科学実験の美的価値

今日の科学実験装置は複雑であり、無数の研究者が大量のデータに対して統計分析を行っており、科学研究には集合知が盛り込まれています。一般の人々の科学に対する理解という点では、初期の伝統的な科学実験はより単純で、実証も容易でした。しかし、過去も現在も、科学実験は視覚的な経験という点だけでなく、世界を理解するという点でも美的価値を持っています。

ミレーナ・イワノバ（ケンブリッジ大学科学史・哲学学部）

コンピレーション |ビンマ

人々は科学理論の美しさや優雅さが重要だと考えがちですが、実験研究における装置設計の洗練性は無視しがちです。実験デザインの美しさも注目に値します。

人々は、周囲の世界を理解し、変化させるために、理論、モデル、実験などの科学を創造し、それらはしばしば楽しいものや美しいものとして賞賛されます。

アインシュタインの相対性理論やダーウィンの進化論などの科学理論から、電子の発見、DNAの複製、白色光の分散などの科学実験に至るまで、科学的発見は世界の真実を明らかにしたとして賞賛されるだけでなく、科学的発見のプロセスも美しく、簡潔で精巧であるため賞賛されています。

人々が芸術家の想像力と新しいものを生み出す才能を称賛するのと同じように、人々は科学者の芸術的創造的才能を称賛すると同時に、科学の美的価値を称賛します。実験科学には魅力的な芸術的空間もありますが、見過ごされがちです。以下で説明するように、科学的実験は芸術として評価することができます。これらは芸術作品と並んで公共の風景となり、私たちの美的体験を呼び起こすものとなるのです。

有名な科学実験の美学

実験科学の起源を振り返ると、17 世紀の自然哲学者が科学実験を公開した時点で、実験科学はすでに芸術として位置づけられていました。自然を明らかにしたり、自然に介入したりする行為としての実験科学は、1620 年に出版された『ノヴム・オルガヌム』以来記録されており、その中でフランシス・ベーコンは、世界についての仮説を形成し、仮説の正しさを検証する上で実験が重要な貢献を果たすことを強調しました。

実験は科学的研究の経験的方法の中核となった。自然哲学者たちは、新たな実験器具と絶え間ない試行と反復の助けを借りて、長い間未踏だった領域を探索し、世界の未知のものを既知のものに変えることができました。この時期、学者たちは新しく発明された空気ポンプを使って真空を研究しました。ニュートンはプリズムを使って自然光を分解しました。光学機器やレンズの進歩により新しい機器の開発が促進され、科学者は研究をさらに進めることが可能になりました。突然、これらの実験は、新しい発明と、それによってもたらされた発見を理解するための鍵となりました。

ジョセフ・ライトの空気ポンプを使った鳥の実験、1768年

ジョセフ・ライト（ダービーシャーのジョセフ・ライトとも呼ばれる）の有名な絵画「空気ポンプを使った鳥の実験」は、実験自体のパフォーマンスアート的な性質と、実験が鑑賞者の美的反応を引き起こすことができる豊かな多様性を鮮やかに表現しています。絵の中央には実験オペレーターがいますが、彼はむしろパフォーマーのようなものです。彼は、観客に実験そのものを見せるだけでなく、雰囲気をコントロールしたり、観客の感情を煽ったり、人々の畏怖を誘発したり、これはエンターテイメントであると感じさせたりといった役割も担っています。シリンダー内の空気がエアポンプによってゆっくりと排出され、不運な鳥は死んでいく様子が映し出され、この謎がもたらす魅了、畏怖、喜び、恐怖など、観客の豊かな表情が生き生きと映し出されました。英国の化学者ジョセフ・プリーストリーはかつて、これらの経験は現象を一般大衆に示すという目的を超えたものであることを明らかにした。彼は電流実験後の全員の反応をメモに記録した。彼の説明によれば、「それはとても楽しい光景だった」とのことで、観客は畏敬の念、興奮、そして喜びを感じたという。

これらの科学実験の非常に重要な点は、観客が結果をすぐに見て変化を感じることができる実証的な性質です。エアポンプの実験を例にとると、観客はエアポンプの作用によるガスの減少の結果を直感的に見ることができます。これは演劇鑑賞に似ており、観客に直感的な感情を呼び起こし、感謝の気持ちを伝えることができます。注目すべきは、この時代における科学実験の美的価値は容易に理解できること、つまり、ニュートンの手にあるプリズムが人々に美しい虹をもたらすように、実験には視覚的な喜びをもたらす力があることである。しかし、これらの特徴は伝統的な実験に特有のものであり、現代の実験でも評価できるのでしょうか?

