18. ウィルソン・サイクル・・・生物の進化の原動力

19億年前に初めてローレンシア(ヌーナ)大陸ができた後、10億年前、5.5億年前そして3億年前にそれぞれロディニア、ゴンドワナ、パンゲア超大陸ができた。この周期をウィルソンサイクルといい、その間に、大陸の数の変化、海水準変動、氷河の発達、および生物の大量絶滅がおきた。これらのすべてが生物を進化させる原因となった。

超大陸ができているときは、大陸のまわりからしずみこんだ海洋プレートが、マントルとの密度の関係で一定の深さのところに塊(メガリス)をつくる。大陸の地下にドーナッツ状にメガリスが溜まる。プレート物質はマントルよりも密度が小さいが、1億年ほどで温度が上がり、相転移を起こして密度の高い物質に変わる。相転移を起こしたメガリスはコールドプルームとして落ちる。するとそれに押されて超大陸の下に、スーパーホットプルームが上がってくる。

上昇したスーパーホットプルームは、超大陸に割れめ(リフト)を作り、活発な火山活動が始まる。リフトは徐々に広がり、やがて、海になる。スーパーホットプルームから枝わかれした小さなホットスポットがリフトの中にでき、海嶺となる。海嶺下では上昇したマントルが融けてマグマとして溜まり、固化しながら左右に分かれる。また、海底まで噴出して溶岩として固化し、厚く堆積する。新しい地殻は厚さが6-7 kmある。地殻は離れながら割れて断層を作る。断層から海水がしみ込み、マグマで熱せられて熱水として海嶺中央から噴出する。これをブラックスモーカーと呼ぶ。海嶺では海水が熱水になり循環している。また、地殻上部の岩石は水を含んだ含水鉱物になる。

海嶺の活動がつづくと、海が広がる。プレートは、冷えて密度が大きくなると、大陸地殻の端で沈みこみをはじめる。沈みこんだプレートがひっぱることによって、海嶺の活動が活発になる。プレートが沈みこむと海底は窪み、海溝と呼ばれる。沈みこむプレートは陸側のマントルに水を持ち込み、岩石の融点が下がってマグマができる。マグマは地殻の割れ目から噴出し、大洋の縁では海溝と平行に火山の列ができる。火山列は大陸から分かれて、島弧とよばれる列島になることもある。

海洋底が大きく広がると、地球の反対側には大陸が集まる。超大陸の誕生である。超大陸の下には、プレートが沈み込んでいて、すぐにコールドプルームができる。

地球の温度が冷めるにしたがって、プルームが上がる位置が、だんだん地球深部に移動していったと考えられる。現在では、670kmより深いところでだけで働く。メガリスができる深さもこの深度である。深さは、過去ほど浅かったはずである。地球が熱い間はプレートに含水鉱物として入り込んだ海水は熱で分離され、地上へ戻っていた。しかし、地球が冷えてくると、水が分離されなくなり、含水鉱物としてマントルに残るようになった。これを海水のマントルへの注入という。スタートしたのは10〜6億年前で、現在までに海水が3分の2に減少した。陸地が5%から30%に増えた。ゴンドワナ超大陸の出現とともに地球に初めて巨大大陸が出現することになった。

+++ 次の超大陸は2億年後に登場する +++

この後の大陸はどうなるのか? 現在のプルームが変化しないとすると、5000万年後には、ユーラシア大陸にオーストラリアが衝突します。間に挟まれたボルネオ、フィリピン、台湾、そして日本は、未来のヒマラヤ山脈となります。2億年後にはついに北アメリカ大陸がアジアとつながります。そのころにはアフリカもヨーロッパとぶつかって地中海が消滅していて、1つの巨大大陸が出現します。

