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解き放たれたアレニウスの呪縛
温室効果の物理的な妥当性について
CO2による地球温暖化に懐疑的な人であっても、たいていの人は温室効果自体の説明については概ね認めているものと思う。しかし、つい最近、報告された「Gerhard Gerlich et al., 26 Jul(2007)」によると、これまでの温室効果に対する一般に流布されている認識を覆し、大幅に見直しを迫る内容が記されている。このレポートの主要な論点は次の六つである。
Falsification Of The Atmospheric CO2 Greenhouse Effects Within The Frame Of Physics, Gerhard Gerlich and Ralf D. Tscheuschner, arXiv:0707.1161v3 [physics.ao-ph](2007)
直訳：
(a) 温室の温暖化現象と架空の大気の温室効果の間に共通の物理法則はない。
(b) 惑星の平均表面温度を決定するための計算はない。
(c) 頻繁に言及される摂氏33度の違いは、誤って計算された無意味な数である。
(d) 空洞放射の式は不適切に使用されている。
(e) 放射バランスの仮定は非物理的である。
(f) 熱伝導率と摩擦をゼロに設定してはならない、その大気の温室の推測は偽りである。
この報告書はおそらく、これまでの懐疑的な論文とは一線を画すことになるだろう。問われているのは、温室効果に対する物理的な根拠であり、それがまったくの事実無根であると主張しているのだ。報告書は113ページにもわたるが、まずはそれを簡単に紹介したサイトを眺めて見るのもいいだろう。
Falsification Of The Atmospheric CO2 Greenhouse Effects | Atmoz
Global Warming at Odds With Science
私がネット上で見つけた大気化学のテキストにも温室効果のメカニズムに対して杜撰な説明が垣間見られた（大気化学の常識は光物理化学の非常識）。さらに、「Gerhard Gerlich et al.（2007）」によれば、ほとんどの気候学のテキストにおいて、熱力学の第二法則を無視した記述がなされていると主張している。
温室効果の説明にしばし用いられる地球のエネルギー収支の図も物理的に正しくないと主張している。
温室効果ガスによる再放射過程についても、大幅な再考を促す必要があるようだ。
再放射については、次のサイトも参考になると思うので、ついでに紹介しておく。
How radiation is released - Joshua Halpern
On the Phenomenon of Atmospheric Backradiation, Heinz Thieme
Grave Discrepancies Between Theory and Experiment, Jack Barrett
Hug & Barrett versus IPCC, Heinz Hug and Jack Barrett
この報告書「Gerhard Gerlich et al.（2007）」はページ数も多く、まだほとんど目を通せていないが、これからの気候論争に大きな一石を投じたことになるのは間違いないだろう。日本でも議論が進むことを望む。日本の基礎研究は着実に衰退しつつあり、理科離れも進んでいると言われている。
基礎を怠れば、その上に立つのはガラスの城となる。昨今の耐震強度の偽装問題のように、日本の科学も基礎となる土台の脆弱性について早期に警告を発しておくべきではないだろうか。シミュレーションに予算を回したぶんのしわ寄せが日本の科学の水準の低下に少なからず影響を与え、さらに、シミュレーションに頼りすぎ、基礎研究を疎かにする風潮がこのまま続けば、それは科学の後退につながるのではないだろうか。根拠薄弱な説に基づいた温暖化騒動の偽善的な振る舞いを見ていると、そんな気がしてならない。
CO2による地球温暖化に懐疑的な人であっても、たいていの人は温室効果自体の説明については概ね認めているものと思う。しかし、つい最近、報告された「Gerhard Gerlich et al., 26 Jul(2007)」によると、これまでの温室効果に対する一般に流布されている認識を覆し、大幅に見直しを迫る内容が記されている。このレポートの主要な論点は次の六つである。
(a) there are no common physical laws between the warming phenomenon in glass houses and the fictitious atmospheric greenhouse effects
(b) there are no calculations to determine an average surface temperature of a planet
(c) the frequently mentioned difference of 33 degrees Celsius is a meaningless number calculated wrongly
(d) the formulas of cavity radiation are used inappropriately
(e) the assumption of a radiative balance is unphysical
(f) thermal conductivity and friction must not be set to zero, the atmospheric greenhouse conjecture is falsified
Falsification Of The Atmospheric CO2 Greenhouse Effects Within The Frame Of Physics, Gerhard Gerlich and Ralf D. Tscheuschner, arXiv:0707.1161v3 [physics.ao-ph](2007)
直訳：
(a) 温室の温暖化現象と架空の大気の温室効果の間に共通の物理法則はない。
(b) 惑星の平均表面温度を決定するための計算はない。
(c) 頻繁に言及される摂氏33度の違いは、誤って計算された無意味な数である。
(d) 空洞放射の式は不適切に使用されている。
(e) 放射バランスの仮定は非物理的である。
(f) 熱伝導率と摩擦をゼロに設定してはならない、その大気の温室の推測は偽りである。
この報告書はおそらく、これまでの懐疑的な論文とは一線を画すことになるだろう。問われているのは、温室効果に対する物理的な根拠であり、それがまったくの事実無根であると主張しているのだ。報告書は113ページにもわたるが、まずはそれを簡単に紹介したサイトを眺めて見るのもいいだろう。
Falsification Of The Atmospheric CO2 Greenhouse Effects | Atmoz
Global Warming at Odds With Science
私がネット上で見つけた大気化学のテキストにも温室効果のメカニズムに対して杜撰な説明が垣間見られた（大気化学の常識は光物理化学の非常識）。さらに、「Gerhard Gerlich et al.（2007）」によれば、ほとんどの気候学のテキストにおいて、熱力学の第二法則を無視した記述がなされていると主張している。
…… in which a planetary atmosphere acts as a heat pump driven by an environment that is radiatively interacting with but radiatively equilibrated to the atmospheric system.
According to the second law of thermodynamics such a planetary machine can never exist. Nevertheless, in almost all texts of global climatology and in a widespread secondary literature it is taken for granted that such mechanism is real and stands on a firm scientific foundation.
温室効果の説明にしばし用いられる地球のエネルギー収支の図も物理的に正しくないと主張している。
Diagrams of the type of Figure 23 are the cornerstones of "climatologic proofs" of the supposed Greenhouse effect in the atmosphere [142]. They are highly suggestive, because they bear some similarity to Kirchhoff rules of electrotechnics, in particular to the node rule describing the conservation of charge [158]. Unfortunately, in the literature on global climatology it is not explained, what the arrows in "radiation balance" diagrams mean physically. It is easily verifed that within the frame of physics they cannot mean anything.
温室効果ガスによる再放射過程についても、大幅な再考を促す必要があるようだ。
Furthermore, Al Gore confuses absorption/emission with reflection. Unfortunately, this is also done implicitly and explicitly in many climatologic papers, often by using the vaguely defined terms "re-emission", "re-radiation" and "backradiation".
さらに、アルゴアは吸収/放出を反射と混同します。残念なことに、多くの気候学の論文においても、漠然と定義された「再発光」、「再放射」、「後方放射」などの用語がしばし用いられ、それらは暗黙のうち、或いは明らかな形でなされいてます。
3. Is it physically correct to consider radiative heat transfer as the fundamental mechanism controlling the weather setting thermal conductivity and friction to zero?
For instance in many calculations climatologists perform calculations where idealized black surfaces e.g. representing a CO2 layer and the ground, respectively, radiate against each other.
In reality, we must consider a bulk problem, …… In this context an application of the formulas of cavity radiation is sheer nonsense.
Global climatologists claim that the Earth's natural greenhouse effect keeps the Earth 33 ℃ warmer than it would be without the trace gases in the atmosphere. 80 percent of this warming is attributed to water vapor and 20 percent to the 0.03 volume percent CO2.
If such an extreme effect existed, it would show up even in a laboratory experiment involving concentrated CO2 as a thermal conductivity anomaly. It would be manifest itself as a new kind of 'superinsulation' violating the conventional heat conduction equation. However, for CO2 such anomalous heat transport properties never have been observed.
6. Re-emission is not reflection and can in no way heat up the ground-level air against the actual heat flow without mechanical work.
再発光は反射ではない、そして、機械的な仕事なしに実際の熱の流れに逆らって地上空気を加熱することは決してできない。
7. The temperature rises in the climate model computations are made plausible by a perpetuum mobile of the second kind. This is possible by setting the thermal conductivity in the atmospheric models to zero, an unphysical assumption.
7. 第2種の永久機関は気候モデル計算における温度上昇をもっともらしくする。 これは「非物理的な」仮定として、大気モデルの熱伝導率をゼロに設定することによって可能となる。
It would be no longer a perpetuum mobile of the second kind, if the "average" fictitious radiation balance, which has no physical justification anyway, was given up.
