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関連講座 NO.13 理数が発達したのはいつ

身の回りにある現象で、知ってるけど、うまく説明できない。考えると、よく分からない。
こんな「?」を、博い知識を有している学園長が歴史や文学なども交えながら、小学生から理解できるように面白く、そして分かりやすくお話してくれています。
それを、生徒たち(元気学園大学生チームがメインとなって)が、文章にして、絵や図の解説をつけました。

NO.13 理数が発達したのはいつ

ほとんどの人は、高校で数学をやるね。
大学の勉強は、行く人・行かない人がいるから人それぞれだけど、高校の勉強はほとんどの人が知っている。
理科には、物理・化学・生物がある。物理・科学は、難しそうだからと敬遠してる人も多いんじゃないかな。
では、これらの学校で習う事って、いつ頃見つかったことなのかわかるかな?
これは、100年前のものもあるし、20年前のものもある。ものによっては1000年前なんてものもあるよ。


最初に、数学について説明しよう。
中学の数学では、三角形の合同・相似や、幾何学(錯角・平行線は交わらない)、体積・面積の計算、ピタゴラスの定理や、一次方程式等を習うね。
高校では、因数分解、二次方程式、座標(x軸・y軸)、円錐曲線、微分・積分、三角関数や、順列、組み合わせ、確率などを習う。
円錐曲線というのは、放物線や、楕円、円、双曲線のこと。
円錐をいろいろな角度から切ると、放物線の形になったり、楕円になったり、円になったりするからだよ。
まず、中学の数学。
これは、今から2500〜2000年前、ギリシャ人はもうピタゴラスの定理までわかっていて、一次方程式もかなりの所まで行っていた。
『ピタゴラスの定理』のピタゴラスはギリシャ人。幾何学も『ユークリッド幾何学』といい、ギリシャ人の名前をとったもの。
2500〜2000年前といえば、日本はまだ縄文式土器の時代。稲作も始まっていません。次に、高校の数学。
因数分解・方程式は、1500〜1000年前、アラビアの時代に見つかった。
円錐曲線については、2000年前にギリシャで見つかっている。


ギリシャの時代の次は、何の時代でしょう。
ローマの前に、アレクサンダー大王が活躍した、ヘレニズムの時代がある。
大王は、遠いところで戦争をして、いろいろな場所に王朝を作った。
この頃学問の中心になっていたのは、ギリシャのアテネ、そしてエジプトのナイル川流域にあるアレクサンドリア。
アテネでは、アカデミアという学校が中心となり研究を行っていた。
アレクサンドリアでは、ムセイオンというところで、星の観測や学問が行われた。
博物館のことを、英語で何というか知っているかな?そう、museum(ミュージアム)。 これは、このムセイオンが語源。

ヘレニズムの時代の後、ローマが西ヨーロッパを統一した。
ローマはとても大きな国。だけど、学問はあまり発展しなかった。
ローマ人は、自分ではあまり勉強せず、全部ギリシャ人に任せっきりにしていたらしい。
その後北の方から、ゲルマン民族などの異民族が侵入した。
この時、西ローマはすぐに滅びてしまったけれど、東ローマはもっと続いた。
学問は東ローマに保存されたのだけど、そのまま忘れられてしまった。


ヴェネツィアというイタリアの街がある。
ここは、今は観光地として人気のある場所だね。けれど、もともとは、異民族に攻められ海を渡った人々が避難した場所。
異民族は馬に乗っていたから、海の向こうまでは攻められない。
ここは、ガラス細工や刺繍など、島ぐるみで同じ工芸品を作っているところもある。
東ローマの首都はコンスタンティノープル(現在のトルコ・イスタンブール)。一度忘れ去られてしまった学問だけれど、ここからまた発展していく。
学問はアラビアにも伝わり発展した。皆が普段使っている12345…という数字はアラビア数字とも言うね。


微分・積分は、いつ頃見つかったのだろう。
この考えを、最初に思いついたのはニュートン。
加速度・速度・動いた距離の関係。
例えば、分速20mで10分走ると、200m進む計算になる。
これは微分・積分の考え方。小学校の算数で習うかな?
17世紀に考え出したといわれている。日本は、江戸時代の初めぐらい。 同じ時期に、微分・積分を論文に書いた人がいる。
ドイツのライプニッツという数学者で、ニュートンと、微分・積分発見に関する論争を行っている。
実は日本でも、関孝和という人が、微分・積分を発見している。
当時、日本の数学というのは、神社の鳥居などに問題をかけておいて、周りの人々に考えさせていたらしい。
では最近の数学の発展はどうなのだろう。
実は、2500年前〜200年前の間にほとんど発見されてしまっていて、新しい物はもうなかなか見つからない。
最近、コンピュータが発達して、計算はとても速くなった。
けれど、だから数学が進んだ、と言うわけではないんだよ。


次は理科。まずは、物理から説明しよう。
光学・力学などを物理という。
この物理が考えられるようになったのはいつ頃だろう?
これは、16世紀、ガリレオ・ガリレイが望遠鏡を発明したのが始まり。
日本は戦国〜江戸時代初期くらいです。
この望遠鏡は、発明したのはガリレオだけど、原理を考え出したのは、実はオランダの眼鏡屋さん。
眼鏡の老眼鏡は、凸レンズという、真ん中がふくらんだレンズ。近眼の眼鏡は、凹レンズという、真ん中がへこんだレンズで出来ている。
ある日、凹レンズと凸レンズを磨いて、たまたま並べて机に置いておいた。そして、ふと横から除いてみると、不思議なことに、ずっと遠くにあるはずの教会が、近くにあるように見える。
魔法のようだ!と、眼鏡屋さんはびっくり仰天。そして、その噂はたちまち広まった。
これを聞いたガリレオが、その原理を利用して望遠鏡を作った、と言うこと。


この望遠鏡によって、ガリレオは、月の表面に凸凹があること、木星・土星にはさらに惑星があること、太陽には黒点があること、望遠鏡を使うと見える星が何倍にも成る、ということを発見した。
そして、星の観測を続けていくうちに、「どう考えても、天動説より地動説の方が自然だ」と考えるようになった。
例えば、自分が歩いて、周りの景色が変っていく。この時、自分は止まっていて、地面の方が動いて居るんだ、という考え方も出来る訳です。でも、自分が動いていると考えた方が遙かにわかりやすい。
けれども、地動説を唱えたガリレオは、宗教裁判にかけられ、「地動説を捨てろ!」と迫られ、結局諦めてしまいました。そして、「それでも地球は動いている」と、言ったと伝えられている。有名な話だね。
この地動説は、ガリレオよりも昔に分かっていた人がいます。
コペルニクス?…いいえ、じつはもっと昔、ギリシャ人は、太陽が中心で地球はその周りを回っている、と考えていたそうです。


この地動説を、理論的に証明したのがニュートン。
ニュートンの行ったことは、望遠鏡を改良したほか、万有引力を発見したこと、運動の法則を発見したことなどがある。
物理学においては、ニュートンは素晴らしい功績を残している。
しかし、化学においては、あまりわからなかったらしい。
彼は造幣局の長官だったのだけれど、錬金術の研究を盛んに行っていたらしい。
鉛などの安価な金属を、金に変えることが出来たら、お得だよね。
結局錬金術は成功しなかったのだけれど、こういう実験を下に化学が発展していった。化学は、物理学よりも新しい。
生物は、これらよりももっと新しい。
どんどん新しいことが発見されていて、昔の教科書と今の教科書を比べてみると、全然違う内容になっている。

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