同じ大陸の縁にあるのに日本では火山が噴火するのに、ヨーロッパでは火山がないのはなぜでしょう。カルフォルニアでは地震が起きるのに、ニューヨークでは地震は起きず、摩天楼が簡単に作れてしまう。実は、同じ大陸としたのが間違いで、「同じ大洋の縁にある」としなければなりません。大西洋のプレートは拡大中の若い地殻で、まだ沈み込みを開始していないため、ニューヨークにもロンドンにも地震や火山はありません。将来、大西洋プレートが沈み込みを開始すると、日本やカルフォルニアと同じ状況になります。

+++ 物体は温度に応じて相転移を起こす +++

地球の歴史を見ると、冷えていくことで地球が変化していることがわかります。その変化も連続的な部分もありますし、突然、状況が変化することもあります。物理化学的には相転移がこの変化に当たります。メガリスが温められて相転移し、密度の高い岩石になるのも同じ物理現象です。

身近な例では水が温められると水蒸気になる。液体が気体になる。逆に、冷やされると氷になる。液体が固体になる。変化が起こるときは、液体と気体の混合状態があって、そのときに加えられた熱エネルギーは相転移に使われます。したがって、熱を加え続けているのに温度が上がりません。冷えるときも同じで、相転移(液体が固体になるとき)で熱エネルギーが発生し、熱を奪い続けているのに温度が下がりません。

相転移は分子間の結合力と温度(分子運動)の関係により起こります。固体の場合は規則正しく並んだ分子がその場で振動(分子運動)しています。液体の場合は分子の間の結合は切れたり、くっついたりしながら、分子が運動します。気体の場合は分子間の結合は完全に消え、分子は自由に運動します。相転移は固体のなかで分子の並び方が変わるときにも起こります。

+++ 液晶は1、2次元の結晶である +++

固体と液体の中間状態もあります。有名なのは液晶です。結晶は3次元すべての方向に分子が配列しますが、液晶は1次元、2次元だけ、規則的に並びます。二次元の秩序を保ったものは層構造を持っています。細胞の膜は脂質とタンパク質からできていますが、脂質は2次元に規則正しく並び、膜構造を作っています。すべての分子が液晶になるのではなく、液晶になる分子は構造的な特徴があります。

液晶を示す分子は温度を上げてゆくに従って、固相(3次元)→スメクティック相(2次元)→ネマティック相(1次元)→液体と変化します。現在、液晶ディスプレイに使われているも温度によって相転移します。寒冷地などで液晶ディスプレイの反応が遅れてしまうのは寒さによって液晶の流動性が失われるからです。

液晶ディスプレイの原理は、(1)液晶を捻って並べることで偏光を回転させること、(2)電圧をかけることで液晶の回転構造を壊し、偏光が透過しなくなること、の2つを利用します。液晶は一定方向に微細な溝のある板(配向膜)に液晶を接触させると溝に沿って液晶分子が並びます。上の板の溝と下の板の溝を90度回転させ、その間に液晶を挟むと、液晶分子は層内で 90度ねじれた状態(TN型液晶)になります。この液晶層に光を通すと、分子の並ぶ隙間に沿って、光が通り、光も90度ねじれて通っていきます。2枚の偏光フィルターを配向膜に合わせて並べて光を通すようにできます。

液晶は、電圧をかけるなどの外からの刺激によって、簡単に分子の並び方が変わります。電圧がかかると分子は垂直方向に並び方を変えて(電界に沿って)並びます。光は分子の並びに沿って、直進しますから、90度回転して置かれた2枚の偏光フィルターによって光が遮断されます。

+++ 固体でも相転移により物質の性質が変わる +++

相転移記録膜を簡単に紹介しましょう。同じ固体でも結晶のように分子が規則正しく並んだ相とめちゃくちゃに並んだ相があります。めちゃくちゃに並んでいますが、分子は自由に運動できないので、固体です。このような相を非晶質(アモルファス)と呼びます。