9. Infrared absorption does not imply "backwarming". Rather it may lead to a drop of the temperature of the illuminated surface.
10. In radiation transport models with the assumption of local thermal equilibrium, it is assumed that the absorbed radiation is transformed into the thermal movement of all gas molecules. There is no increased selective re-emission of infrared radiation at the low temperatures of the Earth's atmosphere.
再放射については、次のサイトも参考になると思うので、ついでに紹介しておく。
How radiation is released - Joshua Halpern
On the Phenomenon of Atmospheric Backradiation, Heinz Thieme
Grave Discrepancies Between Theory and Experiment, Jack Barrett
Hug & Barrett versus IPCC, Heinz Hug and Jack Barrett
この報告書「Gerhard Gerlich et al.（2007）」はページ数も多く、まだほとんど目を通せていないが、これからの気候論争に大きな一石を投じたことになるのは間違いないだろう。日本でも議論が進むことを望む。日本の基礎研究は着実に衰退しつつあり、理科離れも進んでいると言われている。
基礎を怠れば、その上に立つのはガラスの城となる。昨今の耐震強度の偽装問題のように、日本の科学も基礎となる土台の脆弱性について早期に警告を発しておくべきではないだろうか。シミュレーションに予算を回したぶんのしわ寄せが日本の科学の水準の低下に少なからず影響を与え、さらに、シミュレーションに頼りすぎ、基礎研究を疎かにする風潮がこのまま続けば、それは科学の後退につながるのではないだろうか。根拠薄弱な説に基づいた温暖化騒動の偽善的な振る舞いを見ていると、そんな気がしてならない。
再放射の可能性について
私が考える温室効果は、再放射によるものではなく、分子衝突によって周囲の分子に運動エネルギーとして赤外励起エネルギーを分配し大気を暖めることだと考えています。エネルギー収支には確かに「再放射」とあります。しかし、下層大気において、温室効果ガスが再放射を行う割合は非常に小さいと私は考えています。基本的には、分子衝突により周囲の分子に運動エネルギーとして分配される割合の方がはるかに高いと思います。
もし、大気がよい放射体として働くのならば、放射温度計で大気の温度も測れるはずです。しかし、放射温度計のサイトを見ると次のように説明されいてます。
ここで、最も「再放射」を行う可能性がある大気物質を考えてみますと、それはおそらく雲になるのではないかと思います。私は雲の分光特性について知りません。しかし、およそ液体の水と似たような吸収特性を持つものと考えられます。もし、雲からブロードな波長領域において赤外放射が起これば、特に、大気の窓領域の波長（8〜13μm）は大気に吸収されることなく、地表に到達することができると思います。
参考までに、放射温度計を天頂に向けて測定した結果を乗せたサイトがありました（ためしに天頂に向けて温度を測ってみると。。）（赤外線放射温度計）。ここで、9月5日のデータに注目しますと、湿度50％、雲量が3とあり、気温33℃に対して、天頂方向は3℃となっています。放射温度計の検出器の分光特性が分からないので、ここから詳しいことは言えませんが、興味深い結果だと思います（太陽放射に含まれる赤外線の寄与なども気になります）。
私は、温室効果だけでなく、熱浴としての大気の保温効果も重要と考えています。近藤さんとはれほれさんの仰るとおり、昼間は地表の温度の方が大気よりも高いと思います。しかし、夜になれば、大気の窓を通じて地表から宇宙へと放射冷却が進み、大気よりも地表温度の方が急速に冷えることで、ときには地表温度の方が低くなることもあると思います（逆転層）。昼夜を通して考えると、大気の保温効果が平均気温に及ぼす寄与も決して少なくないように思います。
もし、大気がよい放射体として働くのならば、放射温度計で大気の温度も測れるはずです。しかし、放射温度計のサイトを見ると次のように説明されいてます。
HORIBA : 放射温度計プラザ「空気は、赤外線の放射エネルギー量が非常に小さい(放射率が小さい)ので、測定することはできません」
HORIBA : 放射温度「大気中に含まれている水蒸気(H2O)や炭酸ガス(CO2)は、特定の波長の赤外線を強く吸収します。このため、大気中で全放射温度計による測定を行うと、被測定物の放射が正しく温度計に伝わらず、精度の高い温度測定は難しくなってしまいます。」
ここで、最も「再放射」を行う可能性がある大気物質を考えてみますと、それはおそらく雲になるのではないかと思います。私は雲の分光特性について知りません。しかし、およそ液体の水と似たような吸収特性を持つものと考えられます。もし、雲からブロードな波長領域において赤外放射が起これば、特に、大気の窓領域の波長（8〜13μm）は大気に吸収されることなく、地表に到達することができると思います。
参考までに、放射温度計を天頂に向けて測定した結果を乗せたサイトがありました（ためしに天頂に向けて温度を測ってみると。。）（赤外線放射温度計）。ここで、9月5日のデータに注目しますと、湿度50％、雲量が3とあり、気温33℃に対して、天頂方向は3℃となっています。放射温度計の検出器の分光特性が分からないので、ここから詳しいことは言えませんが、興味深い結果だと思います（太陽放射に含まれる赤外線の寄与なども気になります）。
私は、温室効果だけでなく、熱浴としての大気の保温効果も重要と考えています。近藤さんとはれほれさんの仰るとおり、昼間は地表の温度の方が大気よりも高いと思います。しかし、夜になれば、大気の窓を通じて地表から宇宙へと放射冷却が進み、大気よりも地表温度の方が急速に冷えることで、ときには地表温度の方が低くなることもあると思います（逆転層）。昼夜を通して考えると、大気の保温効果が平均気温に及ぼす寄与も決して少なくないように思います。
放射平衡モデルの妥当性について
「温室効果ガスの分光学」で書いたことをもう少し検討してみた。
吸収の飽和の問題
地表から5mまでの層において、CO2の大気組成を400ppmと仮定したときのCO2の代表的な赤外ピーク波長である15μmにおける光学密度は、ランベルト・ベールの法則を用いて見積もることが出来る(1気圧22.4Lと仮定)。
O.D. = 20.2 m^2/mol × (400× 10^-6) / (22.4×10^-3 m^3/mol) × 5 m = 1.8035
赤外吸収率は次式で求められる。
100 × (1 - 10^(-1.8035) )≒ 98.4％
地表5mでCO2のピーク波長の赤外吸収は、すでにほぼ飽和状態にある。全吸収帯を考えれば、100mの大気があれば十分な吸収率に達するだろう。
吸収率と光学的厚さの関係
CO2による吸収率がすでに100％に近いため、さらなるCO2の増加は吸収率のわずかな増加しかもたらさない。ここで、吸収率と光学的厚さ（光学密度）の関係を以下に示す（光学密度は濃度に比例。底は10とおく）。
吸収率（％） 光学的厚さ（ ∝ 濃度)
90 1
99 2
99.9 3
99.99 4
吸収率 = 1−10^(-光学的厚さ)
すでに十分に吸収率が高い場合、そこからの濃度の増加に伴う急激な吸収率の増加を見込むことはほとんどできない。しかし、放射平衡モデルでは、この吸収率の微小変化によって鉛直大気の温度分布が決定される。
放射平衡モデルでは光学的厚さの関数として温度をあらわすと知ったときに、私はここに大きな違和感を感じた。吸収率の微小変化が果たして本当に温度に重大な影響を与えるのだろうかと(とくに金星大気など)。
再放射の妥当性
放射平衡モデルでは、光学的厚さ(光学密度)が大きいほど、つまり、赤外吸収率が限りなく100％に近づくほど、大気温度も上昇するとされている。しかし、吸収率が高い領域においては、当然、大気量(大気圧)も大きくなる。そのため、地表放射を吸収した分子は再放射ではなく、分子衝突により無放射緩和過程を経て失活する。
