤りに職人たちが陥っていると指摘し、これらの誤りの主たる根源は、機械を使用すれば自然を欺いて小さな力できわめて大きな物体を持ち上げることが出来るという信念にある、と続けている。
そして、梃子などの機械を使ってその力の10倍の物を一度にある高さ持ち上げるためには、力を10倍の距離動かさなければならない。つまり距離を十倍にすることで力を十分の一に出来るのであって、仕事量=力×力の方向で動かした距離であるとすると、仕事量の総和は梃子などの機械を使っても使わなくても全く変わらないことを明らかにしている。
これによってガリレオは機械は自然に反する物であるという偽アリストテレス『機械学』以来の理解を一掃し、機械学をはじめて近代的な静力学に引き上げることに成功した。
こうして、タルターリアによって復活させられたそれまでの機械学が、16世紀末にステヴィンとガリレオの手によって近代的な静力学に脱皮することになった。タルターリアの創始した弾道学もガリレオによる放物体の理論の数学的定式化を通して近代力学に組み込まれていく。タルターリアが近代力学の形成に果たした役割は無視し得ない物であり、17世紀科学革命の戦略高地としての新力学の土台は16世紀に作り上げられていたのである。
また、タルターリアは大砲の仰角と砲弾の射程の関係に答えを出すのに6年の期間を要した理由として、人類とりわけキリスト教徒を殺害する研究は非難、糾弾されるに値すると述べている。非人道的軍事研究に対する科学者側からの反省の初めての表明である。しかし、その人道主義的反省の範囲がキリスト教徒に限られていることに時代の限界を見ることも出来る。近代物理学は、その発端から20世紀に至るまで、一貫して軍事の影を帯びていたのである。

■まとめ
グィドバルドをはじめとする貴族出身の研究者たちの数学的厳密性という呪縛を打ち破り、近代物理学の端緒を開いたのが、ステヴィンとガリレイでした。ステヴィンは摩擦や空気抵抗がない状態で起こる永久運動という状態を仮定することで斜面の問題に答えを出します。ガリレイは、仕事を力と距離の積という計算式の項に分解することで梃子の原理を解明します。タルターリアが創始した弾道学も、ガリレオによる放物体の理論の定式化をとおして近代力学に組み込まれていきます。
それまで、機械学・力学と数学的な厳密性は相反する物であったのが、自然も人間が利用することが出来る一つの機械であると捉え、単純化、抽象化することで、自然現象を数学的な処理が可能な数式として表現することが可能となったのです。
商品経済から始まった、全てを数字に換算して利用しようとする流れが、自然界の現象までついに拡張され、自然界も全て数式で記載しようとする近代という時代がこうして幕を開けるのです。数学という学問はかなり古くから有り、進歩も早いのですが、自然界も数字で表すことが出来るという発想は近代に登場した発想であり、数学に比べると進歩は遅く、16世紀から17世紀にかけて急速に発展します。
近代を代表する哲学者であり科学者でもあるデカルトの思想、機械論的自然観や物心二元論も、人間が都合良く自然を利用するために自然を単純化、理想化、抽象化したところから始まっています。近代科学は大自然や人間の体は機械と同じであると捉え、私権拡大の実現に都合よく利用するために発達した学問であると言えます。
自然対象は機械に過ぎないのだから、そこには畏敬すべきものは何もない。だから、人間が支配してもよいと自然支配が正当化されました。そして、機械の仕組み(自然の法則)を知ることによって人間が支配することができるという理屈が機械論的自然観です。
同時に自然を機械に過ぎないと看做すことによって、数量に還元して数学的処理に当てはめることも可能になります。つまり、
重火器の発達に促されたグィドバルドら貴族たちの数学的観念論と、同じく重火器の発達に促された弾道学・機械学から登場した機械論的自然観の合体物が、近代物理学だったのではないでしょうか。
市場拡大と戦争のために発展した近代科学の行き着いた先が、放射能汚染やオゾン層破壊などの地球環境破壊であるという結果は、近代科学の思考方法に組み込まれた、人間が都合良く自然を利用するためという論理構造の必然的帰結なのかもしれません。

List    投稿者 nodayuji | 2012-01-05 | Posted in 13.認識論・科学論17 Comments » 

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コメント17件

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