Maxwell

[14]マックスウエル -自然におけるアナロジー-

イギリスの物理学者。１８３１年１１月１３日、スコットランドのエジンバラ生。電磁場の理論における基礎方程式、いわゆるマックスウエル方程式を発見するとともに、それに基づいて「電磁波」の存在を理論的に予言。物理学に画期的な貢献。また、気体分子運動論や色覚の理論などでも決定的な貢献。ニュートンとともに物理学史上に輝く巨星。父は弁護士であり資産家。８才で母と死別。生涯を通じて父に愛着。湖と丘に囲まれた地で育ち、川遊びにふけった幼年時代。成人の後もたびたび帰って過ごす。エジンバラ・アカデミーの学校に入学するが、臆病で内向的な性格もあって都会の学校になじめず、田舎くさい服装や振るまいから「うすのろ」のニックネーム。一方、はやくから数学の能力に秀でており、父の勧めで、エジンバラの優れた科学サークルへ参加。実際、１４才で「卵形曲線の書き方」という論文を発表。少年の書いたものだとは誰も信じなかった。エジンバラ大学に３年在学し、１９才までに２つの論文をエジンバラ王立協会へ提出。１８５０年秋、ケンブリッジ大学ピーターハウス学寮へ進学。当時、有能な数学者たちが集まっていた。まもなく、奨学金を貰うためにトリニテイー・カレッジへ。１８５４年優秀な成績で卒業。１８５６年アバデイーンのマーシャル・カレッジの自然哲学教授に。そこからなら、エジンバラの父のところに行って長時間過ごせると期待したが、その前に父が死去。４年後、キングス・カレッジと統合してエジンバラ大学ができることになり、準職員だったので、失職。ロンドンのキングス・カレッジの教授に。５年間在職。最も充実した時期。電磁気学や分子運動論の研究を発表。１８６５年体に疲れを感じて退職。エジンバラに戻り、静かな田舎暮らしを楽しみながら論文執筆。時々、卒業試験官としてケンブリッジへ。１８７１年、乞われて最初のキャベンデイッシュ教授に。キャベンデイッシュ研究所の設立に尽力。その後、死の数週間前までの５年間、キャベンデイッシュの原稿整理に携わり、ケンブリッジ大学出版局から「ヘンリー・キャベンデイッシュの電気学研究」を出版。貴族であると同時に天才物理学者でもあったキャベンデイッシュの偉大な業績を世に紹介、その名声を不動のものとした。１８７９年１１月５日、母と同じく癌により４８才で没。 マックスウエルの打ち立てた「電磁場の理論」は、粒子を基本物質と考えるニュートン力学に対して、場を基本物質と考える革命的な着想によって見い出されたものでした。ところで、そのような着想は一体どこから生まれたものなのでしょうか？ マックスウエルは、その数学的な才能もさることながら、物理的な想像力にも優れていました。実際、ファラデーの提案した電磁誘導の法則の意味をすぐに理解し、それに数学的な表現を与えることができました。マックスウエルの思考方法でとりわけ優れていたのは、アナロジー（類推）を用いて思考を進めるということでした。１８５６年に出された「自然におけるアナロジー」という論文では、そのような思考方法を公にしています。 方法は明解で、全く異なった物理学の問題の間に、数学的な相似性を見つけ出すというものです。つまり、１つの理論構造を数学的な参照枠として捉え直し、その適用範囲を可能なかぎり押し広げて自然現象の理解に適用しようというもので、自然を「構造」として捉えようとする、ある意味ではたいへん現代的なアプローチとなっています。 電磁場の理論の発見との関連でいうと、流体力学との形式的なアナロジーがキーポイントです。たとえば、磁力線と流線のアナロジーです。また、磁場と渦とのアナロジーから、電流と磁場の関係を導いています。ここでは、現象の裏に横たわる数学的構造こそが、物理を理解するときの本質を司っていることがわかります。 結局、マックスウエルその人のなかで、優れた数学的な才能と実際の自然現象から決して遊離しない強固な現実感覚とがうまくバランスし、まさに両者の絶妙なバランスによってこそ、この世紀の画期的な発見が導かれたと言えるでしょう。ゆったりした自然のなかでたっぷり遊んで育ったことや大好きな父の勧めで優れた科学サークルへ参加したことは、そのような人格の形成に本質的な役割を果たしているように思われます。