41. 金属・・・硬さと柔軟性

5000-4000年前: 農業が盛んになると文明は飛躍的に発展した。火の需要が増え、平野の森を切り開き、農地に変えるという環境破壊が始まった。都市建設のためのレンガ作り、土器の作製、金属の精錬、そして人口の増加。森林からは木々が切り倒され、次々と火力として用いられた。

メソポタミアの中流域に、もと遊牧民であったセム系のアッカド人が住みはじめ、シュメール人の文化に学びつつ強力となった。アッカド人は南部のシュメール人の地域を征服し、4200年前にアッカド王朝を創始した。王サルゴンがシュメール人を征服できたのは常備軍を編成していたことと、弓矢を主兵器とする軽快な機動力にあったとされる。しかしアッカド王朝は200年で衰え、混乱のなかで、シュメール人がふたたび勢力を回復し、ウル第三王朝が成立した。この王朝の開祖であるウル・ナンム王は、ハンムラビ法典に先立つ世界最古の法典(ウル・ナンム法典)の発布者として知られる。

ナイル川流域にはエジプト文明が成立した。エジプトはナイル川流域が砂漠や山岳地で囲まれていたため、外部勢力の侵略を受けず、エジプト内で統一国家の形成が進んだ。古王国時代(5000-4100年前)は、巨大なピラミッドが建設された。カイロ郊外にある第4王朝のクフ王のピラミッド(最大のピラミッド)、カフラー、メンカウラーの三大ピラミッドとスフィンクスは特に有名である。

地中海東部のエーゲ海にはクレタ文明が成立した。先進地域であるエジプトやアナトリア(トルコ)、シリアやレバノンなどから、海を渡ってやってきた人々がクレタ島を中心に活動した。約4600年前に青銅器時代が始まり、麦やオリーブなどの農業が行なわれ、羊ややぎなどの牧畜が行なわれた。また、海上貿易が発達し、世界最古の通商航海民とみなされている。

インダス河流域には計画都市であるモヘンジョ=ダロ、ハラッパーなどの遺跡が残されている。4500〜3800年前に建設された。インダス文明は、青銅器文明であり、潅漑農耕と牧畜が主な生産手段であった。インダス文字や印鑑が残されている。メソポタミア地方と交易もおこなっていた。完成度の高い文明が突然出現したように見えるので、メソポタミアの国家のひとつが交易または植民地支配のために作った貿易中継都市という説もある。

この時代の中国の状況については現在整理が進行中である。黄河文明とされた仰韶・竜山文化では農耕や狩猟を中心として村落が形成された。仰韶文化では彩色された土器が、竜山文化では高温で焼かれた黒い土器が特徴とされている。稲作が中心であった長江文明の最盛期として、屈家嶺文化、良渚文化が挙げられる。玉器の多量な出土があり、黄河文明との交流も見られた。時代が確定していないが、四川省の三星堆遺跡はこの頃に成立し、独自の文化を持っていた。

日本は縄文時代中期で、東北地方、北海道南部で大規模集落が形成されていた。

+++ 最初に利用された金属は貴金属であろう +++

3300年前のエジプトの王ツタンカーメンは黄金のマスクと棺で有名です。大量の金を使った王の棺が4000年前に作られている事実から、意識的に金が集められたことがわかります。金や銅は酸化されにくいので自然界に単体で存在できます。黄金色の金属粒子は目を引き、しかもそれが高温で熔けて、冷えると固まることは土器を作る過程で発見されたことでしょう。火で焼いた土器が出現したのと銅器の使用は同じころです。人類は高温を使う技術の応用分野が意外と広いことに気付いたでしょう。

金は天然にはほとんどありませんから、人類が利用し始めた最初の金属が銅だったのは、自然の成り行きだったと考えられます。自然銅は火山などでできた硫酸銅が水に溶け、それが微生物などの働きで還元されて、川の砂などに混じっていたのではないでしょうか。この銅を掬い取って分別し、炉で溶かして銅を作りました。銅は金や銀と同じで可塑性が高く、叩くと変形できたので、最初の加工は炉から取り出した銅の塊をひたすら叩いて、望む形に加工したでしょう。