レーザや電子線照射によって、結晶から非晶質(アモルファス)に相転移する物質を使うと、記録層を結晶状態または非結晶状態(アモルファス状態)に変化させることで情報を記録することができます。現在のCD/DVDではディスク基板上にあらかじめ形成された凹凸のピットパターンを作ることが必要ですが、ピットパターンを小さくするのには限界があります。この物質を使うと微細化技術が簡単で、テラビット領域のROM型光ディスク(DVDやCDなど)が実現可能になります。書き込んだ情報を呼び出すには結晶状態または非結晶状態の光の反射の差を利用します。

氷も結晶構造は1種類でなく、-40℃くらいで変化します。圧力や温度を変化させると様々な結晶構造ができることが知られています。地球上にある氷はそのうちの一部です。

+++ ガラス化 +++

通常、液体をゆっくり冷却すると、液体は凝固点を越えたところで結晶化します。ところが、液体を急冷した場合、液体は凝固点を越えても結晶化せずに液体状態のまま保たれることがあります。この状態は過冷却液体と呼ばれます。私の場合、たんぱく質などの水溶液でよく経験します。叩いたりしたショックが引き金となって急激に凍ります。さらに急速に、低温まで冷却すると、分子は不規則な構造のまま凍結します。この状態はアモルファスな固体、すなわちガラスと呼ばれます。実際のガラスが良い例です。ガラス自体は巨大な分子なので、結晶化することが困難です。ガラス状態では、分子運動の緩和時間が実験スケールに比べ十分長くなるため、分子運動が凍結したように見えます。

+++ バッタの密度が臨界に達すると集団行動を生む +++

普段、バッタは気ままな単独行動をしています。しかし、ある臨界密度を越えると集団で移動し始め、地上にある有機物を手当たりしだい食い荒らして進みます。蝗害(こうがい)と呼ばれるバッタの大群は被害もひどく、歴史でもしばしば目にします。たかがバッタというなかれ。その数は空を多い尽くすほどで(バッタが鳥のように空を飛ぶ)、しかも、バッタは巨大化している。

実験では、集団行動はバッタが1m2あたり25匹ほどで出現し、75匹になると、ただひたすら前進するようになるそうです。通常の蝗害では50匹といいます。密度が相転移のキーのようです。

+++ 社会も相転移する +++

社会の相転移というと、マルクスとエンゲルスの弁証法的唯物論を思い浮かべます。

マルクス主義の唯物史観によると、人間の社会は生活に不可欠の生産が基礎になっていて、その上に政治・経済・法制、さらには学問・芸術・宗教のような観念が発達するとしています。まず、社会の基礎には物を生産する技術の発展段階があり、それに応じて生産関係があります。これが土台です。これに対して法制や政治システムが上部構造となっており、さらに、その形態に応じて一定の社会意識、つまりイデオロギーが生まれるとしています。つまり、社会システムが社会意識を規定するようにみえる。言い換えると、土台にあたる生産関係が法制や政治システムを規定するといえます。

マルクスは、法制的・政治的諸関係、科学・芸術・宗教などのイデオロギーはそれぞれ相対的に自立する存在であると考え、土台から規制を受けるが、また独自の働きをしながら土台に働きかけるとしています。土台と上部構造の関係は一方的ではなく相互的です。生産力は継続的に改良されるので、それに伴って上部構造も発展します。ただ、連続的に変化するのではなく、生産力が進歩するとそれまでの生産関係に矛盾が生じ、それが上部構造で法制的な所有関係の矛盾となって蓄積されます。矛盾が大きくなると既存の関係が生産力の発展の枷となるので、新しい社会勢力がその社会関係を「暴力的に」打ち破ることになる。それが社会革命で、そのようにして次々と生産様式をつくり代えていったのが人類の歴史と考えています。具体的には、その歴史は原始共産制・奴隷制・封建制・資本主義・社会主義という5段階の時代で、現代の社会は資本主義から社会主義へ移行する時期とみられています。

弁証論的唯物史観は歴史も浅く、一直線に発展し、世界を席巻したヨーロッパ社会には当てはまるかもしれませんが、他の世界に当てはめるには無理があります。中東も、インドも、中国も一直線に発展した時期はありましたが、マルクスの言う上部構造は停滞したり、繰り返すこともありました。また、歴史段階を各地域の社会に当てはめようとすると無理があります。

