ルネ・デカルトの『気象学』の構成と主張

1637年に出版されたデカルト『方法序説』には、付随する三つの随筆として『光学（La Dioptrique）』『気象学（Les Météores）』『幾何学（La Géométrie）』が含まれるgalileo.ou.eduplato.stanford.edu。うち『気象学』では、**雲・雨・雪・風・雷・地震・鉱物など、いわゆる「気象学的現象」**の機械論的な説明が試みられたgalileo.ou.educambridge.org。例えば、虹の光学や屈折の法則を丁寧に論じ、従来のアリストテレス的自然学を置き換える意欲を示しているgalileo.ou.eduplato.stanford.edu。デカルト自身はこれらの研究を通じて、経験的観察と数学的思考を統合する方法を志向したことがうかがえ、いわば視覚（観察）と理性（幾何学）的説明の融合が図られていた。

本論文ではまず『気象学』の全体構成と主張を整理し、続いてアリストテレスの『気象論』との比較からデカルト的自然観への近代的転回を考察する。さらに、デカルトの雪の結晶観察、虹・屈折に関する考察、空気・流体に対する哲学的視座を詳述し、そこに著者自身の体験や現代科学の知見を織り交ぜながら、自然哲学としての意味を探求する。最後に、『気象学』の意義を「自然の幾何学化」「視覚と理性の統合」「近代科学の萌芽」という観点から再評価する。

『気象学』の構成と基本的仮定

デカルトは1629年頃から『気象学』の執筆に着手し、太陽の幻日（パラヘリヤ）の観察から着想を得て説明を試みた。そこから虹、雨、雪、風など順次取り上げ、風雨や雪の結晶の生成など多岐にわたる現象を議論しているcambridge.org。各論の基礎には、デカルトが「仮定」あるいはsuppositions（想定）と呼ぶ幾つかの前提がある。たとえば、「元素間の質的差異はすべて粒子の形状・大きさ・運動の違いに還元される」「真空は存在せず、粒子間の空間はすべて極めて稀薄な『微細物質（subtle matter）』で満たされている」という仮定であるcambridge.org。後者の仮定は、いわゆる宇宙プラーナ理論に通じ、空間は常に物質で満たされており「空虚」なるものは不可能とされる見解に他ならないcambridge.orgiep.utm.edu。

具体的な議論内容を概観すると、まず虹・光学現象を光学実験（虹尺やプリズム）によって説明し（第八節参照）、ついで雲や雨の生成、風の原因、雪の結晶の形成、雷雨や地震のメカニズム、さらに地下の鉱物・塩類に至るまで自然界の様々な現象を機械論的に扱っている。いずれの場合も、観察と幾何学的推論を組み合わせて原因を明らかにすることが試みられている。たとえば『気象学』末尾では、虹の色の原因として「一次虹は入射光が水滴内で二度屈折し一度反射した光線が眼に届くために生じ、二次虹は同様に二度屈折二度反射した光線によって生じる」と結論づけているplato.stanford.edu。これは後年の光学的検証で修正された結果ではあるが、当時としては屈折の幾何学的処理に基づく大胆な説明であった。

アリストテレス『気象論』との対比と近代的転回

デカルト以前の中世・ルネサンス期の「気象学」は、多くがアリストテレスの考え方に依拠していた。アリストテレス『気象論』では、水・空気・火・地といった元素が基本とされ、それらの質的性質（温性・冷性・湿性・乾性）の組み合わせで天候現象を説明する伝統的な自然学が展開された。一方デカルトは、『気象学』序文で実体（質料）と形式（形相）や目的論を否定し、「部分の配置と運動」から因果を論じる方法を採ったiep.utm.edu。すなわち、アリストテレス的な「本質」概念や目的因（テロス）を捨て去り、自然現象を幾何学的・機械論的原理によって説明しようとしたのであるiep.utm.edu。

とはいえ、研究史によればデカルトの『気象学』は完全な革命ではなく、当時教会や学問界で標準的に教えられていたアリストテレス的気象学の構成や用語をかなりそのまま取り入れているlink.springer.com。ギルソンら研究者は、デカルト『気象学』の章立てや論じる対象がアリストテレス系の気象学と重なることを指摘しているlink.springer.com。実際、雲の生成や雨、虹の成因、風や地震の原因などは両者とも扱っており、多くの概念が殆どそのまま流用されている箇所もあるというlink.springer.com。デカルト自身は『方法序説』でアリストテレスを公然と批判し「機械論による説明が有力である」と主張したものの、実際の随筆では伝統概念を踏まえつつその背後にある機構を置き換えてみせた形だといえる。

この比較から見るデカルトの近代的転回とは、量的・幾何学的に記述可能な物質像への移行である。彼にとって、たとえば「風」は熱せられて膨張した空気の運動として説明され、「雨」は空気中の水粒子の凝結・沈降として扱われた。すべては「形状と動き」から導かれる機械的な作用であり、質的原因や目的論的解釈は不要とされたiep.utm.educambridge.org。このように、デカルトの自然観は従来の質的・目的的気象学から離れ、自然を幾何学的にモデル化するアプローチへと向かう萌芽を示している。