最古の銅製品はトルコのアナトリア高原で6000年前に作られました。エジプトではさらに銅鉱石から銅を作る技術を開発しました。エジプトの王の副葬品として銅の針やピン、腕輪がたくさん出てきます。これらは石では作ることができませんでした。

+++ 青銅は戦争に革命をもたらした +++

それから2000年ほどして、青銅が発明されました。青銅は銅に10%ほどの錫を混ぜた合金です。銅はやわらかく、武器にはできませんでしたが、青銅にすると硬くなり、また、変形も自由にできたので刀剣や槍などの武器を発達させました。そのほかに容器も作られました。

青銅はそれまでの戦争を一変させたはずです。石や木でできた武器よりはるかに扱いやすく、硬く、また、細かな細工も可能でした。青銅を武器として持った軍隊は圧倒的な強さで周りの部族を征服し、また、青銅を作る技術はあっという間に世界中に広がりました。古代中国で精巧な青銅器ができたのが商(股)の時代。今から約4000年前です。青銅の塊(や装飾品)は貨幣としての機能も持ちました。

+++ 錫 +++

錫は元素記号Sn。色は銀色で、鉛の次に柔らかい金属です。加工しやすく、酸化変色しにくいので、昔から食器を中心とした日用品に用いられました。絵の具のチューブ、缶詰のメッキとして、また、タバコの包み紙に箔として利用されました。ブリキとは鉄板の表面に錫をメッキしたものです。アンデルセン童話には「鉛の兵隊」があります。童謡にもなっています。しかし、原作は「錫の兵隊」です。「錫」の知名度が低かったため、「鉛の兵隊」と日本語訳されていたのです。錫も鉛も約230度で熔解します。錫と鉛の合金をハンダといいます。

+++ 鉄を製造するには青銅より高温を必要とする +++

ツタンカーメンの時代、エジプトでは鉄を生産できる技術がなく、鉄のほうがずっと高価でした。巨大なピラミッドは鉄なしで作られました。鉄と青銅は硬さは同じ程度ですが、粘り気が青銅にはないため、鉄剣と青銅剣で戦うと青銅のほうが折れてしまう。しかし、巨大な石を割るには青銅で十分。しかも、青銅は鉄より融点が低いので、石切鑿が折れたらすぐに熔かして作りなおすことができました。やがて、鉄を持ったヒクソス族が襲来してくると、エジプトは戦争に負け、その支配下に入りました。しかし、エジプトは鉄の武器と馬の戦車を研究して、自分たちで製造し、100年後にヒクソスをエジプトから武力で追い出しました。

+++ 鉄は産出地が多く、世界に普及した +++

トルコでは約3900年前、アッシリア植民地時代に鉄が作られていました。ヒッタイト王国は鉄の武器と騎馬隊によりトルコからシリアを征服し、バビロニア王朝とミタンニを滅ぼし、エジプト王朝と戦いました。ヒッタイト王国が滅亡すると鉄の製造技術は小アジア一帯からエーゲ海沿岸の国々まで広がり、本格的な鉄器の時代が始まります。製鉄法さえ明らかにされれば、銅などに比べると格段に含有鉱石の多い鉄は比較的手に入りやすい金属になり、その強度などから武器に最適な金属として、多くの鉄製の剣が普及したと思われます。

鉄は地球上ではほとんどが酸化物で存在します。鉄を利用する前に、鉄があることを知らなくてはなりません。どのようにして鉄を精製する技術を開発したかはまだわかっていません。自然銅や砂金を川砂から採集するときは密度で普通の砂と分けます。そのときに一緒に砂鉄も混じり、銅や金を炉で熔かしたときに不純物として鉄ができたのではないでしょうか。特に銅は鉄と密度が近いので混ざってきた可能性があります。鉄は金や銅より融点が高いので完全に熔けずに屑のような塊として炉の中に残ったでしょう。この屑に気付き、かつ、熱しながら叩いて成型することで実用化したと思われます。

純粋な鉄はやわらかいですが、炭火で熱し、急速に冷却することで表面を炭素化すると硬くなります。焼入れと言います。戦闘中にはその皮膜がはがれていき、だんだんと強度が無くなり、剣は折れるのではなく、戦闘中に曲がってしまったようです。この欠点を解決した物が鋼です。鉄に炭素を2%だけ溶かし込むと鋼ができます。ただし、鋼を作るには鉄を完全に溶かす高温が必要になるため、アジアでは5世紀頃、ヨーロッパではふいごが登場する15世紀頃まで作ることができませんでした。日本では鋼を作る炉を鐘(たたら)といいます。