再放射は起こらず、分子の運動エネルギーに速やかに変換されるのだから、このような条件下において放射平衡がなりたつとは考えづらい。しかも、地球の大気の99％は放射を行うことのできない赤外不活性分子で構成されている。
金星大気が高温である理由として、温室効果ガスが多いためとの説明がしばし見受けられる。しかし、基本的には金星大気が90気圧以上もの高圧下にあるため、大気の断熱圧縮による昇温効果と膨大な大気量が熱浴として働き、高温状態が保たれているものと考えられる。そもそも金星大気のCO2の存在量は地球大気の何十万倍もあり、同列に比較することは出来ない。
放射は温度を代表できるか
放射平衡モデルではすべてのエネルギーをいったん放射に代表させて計算を行う。しかし、そもそも放射はエネルギーの主要な散逸過程ではないので、放射平衡を仮定した温度勾配の見積もり自体に妥当性はない。
放射平衡ではシュテファン・ボルツマンの法則を用いて温度を放射に換算して計算を行う。しかし、大気分子はほとんど放射を行わないので、放射平衡を用いて大気温度の鉛直分布を近似することはできない。
シュテファン・ボルツマン則が成り立つのは地表ぐらいなもので、後は雲などの液体がどう評価できるかといったところだろうか。固体や液体はさまざまな量子状態をとることができ、状態密度が高いために、放射体として近似できる場合があるが、大気（気体分子）を放射体として近似することはできない。
それではマクロな視点ならば、大気も黒体（灰色モデル）として近似することはできるだろうか。確かに、分子衝突などにより、ある一定の割合で励起状態は存在する。しかし、衝突励起によるものでも、緩和過程は無放射失活により行われていることにかわりない。放射をほとんど行わない大気に、放射平衡を当てはめるには相当の無理があるだろう。
大気（に含まれる赤外活性分子）は赤外放射の吸収体として働くが、放射体として機能することはない。自然放射の速度定数と分子衝突により生じる消光の速度定数との関係から、大気の放射過程が観測されるのは、はるか大気上層においてであり、それは放射冷却とも密接に関係している。励起状態の緩和過程を考慮しない放射伝達方程式は無効である。
なぜ海は青いのか
地表の七割を占めるとも言われている海洋だが、それはシュテファン・ボルツマン則であらわされるような単純なものであろうか。海はなぜ青いのか。これは分光学的に説明すると、青色以外の光が吸収されてしまっているためとされている。とくに、水分子の倍音振動による吸収帯が可視光の赤色領域にもあるため、残りの光が散乱や反射などを経て、人の目に青色の光が入射される。
海はなぜ青いのか
WHY IS WATER BLUE?, Charles L. Braun and Sergei N. Smirnov, J. Chem. Edu., 70(8), 612(1993)
網膜にあるロドプシン中にあるレチナールは光により電子励起すると、cis-trans異性化により構造変化を起こし、その変化にともなうタンパク質のひずみが脳へ信号として伝わるとされている。色の質感（クオリア）を脳が認識するメカニズムは脳科学のテーマともなっているようだ（クオリア・マニフェスト）。
黒体放射の誤謬
一般に、「すべての物体はその温度に応じて赤外線を放出している」としばし言われている。この原理を利用したのがサーモグラフィーや放射温度計などである。しかし、全ての物体が放射を行っているわけではない。
たとえば、赤外不活性分子であるヘリウム原子を極低温にすると、放射を観測することはできなくなるだろう。その代わり、ボース＝アインシュタイン凝縮に基づき超流動とよばれる現象が起こるといわれいている。
電子のようなフェルミ粒子であっても、極低温下になるとクーパー対と呼ばれる状態になり、一種のボース粒子として扱うことができる。これを利用したのが超伝導である。代表的なボース粒子が光子である。このボース粒子とフェルミ粒子である電子（あるいは双極子モーメント）との相互作用を研究するのが光化学とも言えるだろう。
大気は放射平衡で近似できない
ジェームス・ハンセンはもともと金星大気の研究者であり（Pubs.GISS: Publications by James E. Hansen）、後に、アメリカ議会においてCO2の増加による地球温暖化が99％の確率で起きていると主張して一躍有名になった。そのときの証言に用いられたのが、温暖化のシミュレーションであった。
ハンセンが金星大気の研究を行った1960年代は、火星や金星などに向け探査機の打ち上げが始まった時期でもある。ハンセンは金星から放出されるマイクロ波を用いて地表温度を見積もり、金星が高温である理由をダストが大気の光学的厚さを増加させるためだと考えたようだ。彼はこれを「dust insulation model」と呼んでいる。しかし、高温である理由を光学的厚さのみに求める考え方は間違いである。放射平衡モデルの誤謬はこのころから蔓延していったのかもしれない。
The atmosphere and surface temperature of Venus: A dust insulation model., James E. Hansen et al., Astrophys. J., 150, 1139(1967)
温暖化のシミュレーションには、放射平衡という概念が欠かせずに出てくる。ハンセンも放射平衡を用いて金星大気の温度分布などのシミュレーションを行っていたようだ。しかし、ある程度、気圧が高くなると、エネルギーのやり取りは放射では行われなくなる。地表から放射される赤外線を吸収した分子は振動励起状態になる。
その励起状態の自然放射の寿命はミリ秒のオーダーであり、これよりも消光の速度定数が著しく大きければ、励起状態は放射を伴わずに失活し、その励起エネルギーは周囲の分子の運動エネルギーとして分配される。高圧大気下にあるほど再放射を行う確率は小さくなる。高圧下では分子衝突の頻度も大きくなる。つまり、消光の速度定数が著しく大きくなるのだ。90気圧以上もの高圧下にある金星大気ならば、なおさらのことだ。
観測技術の発展
温暖化研究の時代背景を時系列的に追うことで、当時の状況について考えてみたいと思う。大気温度のシミュレーションは1960年代ごろに始まり、CO2倍増シミュレーションなどもこのころに行われだした。1960年代といえば、調度アポロ計画が始まったころだ。レーザーが発明されたのも1960年代のことだ。
ニュートンは分光学の創始者でもあり、自分でレンズを磨き上げ、それを実験に用いたという。光学機器メーカーというと、日本では三鷹光器という大変に先駆的でユニークな会社がある。もう少し身近なところでいえば、パソコンに用いられるハードディスクのガラス基盤を作っているHOYAがある。
光の検出器にはカミオカンデで有名になった浜松ホトニクスがある。三鷹光器や浜松ホトニクスのような職人気質な会社がなかったら、小柴昌俊さんのノーベル物理学賞（2002年）につながることはなかっただろう。
科学の進歩は新しい装置の開発と密接にかかわっている。たとえば、タンパク質の構造解析のための質量分析法を可能にした田中耕一さんはノーベル化学賞（2002年）を受賞している。フェムト秒分光学を創始したエジプトのアハメッド・ズウェイルもノーベル化学賞（1999年）を受賞している。
光化学の理論分野では電子移動の理論でノーベル化学賞（1992年）を受賞したマーカスがいるが、それを平均自由行程過程と結びつけて拡張したのが日本の立矢正典である。電子移動の理論といってもきわめて単純なもので、ポテンシャルを放物線であらわすと、その始状態と終状態のポテンシャルの交点が活性化エネルギーとなる。そのため、状態間の自由エネルギー差が小さくなると、ある領域から活性化エネルギーが大きくなる。これを逆転領域と呼んでいる（酸化還元電位に基づいた旧来の電子移動の理論・リーム・ウェラー(Lehm-Weller)の式ではこれを説明できない）。
こんな単純な理論でも、光合成のメカニズムの解明などには欠かせないものになる。たとえば、マーカス理論には溶媒の重要性を示すパラメータに溶媒の再配向エネルギーなどがある。ちなみに、電気化学の分野では名著の部類に入る「電子移動の化学 − 電気化学入門」を記した電気化学・光化学の専門家に渡辺正さんがいる。渡辺さんは光合成の専門家でもあり、「これからの環境論」で温暖化論に対する疑問を呈している。分光学・光化学などの専門家でCO2温暖化説に疑問を呈す声は決して少なくない（分光学者たちの温暖化懐疑論）。