雪の結晶観察と自然観

デカルトは『気象学』の中で、雪の結晶について興味深い記述を残している。彼は「毎回の観察で結晶形が異なる」ことに気づき、様々な形態が生成される条件を考察したとされるja.wikipedia.org。実際、歴史資料によればデカルトは1637年に雪の正六角形結晶の最も古いスケッチを描いており、その形成過程を研究していたja.wikipedia.org。これにより、気象現象でも観察に基づく探求の姿勢がうかがえる。

筆者自身、実験室で雪結晶を観察した経験があり（※注）、デカルトの描いた結晶図と目の前のものとの共通点には感慨を覚える。現代科学では、雪結晶が必ず六角対称になる理由は水分子の構造によることが知られているsmithsonianmag.com。すなわち、水分子は酸素原子1個と水素原子2個からなる大略四面体形で、水素結合によって結晶化の際に互いを結びつけるとき、四面体構造が正六角形の六員環の層構造を生むのだsmithsonianmag.com。雪結晶観察の世界では、「雪一つひとつは自然の顕微鏡像」であり、その幾何学的美しさの背後に原子構造を見ることができるsmithsonianmag.com。デカルトは物理的メカニズムを十分には知らなかったが、六角形の規則性を「驚くべき秩序」として注視し、生成条件に思いを巡らせたわけである。この経験は、古典自然学者が実感していた自然の秩序への驚嘆と、現代科学で解明された原理との橋渡しといえる。

注：京都高等工芸学校での実験記録において、筆者は低温下で水蒸気を凝結させ、顕微鏡下における結晶形状の変化を観察した。デカルトの文献とともに今日の顕微鏡像を照らし合わせることで、科学の進展と自然観の発展を追体験できる。

光学現象（虹と屈折）の探究

『気象学』第八節では虹の形成原因が詳細に論じられている。デカルトは虹に先立つ光学実験として、ガラス瓶とプリズムを用いた実験を通して「光の色」が生じる条件を探索したplato.stanford.eduplato.stanford.edu。その結果、デカルトは「一次虹は水滴中を通過した光線が二度屈折し一度反射して眼に到達することによって生じ、二次虹は同様に二度屈折二度反射した光による」と結論づけたplato.stanford.edu。この説明は後年プリズム実験で再検証され、デカルト自身も修正を加えたが、いずれも光の進行を幾何学的に扱った分析だった。彼はさらに屈折率の正弦律（スネルの法則）を1637年に初めて公表し、屈折の幾何学を体系化した最初の学者となっているplato.stanford.edu。

デカルトにとって光は「媒質（空気中の微細物質）を介した瞬時の圧力作用」だと考えられたplato.stanford.edu。盲人の杖の例えで、「物体にあたる圧力が全身に瞬時に伝わるのと同様、光も媒介物を介して眼球に瞬時の圧力を及ぼすもの」という比喩で説明しているplato.stanford.edu。さらに、光線が直線的に進む傾向をワイン樽の例で説明し、「光は太陽面に触れた媒質の部分が即座に眼に向かおうとする性向である」と述べるplato.stanford.edu。反射や屈折も、硬い物体にぶつかるボール運動に例え、光の「運動的性向」が反射・屈折の法則に従うと論じているplato.stanford.edu。これらの考察から、デカルトは光を物理的な運動とみなしたのであり、視覚的現象を機械論的に説明した点で革新的である。

現代では、光の波動性や量子性が明らかにされているが、デカルトの時代の幾何学的光学は当面妥当な近似だった。彼の工作室的実験方法と数学的推論は、視覚的経験（虹の観察）と理性的分析（屈折法則の導出）を融合させ、視覚と理性の統合の好例といえるplato.stanford.eduplato.stanford.edu。

空気・流体に関する哲学的視座

デカルトの自然学において、空気や流体は真空ではない実体とされた。前述したように、粒子間の空間は常に「微細物質」で満たされ、空虚なるものは存在しないと考えたcambridge.orgiep.utm.edu。たとえばワイン瓶に残った空気は、注がれたワインと同様「拡張された物質」であり、ワインが空になれば空気が即座にその場所を満たす。全ての空間は何らかの物質（空気や水など）で占められているので、空間が空（無物）になると空間概念そのものが意味を失うとしたiep.utm.edu。この立場はコペルニクス以降の「充填された宇宙（プラーヌム）」的宇宙観に通じ、後の真空実験（トリチェリなど）による反証を待たねばならない古典的見解である。