+++ 金属の性質は外郭にある電子軌道のエネルギー準位の近接に由来する +++

金属元素の大多数は遷移元素です。原子核のまわりに電子が取り込まれるとき、決まった軌道をとります。軌道はたくさんあり、電子の持つエネルギーによって入り込む軌道が決まります。エネルギー準位と呼びます。原子核のサイズが小さいときは、原子核の周りにできる電子軌道はエネルギー幅が大きく、電子はエネルギーの小さな(エネルギー準位の低い)内側の軌道から入っていきます。軌道一つに電子1個までです。原子核が大きくなり、電子が増えるに連れ、電子軌道のエネルギー幅が小さくなります。

3つ目の軌道の殻のときに、外側の電子軌道より内側の電子軌道のエネルギー準位が高くなり、まず、外側の殻ができてしまうために、内殻電子に空きを持つことになります。原子の性格は最外殻の電子でおおよそ決まりますから、似たような性質、金属性(遷移性)を持つことになります。専門的に定義すると、不完全なd殻またはf殻を持つ元素となります。

内殻軌道には不対電子を持つことができ、そのような元素(金属) は常磁性を持ちます。うまく並べると磁石になります。また、磁石にくっつきます。遷移金属は内核の電子が出て行きやすく、また、電子をとり込みやすいので多種類のイオン化数をとります。1対1の対で結合するのではなく、電子の偏りを持った分子と結合し、錯体を作ります。結晶の中でも、内殻軌道の電子は様々なエネルギー準位をとるため、エネルギー幅に相当する光を吸収し、結晶に色がつきます。ルビーやエメラルドの色は酸化アルミニウムの結晶に含まれている微量のクロムイオンによります。

+++ 結晶構造は、最密充填構造をとる +++

金属原子は規則正しい結晶構造を作っています。原子と原子の間は自由電子で糊付けされています。そのため、力を加えると結晶構造の問でずれ易くなります。純粋な金属ほど柔らかく、薄く、細く加工することができます。この性質を延性といいます。結晶構造を乱すものは不純物であり、不純物が適度な量だと、金属の強度が上がりますが、多すぎると金属はもろくなります。

純粋な金属は同じサイズの原子の集合体です。原子は球形として考えることができます。金属原子の配列は体積を最小とするように並ぶ(空間充填率が最大)という原理に従います。合金では2種類以上の金属原子が配置されます。同じように空間充填率が最大になるように金属原子が配置しますので、均一に並ぶ金属原子の個数の比は一定になり、また、安定な比によって、原子の配置が異なります。

純粋な金属では、同じ大きさの球を積み上げる考え方で充填率を考えることができます。もっとも最密なのは1個の原子が6個の原子に囲まれるように第1層を構成し、第2層は第1層のくぼみに球を置くという積み方です。面心立方格子と呼ばれている配置です。ユニットは球三個を正三角形に並べてその上に一個乗せる形です。

下の層を正方形配列としその真上に球をのせていく単純立方格子も考えやすいですが、充填率は面新立方格子の約三分の二です。言い換えると、隙間が大きいことになります。しかし、小さな金属原子が混じった合金では、この隙間に原子が入り込んで、最密になることがあります。

+++ 純粋な金は柔らかい +++

最も延性の高い金属は金です。金箔とは、金を叩いて薄く延ばし、厚さ0.001ミリ(1ミクロン)にまで加工したものです。アルミ箔は0.01ミリ程度ですからその10分の1です。十円玉の大きさからたたみ一畳分まで広げることができます。金箔は漆の上に吸い付けて完成。金ですから酸などの薬品や紫外線などに強く、保存性抜群です。

京都金閣寺は金箔で保存性を高めた建築物です。池に映る姿が有名ですが、それよりも室内の方が印象的です。補修の後に室内を写した写真を見たことがあります。床の黒漆と壁の金の取り合わせは恐ろしいほど豪華でした。是非、室内も公開して欲しいものです。