光合成に関しては、槌田敦さんのエントロピー的な見方からすれば、水分子の働き、とくに蒸散が重要な働きをすると言われているが、そのようなアプローチの研究は果たして行われているのだろうか。槌田さんの主張は、どれも本質を突いているため、何年後か、何十年後かには、誰かが手をつけることになるだろう。たとえば、大気汚染による温暖化は槌田さんがずっと前から指摘していたことだが、最近になってようやく、それを裏付ける研究が報告されてきている（水蒸気フィードバックと気候感度の妥当性）。
ちなみに、サハラ砂漠では緑化が進行しているらしい（Africans go back to the land as plants reclaim the desert）。これは単純にCO2の増加と結びつけて解釈もできるが、水分の乏しい砂漠において水がどのように働いているのか、大変に気になることだ。
日本の光化学の重鎮といえば又賀昇がいる。又賀さんは「遷移金属を含まない有機化合物が強磁性体になりうることを予想」し、ノーベル賞候補にも度々なっている。非指数関数的に減衰する蛍光寿命から、細胞膜のモデルである脂質二分子膜ベシクルの表面がフラクタル次元であることを示した研究もある。又賀先生は、溶媒緩和によるストークス・シフトを定式化したLippert-Matagaの式など、理論分野での貢献は計り知れないものがある。溶媒和を含めた分子間相互作用は有機合成の分野でも重要だ。
いまでも化学反応の多くは溶媒中で行われるが、それは溶媒カゴ中における衝突頻度が気相中とは比べ物にならないほど高くなり、反応が起きやすくなるからだ。これを反応場の効果として扱うことが多い。溶媒を熱浴や拡散場とみなせばエントロピー的な評価も行うことができるのだろうか。まだ私にはエントロピーを用いた考え方が身についていないので、ミクロな現象におけるエントロピーをいまいち理解していないが、大局的なものの見方というものを身に付けたいものである。
複雑な分子間相互作用
大気のシミュレーションでは雲の挙動や水蒸気の取り扱いが難しいといわれている。これは当たり前のことで、水分子の挙動はもっとも複雑な分子間相互作用の一つでもあり、今もその解明が盛んに行われている。たとえば、水の挙動を理論的アプローチにより研究をしている日本人に平田文男さんがいる。本来なら、シミュレーションはこのような基礎研究においてこそ活躍すべきである。
観測や実験をないがしろにする温暖化の研究は、軟弱な基盤の上に立つ砂上の楼閣に等しい。日本では大学の独立行政法人化などの影響を受け、企業との共同研究は盛んになったが、その代わり基礎研究は急速に廃れている。応用研究ばかりに夢中になっていると、そのうち、日本の基礎研究はずたずたに破壊されるだろう。いまや基礎研究は大企業の研究室でしかできないとまで言われるような始末だ。
アレニウスの呪縛
哲学者のカール・ポパーは著書「開かれた社会とその敵」の第一部の副タイトルに「プラトンの呪文」と名づけている。古典には学ぶことも多いが、それを鵜呑みにする弊害もまた大きい。
科学の分野でも、古典ともされる人たちの研究を覆すような発表は躊躇したりする傾向にあるのではないだろうか。CO2による温暖化の研究の先駆者にアレニウスがいる。彼の論文は100年以上も前のものだ。
"On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground",Svante Arrhenius, Philosophical Magazine and Journal of Science, 41, 237-276(1896)
ところで、タウンズによりレーザーの原理が提出されたとき、量子力学の大家であるボーアやフォン・ノイマンをして「それは不可能だ」とみなされたらしい（ガウスビームを閉じ込めるには？）。
ボーアやノイマンのような大天才であっても、初めて提出される理論を即座に咀嚼することは難しいようだ。「悪魔の頭脳」「火星人」とも称されたノイマンだが、気象学にコンピュータを持ち込んだ一人でもある。若い学者には過去の権威という悪魔退治を行う義務がある。科学の進歩は常に過去の偉人を乗り越えるところから出発する。道なき道を切り開いた先駆者には敬意を払うべきだが、その道を辿るだけでは何も発見することはできないだろう。
地球温暖化論に潜む歴史法則主義
ちなみに、ポパーの「開かれた社会とその敵」の第二部の副タイトルは「予言の大潮」である。ポパーが指摘した「歴史法則主義の貧困」は、いまや科学の分野でこそ蔓延している。
社会科学は趨勢を科学的な法則と見なす過ちを何度も犯してきた。社会実験の失敗は凄惨な人災となり人々に降りかかってくる。カール・ポパーはそれを「歴史法則主義の貧困」と呼び戒めている。一方、地球温暖化論は自然科学だから未来予測も可能かというと、ことはそう簡単ではない。
確かに、科学は目覚しい進歩を果たしたが、それでもまだ分かっていないことは山ほどある。マルクス主義や近代主義は、進歩主義というドグマにより大失敗を繰り返している。たとえ科学であっても、未来予測はあくまで慎重になされるべきなのは言うまでも無いことだ。進歩主義はいつも人間のおごりと隣りあわせだ。
カルト宗教になった地球温暖化論には、ポパー哲学による解毒が早急に必要ではなかろうか。残念ながら、ポパーの著作はどれも高額であり、一般の人が簡単に手を出せるようにはなっていない。良心的な出版社による文庫版を望みたいものだ。
吸収の飽和の問題
地表から5mまでの層において、CO2の大気組成を400ppmと仮定したときのCO2の代表的な赤外ピーク波長である15μmにおける光学密度は、ランベルト・ベールの法則を用いて見積もることが出来る(1気圧22.4Lと仮定)。
O.D. = 20.2 m^2/mol × (400× 10^-6) / (22.4×10^-3 m^3/mol) × 5 m = 1.8035
赤外吸収率は次式で求められる。
100 × (1 - 10^(-1.8035) )≒ 98.4％
地表5mでCO2のピーク波長の赤外吸収は、すでにほぼ飽和状態にある。全吸収帯を考えれば、100mの大気があれば十分な吸収率に達するだろう。
吸収率と光学的厚さの関係
CO2による吸収率がすでに100％に近いため、さらなるCO2の増加は吸収率のわずかな増加しかもたらさない。ここで、吸収率と光学的厚さ（光学密度）の関係を以下に示す（光学密度は濃度に比例。底は10とおく）。
吸収率（％） 光学的厚さ（ ∝ 濃度)
90 1
99 2
99.9 3
99.99 4
吸収率 = 1−10^(-光学的厚さ)
すでに十分に吸収率が高い場合、そこからの濃度の増加に伴う急激な吸収率の増加を見込むことはほとんどできない。しかし、放射平衡モデルでは、この吸収率の微小変化によって鉛直大気の温度分布が決定される。
放射平衡モデルでは光学的厚さの関数として温度をあらわすと知ったときに、私はここに大きな違和感を感じた。吸収率の微小変化が果たして本当に温度に重大な影響を与えるのだろうかと(とくに金星大気など)。
再放射の妥当性
放射平衡モデルでは、光学的厚さ(光学密度)が大きいほど、つまり、赤外吸収率が限りなく100％に近づくほど、大気温度も上昇するとされている。しかし、吸収率が高い領域においては、当然、大気量(大気圧)も大きくなる。そのため、地表放射を吸収した分子は再放射ではなく、分子衝突により無放射緩和過程を経て失活する。
再放射は起こらず、分子の運動エネルギーに速やかに変換されるのだから、このような条件下において放射平衡がなりたつとは考えづらい。しかも、地球の大気の99％は放射を行うことのできない赤外不活性分子で構成されている。
金星大気が高温である理由として、温室効果ガスが多いためとの説明がしばし見受けられる。しかし、基本的には金星大気が90気圧以上もの高圧下にあるため、大気の断熱圧縮による昇温効果と膨大な大気量が熱浴として働き、高温状態が保たれているものと考えられる。そもそも金星大気のCO2の存在量は地球大気の何十万倍もあり、同列に比較することは出来ない。
放射は温度を代表できるか
放射平衡モデルではすべてのエネルギーをいったん放射に代表させて計算を行う。しかし、そもそも放射はエネルギーの主要な散逸過程ではないので、放射平衡を仮定した温度勾配の見積もり自体に妥当性はない。
放射平衡ではシュテファン・ボルツマンの法則を用いて温度を放射に換算して計算を行う。しかし、大気分子はほとんど放射を行わないので、放射平衡を用いて大気温度の鉛直分布を近似することはできない。
シュテファン・ボルツマン則が成り立つのは地表ぐらいなもので、後は雲などの液体がどう評価できるかといったところだろうか。固体や液体はさまざまな量子状態をとることができ、状態密度が高いために、放射体として近似できる場合があるが、大気（気体分子）を放射体として近似することはできない。