+++ 日本の歴史教科書はヘーゲル的な進歩史観で記載されている +++

日本の中学・高校の歴史の教科書の多くは、ヘーゲル的な進歩史観、そしてときにはマルクス・レーニン的な資本主義批判、帝国主義批判としての歴史観がでてきます。日本の学校で教える歴史は、ヘーゲル・マルクス的な観念論的な進歩史観に論拠しています。また、世界の一地方に過ぎないヨーロッパ社会の歴史の比重が高く、明らかに偏りがあります。

歴史哲学や、歴史理論は、世界をどのように見るか、という「世界観」の問題でもあります。わたしも勿論、ヨーロッパ中心の歴史観の上に立っていました。自分が立っている土台に疑念を見出したのは謝 世輝氏の「第三の世界史」(偕成社)を読んでからです。今では土台である「世界観」を相対化するために、科学的な知見や視点を加えて、歴史を再構成してみたらどうか。いままでの歴史家ではできなかった歴史ができ上がるのではないか。

+++ 革命は社会の相転移である +++

歴史的な価値観の変換も、あちこちにその萌芽が発生し、社会は反社会的な運動に対して抑圧を行います。しかし、価値観が経済や種々の技術の発展に裏付けられたものであれば政府の抑圧に対抗して拡大し、やがては政治体制を変えていきます。

フランス革命は戦争で疲弊した国家財政を増税により補おうとした国王に貴族が反対したのが発端です。民衆による国民議会ができ、バスチーユ要塞が陥落してから、農民に様々なデマが飛び、領主に対する反抗が一気に国全体へ広がりました。農民に対する懐柔策として封建領主の権利の停止と人権宣言が出されました。国民議会は、最初はルイ16世を尊重しましたが、王の権威を失うことを恐れた国王は国民議会の提案に対してウイを言わなかったために、最終的には死刑になりました。

議会派も多くの内部の争いがあり、その紛糾を解決する手段は処刑でした。フランス革命では多くの人が思想的な理由で、または、ただ、反逆行為を行ったという理由で殺されました。衝突は激しく、いたるところで犠牲者を出しましたが、新しい考え方はより実用的に改良されました。新たに力を持った中産階級に有利な思想が勝ち残ったのです。

狂気は個人の場合、稀なことです。しかし、フランス革命に見られるように、集団・民族・時代にあっては通例なことのように見えます。デマに限らず、マスコミの意見や流行に左右され、洗脳されやすいのは現代でも同じです。

+++ 国家の興亡は社会の相転移とは言いがたい +++

歴史上、多くの国が興り、滅亡しましたが、それは政権の交代でしかありません。税収入を確保し、国家維持のためには、より優れた新官僚機構を創出するより、旧システムを手直しして利用する方が容易でした。

中国では君主一族が交代しましたが、官僚機構自体はおおよそ引き継がれました。極端な例は遼、金、元と北方民族が中国領域に建国した時代です。北方民族は武力はありましたが、官僚組織は未発達でしたので、宋のシステムを取り入れました。元は金、遼の組織を引き継いだので、モンゴル民族、北方民族、漢民族の3層構造になりました。明の建国時には逆に漢民族による中央行政機関を創出する必要があり、きわめて大胆な改革が行われました。

初期のイスラム世界で隆盛を極めたアッバース朝はブワイフ朝に武力で乗っ取られましたが、ブワイフ朝に高度な統治技術はありません。中央行政機関と官僚組織をうまく使うこともできなかったので、中央政府としては税金を集めるのをやめてしまいました。徴税をしないとブワイフ朝を支えた軍人に俸給が払えません。俸給を払う代わりに徴税権をあたえました。それぞれの軍人が税金を取る農村の割り当てを決めました。これがイクター制です。土地を領地として軍人に与えれば封建制ですが、ブワイフ朝が与えたのは徴税権だけでした。イクター制はイスラム社会に受け継がれました。