現代科学実験における美学

科学実験は何世紀にもわたって劇的に変化してきましたが、歴史上、今日でも記憶に残る素晴らしい実験が数多く存在します。ピッチドロップ実験は良い例です。これはおそらく歴史上最も長い実験です。ピッチドロップの設計者は、クイーンズランド大学物理学部のトーマス・パーネル氏です。彼は、高粘性流体の特性を示すために、ピッチを透明なガラスの漏斗に入れました。一見固体のように見えるアスファルトは、実際には液体です。この実験は1927年から行われており、これまでに計9回の投下が行われており、最新の投下は2014年4月であり、10回目の投下は2020年代に行われると予想されている。[1]この実験の設計には、実験装置のシンプルさ、人々にもたらす視覚的な喜び、公共の場に設置できる利便性など、初期の実験の特徴が数多く取り入れられています。表現したい内容を簡単に表示できるため、デザインの優雅さを高く評価しながら、人々の熱意を簡単に喚起し、参加を増やすことができます。

クイーンズランド大学でのアスファルト滴下実験は、アスファルトの粘度を実証するために実施されました。

ピッチドリップ実験にはロンドン王立協会の初期の実験の痕跡が数多く残っていますが、それでも今日の科学実験からは程遠いものです。現在、実験装置はますます複雑化しており、一般に公開することが以前よりも難しくなってきているようです。欧州原子核研究機構（CERN）の大型ハドロン衝突型加速器などの一部の大規模実験装置は極めて複雑な装置であり、何千人もの科学者の共同作業の成果です。実施する実験は国境を越えており、実験結果を得るには長期にわたる複雑な計算が大量に必要となる。

現代の科学実験と比較すると、初期の科学は非常に単純で、実験結果はすぐに観察できました。たとえば、真空ポンプの実験では、人々は真空の効果をすぐに見ることができました。しかし、現代の科学実験にはこの即時性が欠けています。科学者が特定の「物質」が検出されたかどうかの結論を発表する前に、大型ハドロン衝突型加速器での実験の測定結果はまず統計分析プロセスを経なければならない。ヒッグス粒子の発見もまた、長い分析と検討のプロセスを経た。

それでは、現代の実験には美的に心地よいものは何もないと言えるのでしょうか?逆に、これらの実験は複雑すぎて、それを得るまでのプロセスが少し遅いとしても、人々に視覚的な美しさをもたらすことができます。欧州原子核研究機構では、訪問者は作業プロセスの壮大さと複雑さを間近で体験することができます。訪問中、彼らはまた、このような大規模な設計はもはや個人の努力だけで達成できるものではないことに気づくでしょう。多くの人々の知恵と協力が必要です。表面的にはインスタレーションですが、実際はグループの創造性を凝縮したものです。

美しさの重要性

私たちが評価する実験の美しさは多岐にわたります。それは、実験設計の背後にある創造的思考、実験プロセス設計の合理性、または実験結果の優雅さと美しさである可能性があります。プリズムの後ろの虹や顕微鏡の下の結晶など、実験結果自体は非常に美しいものになります。もちろん、実験装置や実験プロセス自体にも美しさの要素が含まれることがあります。実験における美しさには、審美的な能力を備えた目が必要です。

実験が世間の注目を集めると、人々は実験そのものの魅力に惹かれた後、その実験の目的やその目標を達成する方法についてさらに詳しく知りたいと思うようになります。

したがって、表面的な視覚的な魅力は、私たちが実験に注目し、実験に参加し、より深い美しさを発見するように誘います。この美しさは、実験の設計や実験の意味を深く理解することで生まれ、それによって世界に対する理解が深まります。実験の美的価値を生み出すのは、実験設計と意味の相互作用であると私は考えています。しかし、実験の最初の視覚体験が人々の注意を刺激し、実験への参加を促す上で非常に重要な役割を果たすことを見逃さないでください。

参考文献

[1] ピッチドロップ実験 - クイーンズランド大学数学物理学部 (uq.edu.au)

ミレーナ・イワノワ、実験の美しさが重要

オリジナルリンク:
https://iai.tv/articles/the-beauty-of-experiments-matters-auid-2038

特別なヒント

1. 「Fanpu」WeChatパブリックアカウントのメニューの下部にある「特集コラム」に移動して、さまざまなトピックに関する人気の科学記事シリーズを読んでください。

2. 「Fanpu」では月別に記事を検索する機能を提供しています。公式アカウントをフォローし、「1903」などの4桁の年+月を返信すると、2019年3月の記事インデックスなどが表示されます。

著作権に関する声明: 個人がこの記事を転送することは歓迎しますが、いかなる形式のメディアや組織も許可なくこの記事を転載または抜粋することは許可されていません。転載許可については、「Fanpu」WeChatパブリックアカウントの舞台裏までお問い合わせください。