それではマクロな視点ならば、大気も黒体（灰色モデル）として近似することはできるだろうか。確かに、分子衝突などにより、ある一定の割合で励起状態は存在する。しかし、衝突励起によるものでも、緩和過程は無放射失活により行われていることにかわりない。放射をほとんど行わない大気に、放射平衡を当てはめるには相当の無理があるだろう。
大気（に含まれる赤外活性分子）は赤外放射の吸収体として働くが、放射体として機能することはない。自然放射の速度定数と分子衝突により生じる消光の速度定数との関係から、大気の放射過程が観測されるのは、はるか大気上層においてであり、それは放射冷却とも密接に関係している。励起状態の緩和過程を考慮しない放射伝達方程式は無効である。
なぜ海は青いのか
地表の七割を占めるとも言われている海洋だが、それはシュテファン・ボルツマン則であらわされるような単純なものであろうか。海はなぜ青いのか。これは分光学的に説明すると、青色以外の光が吸収されてしまっているためとされている。とくに、水分子の倍音振動による吸収帯が可視光の赤色領域にもあるため、残りの光が散乱や反射などを経て、人の目に青色の光が入射される。
海はなぜ青いのか
WHY IS WATER BLUE?, Charles L. Braun and Sergei N. Smirnov, J. Chem. Edu., 70(8), 612(1993)
網膜にあるロドプシン中にあるレチナールは光により電子励起すると、cis-trans異性化により構造変化を起こし、その変化にともなうタンパク質のひずみが脳へ信号として伝わるとされている。色の質感（クオリア）を脳が認識するメカニズムは脳科学のテーマともなっているようだ（クオリア・マニフェスト）。
黒体放射の誤謬
一般に、「すべての物体はその温度に応じて赤外線を放出している」としばし言われている。この原理を利用したのがサーモグラフィーや放射温度計などである。しかし、全ての物体が放射を行っているわけではない。
たとえば、赤外不活性分子であるヘリウム原子を極低温にすると、放射を観測することはできなくなるだろう。その代わり、ボース＝アインシュタイン凝縮に基づき超流動とよばれる現象が起こるといわれいている。
電子のようなフェルミ粒子であっても、極低温下になるとクーパー対と呼ばれる状態になり、一種のボース粒子として扱うことができる。これを利用したのが超伝導である。代表的なボース粒子が光子である。このボース粒子とフェルミ粒子である電子（あるいは双極子モーメント）との相互作用を研究するのが光化学とも言えるだろう。
大気は放射平衡で近似できない
ジェームス・ハンセンはもともと金星大気の研究者であり（Pubs.GISS: Publications by James E. Hansen）、後に、アメリカ議会においてCO2の増加による地球温暖化が99％の確率で起きていると主張して一躍有名になった。そのときの証言に用いられたのが、温暖化のシミュレーションであった。
ハンセンが金星大気の研究を行った1960年代は、火星や金星などに向け探査機の打ち上げが始まった時期でもある。ハンセンは金星から放出されるマイクロ波を用いて地表温度を見積もり、金星が高温である理由をダストが大気の光学的厚さを増加させるためだと考えたようだ。彼はこれを「dust insulation model」と呼んでいる。しかし、高温である理由を光学的厚さのみに求める考え方は間違いである。放射平衡モデルの誤謬はこのころから蔓延していったのかもしれない。
The atmosphere and surface temperature of Venus: A dust insulation model., James E. Hansen et al., Astrophys. J., 150, 1139(1967)
温暖化のシミュレーションには、放射平衡という概念が欠かせずに出てくる。ハンセンも放射平衡を用いて金星大気の温度分布などのシミュレーションを行っていたようだ。しかし、ある程度、気圧が高くなると、エネルギーのやり取りは放射では行われなくなる。地表から放射される赤外線を吸収した分子は振動励起状態になる。
その励起状態の自然放射の寿命はミリ秒のオーダーであり、これよりも消光の速度定数が著しく大きければ、励起状態は放射を伴わずに失活し、その励起エネルギーは周囲の分子の運動エネルギーとして分配される。高圧大気下にあるほど再放射を行う確率は小さくなる。高圧下では分子衝突の頻度も大きくなる。つまり、消光の速度定数が著しく大きくなるのだ。90気圧以上もの高圧下にある金星大気ならば、なおさらのことだ。
観測技術の発展
温暖化研究の時代背景を時系列的に追うことで、当時の状況について考えてみたいと思う。大気温度のシミュレーションは1960年代ごろに始まり、CO2倍増シミュレーションなどもこのころに行われだした。1960年代といえば、調度アポロ計画が始まったころだ。レーザーが発明されたのも1960年代のことだ。
ニュートンは分光学の創始者でもあり、自分でレンズを磨き上げ、それを実験に用いたという。光学機器メーカーというと、日本では三鷹光器という大変に先駆的でユニークな会社がある。もう少し身近なところでいえば、パソコンに用いられるハードディスクのガラス基盤を作っているHOYAがある。
光の検出器にはカミオカンデで有名になった浜松ホトニクスがある。三鷹光器や浜松ホトニクスのような職人気質な会社がなかったら、小柴昌俊さんのノーベル物理学賞（2002年）につながることはなかっただろう。
科学の進歩は新しい装置の開発と密接にかかわっている。たとえば、タンパク質の構造解析のための質量分析法を可能にした田中耕一さんはノーベル化学賞（2002年）を受賞している。フェムト秒分光学を創始したエジプトのアハメッド・ズウェイルもノーベル化学賞（1999年）を受賞している。
光化学の理論分野では電子移動の理論でノーベル化学賞（1992年）を受賞したマーカスがいるが、それを平均自由行程過程と結びつけて拡張したのが日本の立矢正典である。電子移動の理論といってもきわめて単純なもので、ポテンシャルを放物線であらわすと、その始状態と終状態のポテンシャルの交点が活性化エネルギーとなる。そのため、状態間の自由エネルギー差が小さくなると、ある領域から活性化エネルギーが大きくなる。これを逆転領域と呼んでいる（酸化還元電位に基づいた旧来の電子移動の理論・リーム・ウェラー(Lehm-Weller)の式ではこれを説明できない）。
こんな単純な理論でも、光合成のメカニズムの解明などには欠かせないものになる。たとえば、マーカス理論には溶媒の重要性を示すパラメータに溶媒の再配向エネルギーなどがある。ちなみに、電気化学の分野では名著の部類に入る「電子移動の化学 − 電気化学入門」を記した電気化学・光化学の専門家に渡辺正さんがいる。渡辺さんは光合成の専門家でもあり、「これからの環境論」で温暖化論に対する疑問を呈している。分光学・光化学などの専門家でCO2温暖化説に疑問を呈す声は決して少なくない（分光学者たちの温暖化懐疑論）。
光合成に関しては、槌田敦さんのエントロピー的な見方からすれば、水分子の働き、とくに蒸散が重要な働きをすると言われているが、そのようなアプローチの研究は果たして行われているのだろうか。槌田さんの主張は、どれも本質を突いているため、何年後か、何十年後かには、誰かが手をつけることになるだろう。たとえば、大気汚染による温暖化は槌田さんがずっと前から指摘していたことだが、最近になってようやく、それを裏付ける研究が報告されてきている（水蒸気フィードバックと気候感度の妥当性）。
ちなみに、サハラ砂漠では緑化が進行しているらしい（Africans go back to the land as plants reclaim the desert）。これは単純にCO2の増加と結びつけて解釈もできるが、水分の乏しい砂漠において水がどのように働いているのか、大変に気になることだ。
日本の光化学の重鎮といえば又賀昇がいる。又賀さんは「遷移金属を含まない有機化合物が強磁性体になりうることを予想」し、ノーベル賞候補にも度々なっている。非指数関数的に減衰する蛍光寿命から、細胞膜のモデルである脂質二分子膜ベシクルの表面がフラクタル次元であることを示した研究もある。又賀先生は、溶媒緩和によるストークス・シフトを定式化したLippert-Matagaの式など、理論分野での貢献は計り知れないものがある。溶媒和を含めた分子間相互作用は有機合成の分野でも重要だ。