+++ 社会の相転移の原動力は知識と技術の蓄積である +++

相転移は構成要素はそのままで、要素の関係(距離とか、配列など)が変化する現象です。物質世界では温度のパラメータ1つで、大規模な物理的性質の変化(固体→液体→気体)が現れました。人間社会ではパラメータは1つとは限りません。パラメータの一つは生産力でしょう。一人一人の生産力が上がったことで、一人一人の存在が浮き彫りにされ、一人一人が人間として認められるようになりました(基本的人権)。200年ほど前までは世界人口の90 %が奴隷状態であったと考えられます。言い換えると、基本的人権が認められていなかったはずです。一部の人間に集中していた富と権力がみんなに分け与えられるようになってきました。

生産力が低下すれば、社会は基本的人権を排除する方向に動く可能性があります。現在の生産力は化石エネルギーに依存していますが、環境重視で化石エネルギーを排除するとき、生産力を維持すること、もしくは生産力が低下しても基本的人権を維持することを念頭に置かなければならないでしょう。

+++ 多体論は社会科学に応用できるか +++

相転移を取り扱う物理学理論は多体論です。強く相互作用する無数の粒子からなる系を想定し、粒子の振る舞いを計算しながら、系全体の性質を理解する理論です。粒子の相互作用を人間の経済活動や、心理、行動傾向と捉えると、複雑な社会現象を単純な規則で説明できるかもしれません。その意味で、多体論と経済学は学問の境界を越えて結びつこうとしています。

書店には経済社会を単純な法則で解説する本が多く並びますが、それが、数学的に説明されることになります。解説本は眉唾物が多いためか、多体論を応用した経済学も所詮は役立たずの批判を受けているようです。しかし、単純な法則で説明できることも多く、コンピュータシュミレーションのパワーも上がっていることから、これからは実りの多い分野になるのではないでしょうか。

+++ 情報化社会は小さな相転移を生み出す +++

最近は待てない人が多い。停止線で止まらない車。少しずつ前に出て、ついには車の流れを切ってしまう。横断歩道で停止せず、人の流れにだんだん入り込んでいく車。人も待てません。横断歩道で一番前に並び、信号が変わると年寄りが居てもなんのその。いっせいに早足で渡ります。

経済性。効率化。それが人の行動を変えたのでしょうか。高度成長時代を通じて、世の中がうわべの豊かさを求めて、分業化し、専門化し、効率性を追い掛けるようになりました。目に見えるものばかりで人が評価され、人工物や規格品に囲まれる生活を理想としました。人々は確かに便利で物質的には豊かになりました。でも、果たして幸せになったでしょうか。

欲望はどんどん膨らみ、物を得るお金を稼ぐために、世の中全体に競争意識が芽生え、分業化し専門化することで競争に有利になる。社会はバラバラになり、わたしたちの身の回りから、どんどん時間が失われたのです。時間に追われる社会では、その速さについていけない人がいる。競争なんだから負ける人が居ます。有利になるのは先頭集団の人だけです。

+++ 社会の相は時代という言葉に象徴される +++

高度成長時代では、親より子供が確実に豊かになると考えられ、現時点での格差や不平等はより長い時間の中で解消することができると信じられていました。また、教育投資が多額でも、成長後は回収できると期待できました。しかし、無限の成長はありえません。成長が飽和に達すると、期待の推進力となった高度成長が終了しました。そのことに気づいたとき、みんなはどうするでしょう。今までの苦労を一生という時間の中で帳尻合わせをしようとします。今まで我慢していた夢を叶えたい。多額の教育投資をしたのだから、人を出し抜いてでも利益を得よう。

将来の期待が小さくなり、個人の価値観を重視する時代になりました。我慢してもいいことがあるか判らないから、我慢しない時代。でも、自暴自棄になっては生きていけません。現実を客観的に見て、打算的に将来設計をし、プラスにならなくてもいいからマイナスを避けるのが今の時代の生き方でしょうか。

つづく

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