蒔絵は、漆を使い、金粉や銀粉を蒔いて金色や銀色の絵を入れる技術です。漆はのりのような働きをしますから、貝殻の真珠質(内側の光るところ)を薄く加工し、模様に切って張り付けることもあります。

金閣寺にしろ蒔絵にしろ、先人たちが試行錯誤を繰り返して日本の風土に合うよう作り上げたものです。歳をとってくるとその良さが心に染み入るようになります。

+++ 金属はアモルファス状態では性質が変わる +++

わざと金属の結晶構造を壊すこともできます。結品構造は金属が冷えるときにできますが、構造ができる前に固める技術です。結晶構造に対してアモルファスといいます。普通の金属に比べて、強度が高く、腐食に強い、磁性が強く誘導されるなどの特徴があります。ただ、製法が難しいため、大きな素材はできませんでした。金属の組成を変えると結晶になりにくくなることが判り、金属ガラスと呼ばれています。金属ガラスは大きな素材をアモルファス状態で作ることができます。

+++ 化学的に安定な合金は貨幣として利用された +++

古代では金属は実用価値があり、高価で、また、変質せず保存性に優れていたので貨幣として用いられました。日本のコインは1円玉のアルミを除いて、銅の合金が使われています。5円玉は真鍮製で銅と亜鉛の合金です。10円玉は青銅で、銅と錫に亜鉛が加えてあります。銀色の硬貨、50円玉、100円玉そして旧500円玉は白銅で、銅とニッケルの合金です。新500円玉は白銅にさらに亜鉛を加えてあります。日銀の発表ではニッケル黄銅です。

+++ 金属の臭い +++

臭いは揮発した分子が鼻の臭覚細胞のレセプターに結合して、神経情報に変換されて感知されます。揮発しない金属は臭いがないはず。が、コインをたくさん扱うと、金属臭があるように思えます。実はこの理由が解明されたのは最近になってからです。

金属臭の実体は金属原子ではありません。手の皮膚の脂肪分です。金属の触媒作用により、脂肪分子が還元され、アルデヒドやケトンになります。これが臭うのです。同じような現象が金属味にも言えるそうです。

+++ 金属の革命は武器の革命 +++

兵器の質の差が、絶対的な力の差となって、戦争の行方を決することが人類の歴史において何度か生じています。青銅の発明、鉄の発明、騎馬軍団の発明、馬でひく戦車の発明、そして、鉄砲、大砲の発明。効率的に人を殺す新兵器の開発は戦争を有利に進めるために現在でもなお盛んです。

+++ 戦争が不可能になった時代 +++

戦争が国家をあげての総力戦になった近代以来、戦争に負けるということは植民地化を意味しました。高度な産業を基盤としたドイツや日本でも、大戦に敗北したあとは多くの戦争被害者を生み、社会基盤が破壊されました。戦勝国は精神的な開放感を保ちつつ、大量の資金と物資を供給すれば、統治することができました。言い換えると、戦争により、国民経済にかなりの打撃を加えることが侵略者が統治を成功させるひとつの秘訣だったのです。

アメリカ合衆国がイラクの統治に苦戦するのはなぜでしょうか。

ひとつはマス・メディアによる戦争に関する報道です。現代社会では、戦争報道を統制することは不可能です。そして、戦争にどんな正当性があっても民間人の犠牲は悪であるとして世界の世論が許さなくなりました。

また、戦争の正当性については国連が判断を下します。国連憲章に基づくPKF(平和維持軍)として戦争を起こした場合は、戦後処理は国連の枠組みで行われます。いくら、軍を派遣したからといってもその国が統治の責任を負うことはなく、戦勝の利権を独占することもできません。大義名分が国連に依存する限り、総力戦や世界大戦は起こりえません。

結局、衆目の中、国の社会基盤を徹底して破壊することは不可能になりました。新たな仕組みをもたらすとのプロパガンダを掲げたところで、自力で再建できます。敗戦の屈辱だけが煮えたぎり、手を貸そうということが余計なお世話になっているのです。イラクについて言えば、第一次湾岸戦争以後、アメリカ合衆国を中心とした経済制裁によってイラクの経済が苦境に立たされていたことも統治を不可能にしている理由と考えられます。現在の社会では戦争という選択肢はおろかな行為と言えます。

つづく

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