いまでも化学反応の多くは溶媒中で行われるが、それは溶媒カゴ中における衝突頻度が気相中とは比べ物にならないほど高くなり、反応が起きやすくなるからだ。これを反応場の効果として扱うことが多い。溶媒を熱浴や拡散場とみなせばエントロピー的な評価も行うことができるのだろうか。まだ私にはエントロピーを用いた考え方が身についていないので、ミクロな現象におけるエントロピーをいまいち理解していないが、大局的なものの見方というものを身に付けたいものである。
複雑な分子間相互作用
大気のシミュレーションでは雲の挙動や水蒸気の取り扱いが難しいといわれている。これは当たり前のことで、水分子の挙動はもっとも複雑な分子間相互作用の一つでもあり、今もその解明が盛んに行われている。たとえば、水の挙動を理論的アプローチにより研究をしている日本人に平田文男さんがいる。本来なら、シミュレーションはこのような基礎研究においてこそ活躍すべきである。
観測や実験をないがしろにする温暖化の研究は、軟弱な基盤の上に立つ砂上の楼閣に等しい。日本では大学の独立行政法人化などの影響を受け、企業との共同研究は盛んになったが、その代わり基礎研究は急速に廃れている。応用研究ばかりに夢中になっていると、そのうち、日本の基礎研究はずたずたに破壊されるだろう。いまや基礎研究は大企業の研究室でしかできないとまで言われるような始末だ。
アレニウスの呪縛
哲学者のカール・ポパーは著書「開かれた社会とその敵」の第一部の副タイトルに「プラトンの呪文」と名づけている。古典には学ぶことも多いが、それを鵜呑みにする弊害もまた大きい。
科学の分野でも、古典ともされる人たちの研究を覆すような発表は躊躇したりする傾向にあるのではないだろうか。CO2による温暖化の研究の先駆者にアレニウスがいる。彼の論文は100年以上も前のものだ。
"On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground",Svante Arrhenius, Philosophical Magazine and Journal of Science, 41, 237-276(1896)
ところで、タウンズによりレーザーの原理が提出されたとき、量子力学の大家であるボーアやフォン・ノイマンをして「それは不可能だ」とみなされたらしい（ガウスビームを閉じ込めるには？）。
ボーアやノイマンのような大天才であっても、初めて提出される理論を即座に咀嚼することは難しいようだ。「悪魔の頭脳」「火星人」とも称されたノイマンだが、気象学にコンピュータを持ち込んだ一人でもある。若い学者には過去の権威という悪魔退治を行う義務がある。科学の進歩は常に過去の偉人を乗り越えるところから出発する。道なき道を切り開いた先駆者には敬意を払うべきだが、その道を辿るだけでは何も発見することはできないだろう。
地球温暖化論に潜む歴史法則主義
ちなみに、ポパーの「開かれた社会とその敵」の第二部の副タイトルは「予言の大潮」である。ポパーが指摘した「歴史法則主義の貧困」は、いまや科学の分野でこそ蔓延している。
社会科学は趨勢を科学的な法則と見なす過ちを何度も犯してきた。社会実験の失敗は凄惨な人災となり人々に降りかかってくる。カール・ポパーはそれを「歴史法則主義の貧困」と呼び戒めている。一方、地球温暖化論は自然科学だから未来予測も可能かというと、ことはそう簡単ではない。
確かに、科学は目覚しい進歩を果たしたが、それでもまだ分かっていないことは山ほどある。マルクス主義や近代主義は、進歩主義というドグマにより大失敗を繰り返している。たとえ科学であっても、未来予測はあくまで慎重になされるべきなのは言うまでも無いことだ。進歩主義はいつも人間のおごりと隣りあわせだ。
カルト宗教になった地球温暖化論には、ポパー哲学による解毒が早急に必要ではなかろうか。残念ながら、ポパーの著作はどれも高額であり、一般の人が簡単に手を出せるようにはなっていない。良心的な出版社による文庫版を望みたいものだ。
大気化学の常識は光物理化学の非常識：温室効果ガスによる再放射の妥当性
無放射緩和過程を無視する大気化学のテキストにおける杜撰な説明
Daniel J. Jacobによる「Introduction to Atmospheric Chemistry」（Princeton University Press, 1999）という大気化学の入門書のテキストの内容がネットでも公開されている。第七章には温室効果の説明があったが、それは光物理化学的な視点からすると、著しく妥当性に欠ける記述がなされていた。
7.3.3 Interpretation of the terrestrial radiation spectrum
この記述は江守正多氏による温室効果の説明にも共通して見られるものだ（二酸化炭素の増加により温暖化する「証拠」）。しかし、いずれも光物理化学的には間違いである（温室効果ガスの分光学:励起状態ダイナミクス）。地表からの放射としては主に赤外線が放出されている。この赤外線（光子）を吸収した分子が、再び同じ波長の赤外線を放出する確率はきわめて小さい。
なぜなら、振動励起状態の寿命よりも、分子衝突による頻度の方がはるかに高いからだ。分子衝突が起こると、励起状態は放射を伴わずに基底状態へ失活する。この放射を伴わない励起状態の失活過程を無放射緩和過程といい、光化学の分野では重要な素過程として、いまも研究が行われている。
超高速で起こる無放射緩和過程により守られている核酸塩基
たとえば、アデニンのような核酸塩基の電子励起状態は、数百フェムト秒というものすごい速さで緩和することが知られている（Femtosecond fluorescence up-conversion spectroscopy of adenine and adenosine）(Implications for the Nonradiative Decay Mechanism )。
核酸塩基はオゾンによる紫外線の吸収帯とほぼ一致している。もし、オゾンがなければ、核酸塩基は紫外線により電子励起される。しかし、核酸塩基の励起状態が超高速で緩和するおかげで、有害な紫外線からDNAをある程度守る役目を担っているのではないかとも言われている。この無放射緩和過程のメカニズムはいまだによく分かっていないが、円錐交差（Conical Intersection）という励起状態と基底状態間の三次元のポテンシャル上の相互作用が重要ではないかとも考えられている（Conical Intersections Responsible）。
次世代ディスプレイとして注目されている有機ELの実用化を妨げているひとつの要因は、この無放射緩和過程による発光収率の低下があげられる。これは、有機ELに用いられる発光材料がイリジウム錯体などのりん光を用いた分子が多いためでもある。とくに赤色の発光材料はエネルギーギャップ則により、どうしても発光収率が落ちてしまうという欠点がある。
有機ELは有機分子であるがために時間とともに劣化してしまい、1万時間も満たない使用時間によって輝度が著しく減少するという欠点もあった（液晶の寿命は約5万時間）。最近はやりのLEDを用いた電球にもやはり発光材料に有機分子を用いたものも開発されてきている。（有機ELは日本だけの呼び方であり、外国ではOLEDとよぶ。原理的には電荷再結合により生じる励起子によって励起状態への遷移が起こる。）
温室効果ガスといえども無放射緩和過程と無関係というわけではない。むしろ重要な励起状態の失活過程として十分な吟味が行われなければ、それを温暖化のモデルのためにパラメータ化するなどということは事実上、不可能なことではないだろうか。分子論的なメカニズムを無視して、マクロな現象を説明することは出来ないはずだ。マクロな現象の裏には必ずミクロな現象による裏づけがなされているはずなのだから。
Daniel J. Jacobによる「Introduction to Atmospheric Chemistry」（Princeton University Press, 1999）という大気化学の入門書のテキストの内容がネットでも公開されている。第七章には温室効果の説明があったが、それは光物理化学的な視点からすると、著しく妥当性に欠ける記述がなされていた。
7.3.3 Interpretation of the terrestrial radiation spectrum
By contrast, in the strong CO2 absorption band at 15 μm, radiation emitted by the Earth's surface is absorbed by atmospheric CO2, and the radiation re-emitted by CO2 is absorbed again by CO2 in the atmospheric column.
