『人類を変えた素晴らしき10の材料』鋼鉄・ガラス・グラファイト、すべての材料は材料からできている

内藤 順2015年09月28日 印刷向け表示
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人類を変えた素晴らしき10の材料: その内なる宇宙を探険する
作者:マーク・ミーオドヴニク 翻訳:松井信彦
出版社:インターシフト
発売日:2015-09-28
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たとえば宇宙、あるいは深海、もしくは辺境。人類は未知の世界に魅了され、フロンティアを切り開いてきた。だが我々の日常には、もはや冒険すべきフロンティアは残されていないのだろうか。

材料科学という研究に従事してきた著者は、マンションの屋上から見えるありふれた風景を材料という視点から見つめ直すことにより、既知の世界をフロンティアへと変える。

文明とは煎じ詰めれば材料の集合体であり、万物は数々の材料から形づくられる。本書では鋼鉄やチョコレート、ガラスからインプラントまで10種類の材料を取り上げ、人間スケールの世界から微細なスケールの内なる宇宙へと旅立っていく。

根底にあるのは、「すべての材料は、材料からできている」というシンプルな事実である。本は紙から出来ており、その紙はセルロース繊維から出来ており、さらにセルロース繊維は原子から構成される。

それぞれの詳細を観察するために、描かれる対象は人間スケール→ミニチュアスケール→マクロスケール→ナノスケール→原子スケールと、大きさのスケールを目まぐるしく変えていく。そしてこれらのスケール間を貫くのは、入れ子構造のように連なる材料同士の関連性、そして古代から連綿とつづく人間の精神の発露であった。

眼に見えぬほどの微小なスケールにおける変化が、人間スケールにおける振る舞いの変化として現れる。たとえば金属から出来ているゼムクリップを容易に折り曲げられるのも、その一例だ。

これをミクロスケールで見てみると、結晶の転位という現象がゼムクリップの命運を分けている。転位とは金属結晶内部の欠陥を指しており、それさえなければ完璧であったはずの原子の結晶配列に存在するズレのこと。この結晶内のわずかな分断が、素材のイノベーションを生み出したのである。

逆に強靭さを生み出すためには、転位が動きづらくなるよう仕向ければよい。結晶内でいくつかの原子を置き換えることによって転位の動きを妨害し、金属結晶の形を変えづらくしている。これも、原子レベルのスケールにしないと確認出来ないレベルのものだ。

銅器時代から青銅器時代を経て、鉄器時代へという文明の移り変わりは、まさにこの合金が次第に強くなっていくことによって引き起こされた。原子スケールにおける構造の配列の変化が、歴史をドラマチックに動かしてきたのである。

また、素材をとりまく東西の向き合い方の違いなども、興味を惹かれるところである。古来より中国は紙、木材、陶磁器、金属の扱いに長けていた。特に磁器に関しては、中国が世界のどこよりも技術的に進んでいるかを示す物的証拠となり、世界中の名士がその秘密を明かそうと産業スパイが横行したほどであったという。その一方で中国がガラスに興味を持つことは、ほとんどなかった。

だが西洋では、ワイングラスの流行からガラス文化が始まり、それが望遠鏡や顕微鏡という科学の礎を築くツールへと結実する。またステンドグラスという物質は教会の荘厳性を決定づけ、鏡は自己という認識を深めることへの一助にもなった。

このように西洋で起きた科学革命が東洋では起きなかったことの一因が、ガラスを通すことで見えてくる。そしてこれだけ大きな影響を与えながらも、物質的にも意味的にも透明な存在に過ぎないのが、ガラスという材料なのだ。

さらにこの内なる宇宙への旅は、内なる領域に留まることを許さない。宇宙への道を切り開いていく可能性から注目を集める素材・グラファイト。これをダイヤモンドと比較しながら見ていくと、その驚異さも引き立つ。

どちらも炭素という全く同じ元素だけで構成される両者は、六方晶(グラファイト)と立方晶(ダイヤモンド)という配列に違いがあるだけで、性質に劇的な変化がもたらされている。ダイヤモンドに比べると常に軽視されることの多いグラファイトだが、軽量にしてハイパワー。そして今ではこのグラファイトの二次元版の作成が可能になり、いよいよ宇宙エレベーターというSFのような題材が現実味を帯びてきた。

著者が材料に興味をもつようになったきっかけは、高校時代にロンドンの地下鉄にてカミソリで切りつけられたことであったというから穏やかではない。だがそれらの実体験が、本書の材料の大きなウェイトを占めていることに疑う余地はないだろう。その熱量は高く、もはや「材料ポエム」の域に達している記述も散見される。

本書で紹介される様々な材料を紐解いていくと、文明の本質が材料にあるということがよく分かる。イノベーションなどと呼ばれているうちはまだまだ半人前で、経済性がともない、材料であることが認識されないくらい広く使われるようになってはじめて、世界は変わるのだ。

ミクロなスケールでの複雑さとマクロなスケールでの単調さ、あるいは1000年の進化と今日の日常。時間やサイズのスケールを自在に転回させながら、イノベーションとコモディティが交錯する。実に不思議な読後感だ。

※本稿はクロスレビュー。冬木糸一のレビューはこちら

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