気象予測の考え方の主な変遷（2）天文観測と占星学の登場

　地球から見ると、惑星は順行、留、逆行など複雑な動きをする。アリストテレスの宇宙モデルでは、これらの惑星の細かな動きは説明できなかった。その後、エジプトのプトレマイオスは、アリストテレスの宇宙モデルでの惑星軌道の考え方を観測に比較的合うように改良した。彼の著「アルマゲスト」によって、観測に基づいた計算からいつどの惑星がどこに位置するかを、誤差は大きかったものの特定する（予測する）ことができるようになった[1-2プトレマイオスによる天文学と占星学の始まり]。

プトレマイオスの想像画

　古代ギリシャ時代の天上界が地上界に影響するという考えは、人間の生き方にも大きな影響を与えた。人間も同じように天上界の影響を受けると考えた人々は、運命決定論を唱えた。運命決定論とは、例えば人が生まれた時の星座、つまりその時の太陽の位置の背景にある黄道上の星座によって、その日や将来の運命が一意的に決まっているといった類いのものである。この考え方は今でも「･･･の星の下に生まれた」のような表現で日本に残っている。

　プトレマイオスは、著書「テトラビブロス」で天上界による地上界への影響を述べた。これは天上界の地上界への法則性を探る占星学の基本となった。そして天体観測による星々の位置関係に基づいて未来を予見しようとする占星術が編み出された。また同様の考えは、「天体の位置に従って気象の原因を考えるまたは予測する」という占星気象学を生み出した[1-2プトレマイオスによる天文学と占星学の始まり]。

黄道十二宮の描図。中央は二輪戦車上のアポロ（テトラビブロスより）

　これ以降18世紀頃に至るまで、大勢が天体の位置と地上の現象との関係を研究したが、法則性は得られなかった。しかし、過去や未来の天体の位置に基づいて未来や幸運を占う占星術は次で述べるように盛況になっていった。この占星術はプトレマイオスの天体運動論があって初めて可能になったものである。

（つづく）

気象予測の考え方の主な変遷（1） 古代ギリシャ時代

　気象予測の背景となる考え方の歴史的変遷を、「決定論的」と「決定論的でない」という2つ観点から概観しておく。これは「気象学と気象予報の発達史」の本における歴史的観点の一つともなっている。「決定論」という言葉は厳密には別な定義があるかもしれないが、この本では「原因や兆候がわかれば一意的に結果が決まると信じられている」という意味で使っている。「決定論的でない」とは、反対にそうではないという意味である。なお、[ ]内は本での詳しい記述箇所を示す。

気象予測の背景となる考え方の歴史的変遷

　古代ギリシャの自然哲学者でもあるアリストテレスは、アレキサンダー大王のバビロニア征服により入ってきたバビロニアの詳細な天文観測の結果をもとに、地球を中心として他の星が同心円の軌道を持つ宇宙構造のモデルを考えた（地球中心説）。そして宇宙を含む世界は、月とその先の「天上界」と、月より地球に近い「地上界」からなっていると考えた [1-1-1古代ギリシャ人による気象の観察と考察]。なお、別の回で述べる彗星は、当時地上界の出来事と考えられていた。

　アリストテレスが考えた天上界は、エーテル（アイテール）からできており、高貴なもので永遠に不生不滅である。また地上界は四元素（土、水、空気、火）からできており、通俗的で万物が流転して変化する。この世界観は「二元的宇宙像」と呼ばれて、その後ニュートンによる「一元」的な万有引力の考えが出てくるまで2000年間にわたって信じられた[1-1-2アリストテレスの宇宙像]。彼によって多くの人々がイメージできる宇宙構造のモデルが示されたことは、その後の科学にとって重要だった。このモデルがあったからこそ、後世に地球中心説や太陽中心説という議論に大勢が関与することができた。

　また、潮汐などは太陽や月の天上界の動きに従って起こる。そのため、アリストテレスは、地上界のさまざまな現象は天上界の天体の位置によって影響を及ぼされていると考えた。そして彼は天上界の地上界への影響をまず自然を通して説明しようとした。そのため、彼が述べた天体による地上への影響も、おのずと地震、洪水、嵐、豊作不作など自然や気象に関することが多かった[1-1-2アリストテレスの宇宙像]。

　アリストテレスは有名な気象論「メテオロロジカ」を著し、その中で地上界の多くの自然現象を説明しようとした。彼は、気候帯は太陽高度（緯度）で決まると考え、太陽の傾き（clima）はその後気候（climate）の語源となった。また、彼は地上界において「蒸発気（exhalation）」という概念を創造し、乾いた蒸発気の一部が天上界に引っ張られて水平方向に地球を巡る風となると考えた。これは、その後風の原因として長く信じられた。また彼は風を空気の動態とはせず、風かどうかはその始原（実体）が乾いた蒸発気かどうかによって決まると考えた[1-1-3 アリストテレスの気象論]。