対照的に、15μmの強いCO2吸収帯において、地表面によって放出される放射は大気のCO2によって吸収されます。そして、CO2によって再放出された放射は、大気柱中のCO2によって再び吸収されます。
この記述は江守正多氏による温室効果の説明にも共通して見られるものだ（二酸化炭素の増加により温暖化する「証拠」）。しかし、いずれも光物理化学的には間違いである（温室効果ガスの分光学:励起状態ダイナミクス）。地表からの放射としては主に赤外線が放出されている。この赤外線（光子）を吸収した分子が、再び同じ波長の赤外線を放出する確率はきわめて小さい。
なぜなら、振動励起状態の寿命よりも、分子衝突による頻度の方がはるかに高いからだ。分子衝突が起こると、励起状態は放射を伴わずに基底状態へ失活する。この放射を伴わない励起状態の失活過程を無放射緩和過程といい、光化学の分野では重要な素過程として、いまも研究が行われている。
超高速で起こる無放射緩和過程により守られている核酸塩基
たとえば、アデニンのような核酸塩基の電子励起状態は、数百フェムト秒というものすごい速さで緩和することが知られている（Femtosecond fluorescence up-conversion spectroscopy of adenine and adenosine）(Implications for the Nonradiative Decay Mechanism )。
核酸塩基はオゾンによる紫外線の吸収帯とほぼ一致している。もし、オゾンがなければ、核酸塩基は紫外線により電子励起される。しかし、核酸塩基の励起状態が超高速で緩和するおかげで、有害な紫外線からDNAをある程度守る役目を担っているのではないかとも言われている。この無放射緩和過程のメカニズムはいまだによく分かっていないが、円錐交差（Conical Intersection）という励起状態と基底状態間の三次元のポテンシャル上の相互作用が重要ではないかとも考えられている（Conical Intersections Responsible）。
次世代ディスプレイとして注目されている有機ELの実用化を妨げているひとつの要因は、この無放射緩和過程による発光収率の低下があげられる。これは、有機ELに用いられる発光材料がイリジウム錯体などのりん光を用いた分子が多いためでもある。とくに赤色の発光材料はエネルギーギャップ則により、どうしても発光収率が落ちてしまうという欠点がある。
有機ELは有機分子であるがために時間とともに劣化してしまい、1万時間も満たない使用時間によって輝度が著しく減少するという欠点もあった（液晶の寿命は約5万時間）。最近はやりのLEDを用いた電球にもやはり発光材料に有機分子を用いたものも開発されてきている。（有機ELは日本だけの呼び方であり、外国ではOLEDとよぶ。原理的には電荷再結合により生じる励起子によって励起状態への遷移が起こる。）
温室効果ガスといえども無放射緩和過程と無関係というわけではない。むしろ重要な励起状態の失活過程として十分な吟味が行われなければ、それを温暖化のモデルのためにパラメータ化するなどということは事実上、不可能なことではないだろうか。分子論的なメカニズムを無視して、マクロな現象を説明することは出来ないはずだ。マクロな現象の裏には必ずミクロな現象による裏づけがなされているはずなのだから。
分光学者たちの温暖化懐疑論
【お知らせ】マスコミに踊らされないためのホームページ開設
温暖化の問題に対するマスコミの伝える情報は必ずしも事実に基づいているわけではなく、偏った情報や、やたらとセンセーショナルなものが目立つ。そこで実際のところを知りたい人のために温暖化論を学ぶための資料を中心として入門者用のホームページを作った。
「マスコミに踊らされないための地球温暖化論入門」
上に記したホームページに紹介してある資料はマスコミが伝える情報と余りにも違うので違和感を感じる人も多いと思うが、いかにマスコミが本当のことを伝えていなかったということがよく分かるのではないかと思う。マスコミが垂れ流す「CO2悪玉説の神話」を信じることによって、善悪二元論による排除の論理に陥り「魔女狩り」や「エコファシズム」あるいは「温暖化対策としての安易な原発の推進」などといった方向へ傾いていくことは非常に危険なことだと思う。
分光学者たちの温暖化懐疑論
私は分光学を専攻していたので、分光学の視点から温暖化懐疑論を展開してきた(私が懐疑論者である理由 (地球温暖化論))。私の懐疑論者としてのアンテナは、どうしても分光学や光化学などの関係者の意見が気になるようだ。
「現代化学」の8月号(No. 437)を何気に手にとって見ると、そこには地球温暖化現象に学ぶ物理化学の基礎」という記事が掲載されていた。この記事は量子光化学を専門とする中田宗隆氏によって書かれたものだ。そこで中田氏は酸化による熱エネルギーとCO2が吸収する赤外線のエネルギーを比べている。
C + O2 → CO2 ΔH = -393.5kJ
CO2の代表的な吸収エネルギーを670cm-1とすると、
E=NAhν=8.0kJ
このように、CO2の排出時において燃焼で得られる反応熱の方が桁違いに大きい。中田氏は、「温室の中にドライアイスを置いて二酸化炭素を増やしただけでは、温室の温度は下がることはあっても上昇することはほとんどない」と指摘し、「疑問2 どうして、熱よりも二酸化炭素が温暖化現象の原因として注目されるのだろうか？」と読者に疑問を投げかけている。科学に自信のある方は是非、答えてほしいものだ。ちなみに、もうひとつの疑問はなぜ水蒸気が、温室効果ガスとして注目されていないのかということだ。
分光学者で温暖化におけるCO2悪玉説に疑問を呈す声は他にも上がっている。たとえば「地球温暖化―埋まってきたジグソーパズル」という温暖化に懐疑的な本を記した伊藤公紀氏も光技術を用いた化学センサーの研究者だという。彼の著書は太陽活動による気候への影響を学ぶための簡易的なレビューとして用いることが出来るだろう。CO2にばかり目が行くことが多いが、太陽活動についてどれだけの人が知っているだろう。
データの改竄で消された太陽活動の影響
過去の気候変動を過小評価するためにデータが改竄されていたことが発覚したホッケースティック論争では、マウンダー極小期における小氷期による気候変動が著しく過小評価されていた。この時期は太陽黒点が極端に少ない時期とも一致し、気候における太陽活動の重要性を示すものであった。
しかし、太陽活動の気候への影響を無視したい人たちにとっては「不都合な真実」であったのだろう。ホッケースティック曲線のようなデータの改竄がこれ以外にないことを望む。アル・ゴアのように、改竄発覚後も、ホッケースティック曲線を使い続けた不届き物もいるが、これにはあきれるしかない。
私が懐疑論者である理由(分光学的な違和感の表明)
海外でも分光学者による温暖化に懐疑的な意見を聞くことが出来る。たとえば、Jack Barrettは分光学的な実験結果から、CO2温暖化仮説におけるいくつかの疑問点（たとえば吸収の重なり）を挙げている。私も彼の論文などを参考にしたりして、ホームページ上で、「温室効果ガスの分光学:励起状態ダイナミクス」、「水蒸気フィードバックと気候感度の妥当性」と称していくつか論じてみた。
私が温暖化に対して懐疑論者である理由は、上記のホームページにその一端を記した。温暖化主流派の方からたまにコメントをいただくが、私の返信としては、今のところ、上記に記したホームページ上で述べたことをできれば読んでもらってからご意見を承りたい。
また、温暖化主流派の人には、温暖化対策として原発の推進は賛成か否か、少なくとも明らかにする必要があるのではないかと私は思う。私は政治やイデオロギーなどの思惑抜きで、分光学的な違和感から懐疑論者になっていった。
しかし、温暖化対策を語る上で原発推進の是非の問題に触れずにいることは出来ないとも思っている。原発には何一つメリットがないからだ。それにもかかわらず無闇に温暖化対策として原発を増設すればよいという風潮が蔓延している。そのことを分かっていて温暖化対策を推進しているのか是非聞いてみたいものだ。
温暖化の問題に対するマスコミの伝える情報は必ずしも事実に基づいているわけではなく、偏った情報や、やたらとセンセーショナルなものが目立つ。そこで実際のところを知りたい人のために温暖化論を学ぶための資料を中心として入門者用のホームページを作った。
「マスコミに踊らされないための地球温暖化論入門」
上に記したホームページに紹介してある資料はマスコミが伝える情報と余りにも違うので違和感を感じる人も多いと思うが、いかにマスコミが本当のことを伝えていなかったということがよく分かるのではないかと思う。マスコミが垂れ流す「CO2悪玉説の神話」を信じることによって、善悪二元論による排除の論理に陥り「魔女狩り」や「エコファシズム」あるいは「温暖化対策としての安易な原発の推進」などといった方向へ傾いていくことは非常に危険なことだと思う。
分光学者たちの温暖化懐疑論
私は分光学を専攻していたので、分光学の視点から温暖化懐疑論を展開してきた(私が懐疑論者である理由 (地球温暖化論))。私の懐疑論者としてのアンテナは、どうしても分光学や光化学などの関係者の意見が気になるようだ。
「現代化学」の8月号(No. 437)を何気に手にとって見ると、そこには地球温暖化現象に学ぶ物理化学の基礎」という記事が掲載されていた。この記事は量子光化学を専門とする中田宗隆氏によって書かれたものだ。そこで中田氏は酸化による熱エネルギーとCO2が吸収する赤外線のエネルギーを比べている。
C + O2 → CO2 ΔH = -393.5kJ
CO2の代表的な吸収エネルギーを670cm-1とすると、
E=NAhν=8.0kJ
このように、CO2の排出時において燃焼で得られる反応熱の方が桁違いに大きい。中田氏は、「温室の中にドライアイスを置いて二酸化炭素を増やしただけでは、温室の温度は下がることはあっても上昇することはほとんどない」と指摘し、「疑問2 どうして、熱よりも二酸化炭素が温暖化現象の原因として注目されるのだろうか？」と読者に疑問を投げかけている。科学に自信のある方は是非、答えてほしいものだ。ちなみに、もうひとつの疑問はなぜ水蒸気が、温室効果ガスとして注目されていないのかということだ。
