【科学の本質を探る⑪】ニュートン力学からカオス理論へ―決定論的世界観の成立と崩壊（その２）決定論的世界観がピークに達した時 阿部正紀
【科学の本質を探る⑪】ニュートン力学からカオス理論へ―決定論的世界観の成立と崩壊（その２）決定論的世界観がピークに達した時 阿部正紀 前回、ニュートンは、自然は神によって統治されていると主張した神秘主義者であり、機械論的自然観に反対していたのに、彼の後継者によって機械論者に祭り上げられたことをお話ししました。 今回は、太陽系が混沌状態（今日カオスと呼ばれる状態）にならないように、神が常に手直ししているとニュートンが考えていたことを説明します。そして、これに反対したラプラスが、世界のすべての現象の未来は予測できると想定する決定論的世界観を強く主張したことを紹介します。 【今回のワンポイントメッセージ】 ラプラスが決定論的世界観を声高に主張して広めた時をピークとして、決定論は衰退し始めた。 カオスを予感したニュートン ニュートンは、太陽系の惑星と惑星の間に働いている弱い引力の相互作用によって、
【科学の本質を探る⑩】ニュートン力学からカオス理論へ―決定論的世界観の成立と崩壊（その１）ニュートンは「機械論的自然観」に反対した神秘主義者 阿部正紀
【科学の本質を探る⑩】ニュートン力学からカオス理論へ―決定論的世界観の成立と崩壊（その１）ニュートンは「機械論的自然観」に反対した神秘主義者 阿部正紀 前回までに、インフレーション・ビッグバン宇宙論が抱えている謎についてお話ししました。 今回から、ニュートン力学から「機械論的自然観」（すべての自然現象は機械のように力学法則に従うと想定する）が生み出され、そこから「決定論的世界観」（すべての現象の未来が決定されていると考える）が誕生したことを説明します。そして、２０世紀にカオス理論が登場したことによって崩壊した経緯を明らかにしましょう。 最初に、ニュートンが機械論的自然観の生みの親と考えられている通俗的な見解は、科学史家によって覆されていることを示します。 【今回のワンポイントメッセージ】 ニュートンは神秘主義者であり機械論に反対していたが、後継者たちが彼を“機械論者”に祭り上げた。 機械論
【科学の本質を探る⑨】インフレーション・ビッグバン宇宙論の謎（その５）宇宙のファインチューニングと人間原理 阿部正紀
前回（第８回）、インフレーション理論が「偶然一致性問題」――この宇宙の真空のエネルギー密度が奇跡的に１２０桁もの高い精度で現在の値にファインチューニングされているという謎――を抱えていることをお話ししました。これを解決できるという理由で、奇想天外な多宇宙論を支持する科学者が存在します。 今回は、多宇宙論を支持する科学者が偶然一致性問題を解決するために考え出した「人間原理」について説明します。 【今回のワンポイントメッセージ】 人間原理とは、宇宙がファインチューニングされている理由を、創造主ではなく人間が存在することのうちに求める“科学の基準を逸脱した議論”。 宇宙の微調整（ファインチューニング） インフレーション・ビッグバン理論によれば、１２０桁もの高精度で微調整されていると考えられている現在の真空のエネルギー（暗黒エネルギー）密度がごくわずかでもずれていたら、人間が誕生する可能性がありま
【科学の本質を探る⑬】ニュートン力学からカオス理論へ―決定論的世界観の成立と崩壊（その４）“創発”と要素還元論の崩壊 阿部正紀
前回、系が、単純で決定論的な法則に従っているにもかかわらず、未来予測が事実上不可能になるカオスに関する本格的な研究が、気象学者ローレンツによって始まったことを紹介しました。今回は、多くの要素で構成され、カオスを生じるような複雑な振る舞いをする系、すなわち複雑系では“創発”といって、要素の性質に還元できない新たな性質や秩序が生じることを説明します。 【今回のワンポイントメッセージ】 ほとんどの自然現象は複雑系で創発された性質に基づいて起きるので、現象を系の要素が個別に示す性質に還元して説明することができない。 カオス研究の出発点――ベナール対流 ローレンツがカオスを研究したのは、１９６０年代です。彼は、すでに１９００年にアンリ・ベナールが発見し、有名な物理学者のレイリー卿によって解析されていたベナール対流から出発したのです。ベナール対流とは、油などの液体を浅く入れた鍋の底を一様に加熱した時に
【科学の本質を探る⑭】複雑系における秩序形成と生命現象（その１）生命体と自己組織化、散逸構造 阿部正紀
前回、カオスのような複雑な振る舞いをする複雑系では、創発といって、系を構成する要素の性質に還元できないような新たな性質や秩序が生じることを説明しました。 今回は、複雑系では自然のプロセスで秩序が創発される自己組織化について説明します。特に自己組織化された秩序構造が動的で時間変化する場合には散逸構造と呼ばれます。散逸構造は生命現象と深く関わっていることを、これから３回にわたって明らかにします。 【今回のワンポイントメッセージ】 生命体は、摂取した食物を代謝して得たエネルギーによって生命という散逸構造を創発している。 自己組織化と散逸構造 系の外部からコントロールされることなく、自然のプロセスだけで自発的に秩序が形成、つまり創発されることを自己組織化といいます。 さらに、例えば前回紹介した油の層や大気圏で発生するベナールセル（図１）のように、自己組織化された秩序構造が動的で時間変化する場合には
【科学の本質を探る⑮】複雑系における秩序形成と生命現象（その２）生命に関する創発論の栄枯盛衰 阿部正紀
前回、生命体とは、外部から摂取した食物のエネルギーおよびエントロピー（無秩序の度合いを示す量）を散逸させる（外に捨てる）ことによって生命という散逸構造（動的な秩序）を創発している非平衡・開放系であることを説明しました。 今回は、生命現象をめぐる創発の概念が１９世紀に提起され、機械論的な生命観との論争を経て、２０世紀末に複雑系の科学によって支持されるようになった経緯を明らかにします。 【今回のワンポイントメッセージ】 創発論によって、生命現象には目的論的な説明が必要であることが再認識された。 １９世紀に「生気論／機械論」論争から生まれた創発論 創発の概念は、決定論的な世界観（第１１回）が支配していた１９世紀中ごろから２０世紀にかけて、人の心の働き（特に自由意思）を、物質で作られた身体の機能とどのように結び付けるかという「心身問題」に関する論争から生まれました。 近代哲学の父といわれるルネ・デ
【科学の本質を探る⑯】複雑系における秩序形成と生命現象（その３）生命活動とカオス 阿部正紀
前回、２０世紀末に複雑系の科学によって、生命現象では創発が重要な役割を演じていることが明らかにされ、要素還元論が崩壊するとともに目的論が復権したことをお話ししました。 今回は、人体は「カオスの中に存在する秩序」を利用して外乱に柔軟に対応していること、さらに人の脳はカオスを利用して記憶などを行っていると推察されていることを説明します。 【今回のワンポイントメッセージ】 生命活動の根源には、未来予測が不可能なカオスが存在する。 生体のカオスと健康 健康な人の心拍、脳波、血圧、眼球の運動などの生理活動には不規則な揺らぎが存在し、不健康な状態になると揺らぎが減少して規則的になることが明らかにされています。人の心拍は、健康時には不規則な変動をしていますが、心不全に陥ると規則的になるのです。 生体で生じているこれらの揺らぎは、ただ乱雑に揺れ動くのではなくカオス（第１２回）現象に由来する「カオス的揺らぎ
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複雑系の概念２「フラクタル理論」