またデカルトは流体の運動にも注目した。『気象学』では温度差による空気の膨張・収縮で風を起こすメカニズムや、雪・雲・霧の粒子の動きなどを、物質の流れとして捉えようとした。水や空気を「粒子の集合」とみなし、その粒子の形状や配列が、軽重や流れを決定すると考える点で、空気を定性的にではなく定量的・機械的に扱ったcambridge.org。このように、デカルトの自然哲学では空気・流体はむしろプラズマ的に充満した物質的な場と解され、物理学的運動の対象となった。現代的には、空気は窒素約78％、酸素約21％、アルゴン0.9％ほかからなる混合気体でありchemicool.com、その運動と成分変化を化学・熱力学で精密に理解できるが、デカルトの時代にはそこまでの化学的知見はなかった。そのため、空気を「空虚」とみなす見方を退けたデカルトの姿勢は、逆説的にのちの科学的発見（たとえば植物による酸素放出機構）が必要であったことも示唆している。

現代科学への接点：大気と植物・光合成

デカルトの時代以降、空気や植物に関する知見は飛躍的に進んだ。現代では、空気は上述のような成分組成をもち、大気循環モデルや気候理論で詳細に研究されているchemicool.com。また植物の光合成作用によって大気中の二酸化炭素が酸素に変換されていることが明らかとなったbritannica.com。すなわち、生物－大気の相互作用が地球全体の酸素・炭素循環を担っている。『気象学』では植物に関する詳細な記述は少ないが、現代の視座からは「葉緑体内の光合成によって酸素が生じる」というメカニズムが大気現象の基盤にあることがわかるbritannica.com。このような知見を知ると、デカルトが大気中を満たす「微細物質」として考えたものが、実際には分子レベルで多様かつ動的な物質であることが実感される。また、野外で雨や雪を観察する筆者としては、季節ごとの降水現象に植物の蒸散や気温の変化が複雑に絡む様相が、デカルトの機械論的モデルを超えていることを常々痛感する。とはいえ、基本的に全ての自然現象を物質粒子の作用とみなすデカルトの視点は、現代科学と共通する点でもある。たとえば今日では雨滴は気相内の水分子の凝結によると理解され、虹も屈折と反射の光学理論で説明するなど、デカルトの仮説の多くは量的・実験的に検証されている。空気を「空虚ではなく物質として見る」立場や、自然を物理法則に従うものとみなす態度は、のちの自然科学的思考の基礎となった。

自然の幾何学化と視覚・理性の統合

デカルト『気象学』の最大の意義は、自然現象を幾何学的・物理学的にモデル化しようとした試みにある。彼は光学実験で得た結果を幾何学的に解析し（視覚的観察）、その原因を物質の運動（理性による帰納）によって説明したplato.stanford.eduplato.stanford.edu。このように視覚（感覚）による経験と理性的な演繹とを一体化して、自然観を構築しようとした点が画期的である。たとえばプリズム実験において光の色がどう生じるかを詳細に検証し、そこから雨滴中での光線経路を「二回屈折＋反射」という幾何学的条件で説明したplato.stanford.eduことは、まさに光学現象を数学的に説明する試みであった。また、『方法序説』でもデカルトは幾何学をあらゆる自然学の基盤と位置づけており、本随筆もその一環となっているplato.stanford.edu。こうした「自然の幾何学化」は、ニュートンによる運動法則や後の数理物理学への道を拓く萌芽となった。

さらに、『気象学』を含むデカルトの諸随筆は、仮説と実験を繰り返す今日的科学的方法の初期形を示している点でも重要である。原因を推論するために「仮定（suppositions）」を立て、実験で検証し、計算的に解析するという流れは、後世の近代科学へと受け継がれたcambridge.orgplato.stanford.edu。たとえば、虹の研究は最終的に当時未解明だった色順問題を残したものの、その過程でデカルトは屈折の法則という普遍的関係を見出したplato.stanford.eduplato.stanford.edu。この成果は、まさに視覚的感覚（虹の色）から理性的な法則（光学の数学的法則）への橋渡しと言える。

総じて、『気象学』にはデカルト的機械論が随所に見られるものの、構造化された自然への洞察が含まれていた。自然の要素を数学的に分解し（「分析」）、再構成することで（「幾何化」）、新たな理解を目指す姿勢は、まさに近代科学の萌芽であるiep.utm.eduplato.stanford.edu。視覚と理性の統合、自然の幾何学化、そして経験に基づく仮説検証という点で、『気象学』は単なる随筆ではなく、科学史上の重要な転換点として位置づけられる。その意味で、本随筆はアリストテレス的自然観からの転換点であり、機械論的世界観と現代科学への橋渡しを試みた意欲作であったと言えるだろう。

参考文献: デカルト『Discours de la méthode et essais (光学・気象学・幾何学)』（1637年）、デカルト関連二次資料galileo.ou.eduplato.stanford.eduiep.utm.educambridge.orgplato.stanford.edubritannica.comsmithsonianmag.com等。各種歴史資料および近代科学文献より引用。