分光学者で温暖化におけるCO2悪玉説に疑問を呈す声は他にも上がっている。たとえば「地球温暖化―埋まってきたジグソーパズル」という温暖化に懐疑的な本を記した伊藤公紀氏も光技術を用いた化学センサーの研究者だという。彼の著書は太陽活動による気候への影響を学ぶための簡易的なレビューとして用いることが出来るだろう。CO2にばかり目が行くことが多いが、太陽活動についてどれだけの人が知っているだろう。
データの改竄で消された太陽活動の影響
過去の気候変動を過小評価するためにデータが改竄されていたことが発覚したホッケースティック論争では、マウンダー極小期における小氷期による気候変動が著しく過小評価されていた。この時期は太陽黒点が極端に少ない時期とも一致し、気候における太陽活動の重要性を示すものであった。
しかし、太陽活動の気候への影響を無視したい人たちにとっては「不都合な真実」であったのだろう。ホッケースティック曲線のようなデータの改竄がこれ以外にないことを望む。アル・ゴアのように、改竄発覚後も、ホッケースティック曲線を使い続けた不届き物もいるが、これにはあきれるしかない。
私が懐疑論者である理由(分光学的な違和感の表明)
海外でも分光学者による温暖化に懐疑的な意見を聞くことが出来る。たとえば、Jack Barrettは分光学的な実験結果から、CO2温暖化仮説におけるいくつかの疑問点（たとえば吸収の重なり）を挙げている。私も彼の論文などを参考にしたりして、ホームページ上で、「温室効果ガスの分光学:励起状態ダイナミクス」、「水蒸気フィードバックと気候感度の妥当性」と称していくつか論じてみた。
私が温暖化に対して懐疑論者である理由は、上記のホームページにその一端を記した。温暖化主流派の方からたまにコメントをいただくが、私の返信としては、今のところ、上記に記したホームページ上で述べたことをできれば読んでもらってからご意見を承りたい。
また、温暖化主流派の人には、温暖化対策として原発の推進は賛成か否か、少なくとも明らかにする必要があるのではないかと私は思う。私は政治やイデオロギーなどの思惑抜きで、分光学的な違和感から懐疑論者になっていった。
しかし、温暖化対策を語る上で原発推進の是非の問題に触れずにいることは出来ないとも思っている。原発には何一つメリットがないからだ。それにもかかわらず無闇に温暖化対策として原発を増設すればよいという風潮が蔓延している。そのことを分かっていて温暖化対策を推進しているのか是非聞いてみたいものだ。
ああすればこうなる
無謬性の神話に包まれた科学
久しぶりに「バカの壁」をパラパラとめくっていると、温暖化に対する官僚の態度で気になる記述があった。これを読むと科学を盲信することの危険性について官僚たちが全く考えていないことがよく分かる。ペットボトル行政の誤りなどに対しても、それを絶対に認めようとしないが、そこには組織の体質そのものに致命的な欠陥があるのかもしれない。
養老 孟司「バカの壁」より（改行は任意）
科学妄信時代と疑似科学の隆盛
現代社会には、科学に対する無防備な信頼が形成される土壌がある。現代では科学的であることがものごとを決めるときの絶対的な判断基準になることが少なくない。しかし、科学を過信しずぎることは余りにも危険なことだ。科学は絶対の真理ではないのだから。むしろ、間違いを認めることこそが科学たるゆえんでもある。官僚や役人のように「無謬性の神話」など科学には必要ないのだ。
カール・ポパーは科学と疑似科学の線引きに反証可能性を提唱している。当たり前の事だが科学は間違えることもあるのだ。科学がおかした過ちは、優生学にルイセンコ学説、ノーベル賞を受賞したロボトミー手術など枚挙に暇がない。
私なりにポパーの哲学を解釈すると、科学はトライ・アンド・エラーによってなりたっているということだ。トライ・アンド・エラーは、ポパーの著書名『推測と反駁』からも見てとれるし、彼の提唱するピースミール社会工学にもその思想の一端をうかがうことが出来る。
科学を絶対的なものと信じたときから、それは宗教となり、イデオロギーとなる。科学は価値中立だが、宗教やイデオロギーは人の主観や価値判断といったもから決して自由にはなれない。だからこそ、宗教は人の主観や価値観を擁護するための砦ともなる。カルトに対して私は強い警戒感を抱くが、宗教自体を否定することはしない。しかし、政治が介入したり、絶対的なイデオロギーに転じてしまった科学は、早晩、疑似科学化し、災いを招くことになるだろう。
すでに温暖化対策と称してバイオマス燃料の開発を推し進めた結果、穀物価格が暴騰し、発展途上国の飢餓や貧困といった形でしわ寄せが出ている。温暖化の被害は途上国ほどひどくなるとも言われているが、彼らを救う気など全くなかったことがこの事例だけでもよくわかる。これでは今の温暖化対策は飢餓を加速させるためにやっているとしか思えない。
国策「コーンラッシュ」 あおりで穀物価格急騰 飢餓人口４億人増えるう予測も
バイオ燃料が地球にやさしいというのは大ウソ
温暖化対策を推進するものたちにとって、温暖化対策が与える負の側面については余りにも無頓着過ぎはしないだろうか。コペンハーゲン合意のような厚生経済学の観点から言えば、温暖化対策の優先順位は下位になり、途上国に対する医療やその他の政策が重要となる。当たり前のことだが、お金は有限である。その使い道は限られている。温暖化対策に回した分のしわ寄せが、どこかででるのは必然のことだ。
久しぶりに「バカの壁」をパラパラとめくっていると、温暖化に対する官僚の態度で気になる記述があった。これを読むと科学を盲信することの危険性について官僚たちが全く考えていないことがよく分かる。ペットボトル行政の誤りなどに対しても、それを絶対に認めようとしないが、そこには組織の体質そのものに致命的な欠陥があるのかもしれない。
養老 孟司「バカの壁」より（改行は任意）
最近、私は林野庁と環境省の懇談会に出席しました。そこでは、日本が京都議定書を実行するにあたっての方策、予算を獲得して、林に手を入れていくこと等々が話し合われた。そこで出された答申の書き出しは、「CO2増加による地球温暖化によって次のようなことが起こる」となっていました。私は「これは"CO2増加によると推測される"という風に書き直してください」と注文をつけた。するとたちまち官僚から反論があった。「国際会議で世界の科学者の八割が、炭酸ガスが原因だと認めています」と言う。しかし、科学は多数決ではないのです。
「あなたがそう考えることが私は心配だ」と私は言いました。おそらく行政がこんなに大規模に一つの科学的推論を採用して、それに基づいて何かをする、というのはこれが初めてではないかと思う。その際に、後で実はその推論が間違っていたとなった時に、非常に問題が起こる可能性があるからです。
特に官庁と言うのは、一度何かを採択するとそれを頑として変えない性質を持っているところです。だから簡単に「科学的推論」を真理だと決め付けてしまうのは怖い。
…（中略）…
ただし、それは推論であって、真理ではない、ということが大切なのです。なぜこの点にこだわるかといえば、温暖化の問題の他にも、今後、行政に科学そのものが関わっていくことが多くなる可能性がある。その時に科学を絶対的なものだという風に盲信すると危ない結果を招く危険性があるのです。
付け加えれば、科学はイデオロギーでもありません。イデオロギーは常にその内部では１００％ですが、科学がそうである必要はないのです。
科学妄信時代と疑似科学の隆盛
現代社会には、科学に対する無防備な信頼が形成される土壌がある。現代では科学的であることがものごとを決めるときの絶対的な判断基準になることが少なくない。しかし、科学を過信しずぎることは余りにも危険なことだ。科学は絶対の真理ではないのだから。むしろ、間違いを認めることこそが科学たるゆえんでもある。官僚や役人のように「無謬性の神話」など科学には必要ないのだ。
カール・ポパーは科学と疑似科学の線引きに反証可能性を提唱している。当たり前の事だが科学は間違えることもあるのだ。科学がおかした過ちは、優生学にルイセンコ学説、ノーベル賞を受賞したロボトミー手術など枚挙に暇がない。
私なりにポパーの哲学を解釈すると、科学はトライ・アンド・エラーによってなりたっているということだ。トライ・アンド・エラーは、ポパーの著書名『推測と反駁』からも見てとれるし、彼の提唱するピースミール社会工学にもその思想の一端をうかがうことが出来る。
科学を絶対的なものと信じたときから、それは宗教となり、イデオロギーとなる。科学は価値中立だが、宗教やイデオロギーは人の主観や価値判断といったもから決して自由にはなれない。だからこそ、宗教は人の主観や価値観を擁護するための砦ともなる。カルトに対して私は強い警戒感を抱くが、宗教自体を否定することはしない。しかし、政治が介入したり、絶対的なイデオロギーに転じてしまった科学は、早晩、疑似科学化し、災いを招くことになるだろう。
すでに温暖化対策と称してバイオマス燃料の開発を推し進めた結果、穀物価格が暴騰し、発展途上国の飢餓や貧困といった形でしわ寄せが出ている。温暖化の被害は途上国ほどひどくなるとも言われているが、彼らを救う気など全くなかったことがこの事例だけでもよくわかる。これでは今の温暖化対策は飢餓を加速させるためにやっているとしか思えない。
国策「コーンラッシュ」 あおりで穀物価格急騰 飢餓人口４億人増えるう予測も
バイオ燃料が地球にやさしいというのは大ウソ
温暖化対策を推進するものたちにとって、温暖化対策が与える負の側面については余りにも無頓着過ぎはしないだろうか。コペンハーゲン合意のような厚生経済学の観点から言えば、温暖化対策の優先順位は下位になり、途上国に対する医療やその他の政策が重要となる。当たり前のことだが、お金は有限である。その使い道は限られている。温暖化対策に回した分のしわ寄せが、どこかででるのは必然のことだ。