（つづく）

フォン・ノイマンについて（12）彼の死とまとめ

　フォン・ノイマンは科学と純粋数学でみごとな業績を上げただけでなく、抜群の実務能力も持っていた。例えばプロジェクトを設立する際には、財務当局による査定が入って減額されないように、海軍と陸軍とのそれぞれの要請に応じて別々に契約することを避けて契約を一本化したり、持ち前の機知と説得力でかたくなな委員を納得させて委員会の運営をぐいぐい進めるなど、優れた手腕も発揮した。そういった実務力と科学の才能とを兼ね備えていたので、軍人、技術者、企業家、科学者などあらゆる職種の人々から絶大な信頼を得ていた[1]。特に、核ミサイル問題にかけて彼の右に出る者はおらず、「（11）戦略ミサイルと核戦争抑止」で述べたように、彼の言葉は重みを持って受け止められた。

　フォン・ノイマンが忙しすぎることを懸念して、彼の周囲は1954年夏にアイゼンハワー大統領の原子力委員（全米で5人）になるように手を回した[1]。この委員は就任に議会の承認を要する重い政策ポストだった。ところが彼は、1955年に癌と診断された。彼は生涯たばこは吸わなかったし、あまり飲酒もしなかった。おそらく1946年のビキニ環礁の核実験（クロスロード実験）に立ち会ったのが癌になった原因だと言われている。

　彼は残された時間を惜しむように、車椅子に乗って多忙な生活を続けたが、1956年1月に入院した。彼が亡くなった1957年2月8日には、彼の病室に国防長官と副長官、それに陸海空軍の長官や参謀長などの政府高官たちがベッドをとり囲んで、彼の最後のひとことにまでじっと耳を傾けた[1]。まだ53歳だった。科学界というよりは人類にとって惜しんでも余りある早すぎる死だった。

　私はこれまでにも述べてきたように、フォン・ノイマンの幅広い分野を深く俯瞰できる能力に感嘆している。自分の専門分野を深く掘り下げていく科学者は少なくない（というより科学者とはそういうものである）。しかしそうなればなるほど、他分野の研究と乖離していくことが多くなるとともに、研究に行き詰まってくる場合がある（いわゆる努力する割に成果が上がらないという「収穫逓減の法則」である）。

　しかし、どこかで誰かがそれまでのさまざまな分野での成果を幅広く総合して整理し、相互に補完・利用できる部分や方向性を明確にできると、そこからそれぞれがあるいは新たな分野が大きく発展する場合がある。彼はそれができる数少ない人間の一人だった。彼は物理学の量子力学と数学のヒルベルト空間を結びつけた。電子工学と論理学を結びつけた。数学と経済学を結びつけた。書くと簡単だが、これは容易なことではない。彼は自らが理論を発展させただけでなく、それを使って現実の政治を動かした。　

フォン・ノイマンが開拓した学問と活躍した分野

　そして気象学から見ると、気象学と電子工学や論理学（ソフトウェア）とを結びつけた。当時の気象学の内容は主に力学や熱力学、統計学であり、気象学者は気象予報の偏微分方程式であるプリミティブ方程式を数値的に解く、という原理や概念は理解できても、そのための電子コンピュータの回路やそれを動かすソフトウェアのことを理解できる人はほとんど皆無だった。

　しかも「（9）数値気象予報への貢献1」で述べたかつてのリチャードソンの失敗のように、膨大な努力を投入しても数値予報が成功するという保証は何もなかった。リチャードソンが1922年に「おそらく将来のある日、気象の進行よりは速く、・・・計算を行うことが可能性になるでしょう。しかし、それはまだ夢です。」[2]と述べてから、気象学はそれほど変わってはいなかった。数値予報はまだ単なる夢に近かった。

　そういう状況の中でフォン・ノイマンは、プリミティブ方程式を解く意義と解ける見通しを明確に理解して、多くの人々を説得して資金や人を集めて、数値予報のためのプロジェクトを立ち上げ、電子コンピュータやそのソフトウェアを自ら作って、数値予報の実現を進めていった。彼の見通し力、率先力、実行力は、驚くべきものである。これまで述べてきた他分野の業績も合わせて、彼は単なる天才とか先駆者という範疇を超越していると思う。

　フォン・ノイマンは、生物の細胞さながらにふるまう人工の素子を使って、人間の脳くらい複雑で高速なオートマトン（自動機械）を作れないかを考えていた[1]。彼が長生きしていれば、現在もてはやされているAIなども、はるかに進歩・進化していたかもしれない。もし彼がいなければ、今の世界はずっと遅れていたかもしれないと思うと同時に、もっと長生きしていれば今の世界はもっと変わっていたかもしれないとも思う。「（1）イントロダクション」で彼に対して鬼才という言葉を用いたが、とにかく異例の科学者であったことは間違いない。

フォン・ノイマンが受けた表彰
1938年：ボッチャー記念賞
1947年：功労勲章
1956年：自由勲章（アイゼンハワー大統領から直々にを手渡し）
1956年：アルベルト・アインシュタイン賞
1956年：エンリコ・フェルミ賞

（このシリーズ終わり）

[1]ノーマン・マクレイ、渡辺正、芦田みどり訳（1998）「フォン・ノイマンの生涯」、朝日選書
[2] ジョン・コックス著、堤之智訳（2013）「嵐の正体にせまった科学者たち―気象予報が現代のかたちになるまで」、丸善出版