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| 1909年製の飛行機の例 ファルマンⅢ型 |
さて、池内さんがいうには、バイクマニアでもあったカフカが飛行機ショーのポスターに惹かれて、旅程になかったブレシアに向かったのは、車輪による移動がもっぱらだった当時にあって飛行機が珍しかったからだと想像している。そして、飛行機が車輪を必要とするのは、助走と着陸の短い時間だけであって、あとは虚空を無重力状態で移動していくと書いている。カフカの考えを代弁したのかも知れないが、はて、これでいいのかな？ 飛行機が無重力状態の中をゆく…。ここでわたしは思わず混乱したのである。
理屈に合わないとか、言い方が正確でないとか、表現をあげつらうつもりは全くない。のんびりした話題だし、これで十分通じるからいいのではあるけれど、わたしは自分の知識があやふやだからまごついたわけである。こんな場合に無重力という言葉が出てきたのでまごついたのだ。例えば空中をゆく、でもよかったろう。何も科学的に正確な空気中の状態を言わなくても良い。軽い日常会話である。
小学生のころのわたしは竹ひごと紙を使った模型飛行機をたくさん作ったものだ。神風特別攻撃隊ができたのがきっかけで、出撃の報道が新聞に出るつど一機、また一機と作っては押入れの上段に並べていった。ゴム紐動力のプロペラ機であったけれども、主翼に少し仰角をつけて飛ばすと中空に浮いて飛んでいった。だから飛行機はどうやって飛ぶのか、理屈でなく実感的に知ったつもりである。エンジンが止まったら落ちるのだ。前に進むから浮く。400トン近くもあるジャンボがなぜ落ちないのかは不思議ではあるが、現に浮き上がって飛んでいるからそれでいい。その先の理屈まであまり考える必要もない。
そんなわたしが池内紀さんの書きように惑わされた。では理屈調べてみようとしても手元に物理の本など置いてないし、こういう場合はとにかくインターネットだ。あるある、検索語次第で各種各様さまざまな記事があった。重力だの引力だの揚力だの浮力だのと力の字がつく用語が次々出てきた。わたしがこれらの用語をしっかり理解していないことがはっきりわかった。日常会話につかう範囲でしか知らないから、用語を使った物理の説明の意味がほんとに理解できるわけがないことをあらためて思い知った。
話を戻す。ドイツ文学者の池内紀さんは飛行機は無重力状態の虚空を移動するという。弟君で宇宙物理学者の池内了さんが飛行機の移動についてなにか書いてくれていないかと探してみたが、あいにく飛行機については見つけられなかった。緻密な表現をなさる学者さんだからと期待したが残念だった。その代わりではないけれども、アルキメデスの原理を勉強させてもらった。あれは体積の問題であって浮力のこととするのは正確でないとあった。浴槽にからだを沈めたときに溢れ出た水の体積とからだの体積が等しいことを発見したのであると。王冠のような複雑な形の物体の体積を図る便利な方法を発見したわけだ。その説明のあたりを再三読み返していると、「水や空気のような連続体には圧力が働いている。」と出ている。水や空気が重力の方向に重なって存在していると、高い場所の圧力より低い場所の圧力のほうが大きいから、浮力が生じる。圧力とはその呼び名通り、面を押し付ける力のことで、単位面積あたりに面に垂直に働く力の大きさであると定義すると述べている。（池内了『 物理学の原理と法則 科学の基礎から「自然の論理」へ』講談社学術文庫 2021）。
ところで、重力ってのは地球の万有引力と自転する地球の遠心力の合力だそうで、遠心力は比較的小さいから、重力は引力とほぼ同じと考えてもシロウトの会話ではさしつかえなさそうだ。となれば一般的に水中や空気中には引力と、その反対方向の浮力が働いているともいえる。水中に静止している物体には浮力が生じる。空気中に静止してる物体にも同じ理屈が通用する？。その物体の体積分の重さに等しい浮力が生じる？？。物体の上と下での圧力の差が浮力を生む？？？。どうも現実とは違うような気がするではないか。
2009年10月5日、名古屋におけるJAXAタウンミーティングでは、石川理事という方が、落ちない飛行機はない、YS-11でエンジンが両方止まれば落ちる、YSでもなんでも、いくつかのエンジンの一つが止まっても落ちない設計にはなっていると答えている。理屈がどうであれ、やはり落ちるのだ。つまり浮力なんてのは当てにならない、と考えるほうがよさそうである。https://fanfun.jaxa.jp/c/townmeeting/2009/39/opinion.html 参照。
日経ビジネス電子版に「『飛行機はなぜ飛ぶか』わからないって本当？」というのがある。担当記者が宇宙物理学者松田卓也氏に教えを請うている連載記事である（会員読者限定記事）。https://business.nikkei.com/atcl/seminar/19/00059/061400036/ 。
飛行機が飛ぶためには揚力が必要である。揚力は翼の上面の空気の流れが下面のそれより速いことによって生まれる気圧の差が作用して生じる。翼の上面の気圧が小さくなるからである。空気の流れを得るには静止していてはだめだ。飛行機は前進するための推力が得られないと空気の流れをつくれないから必要な気圧差が得られない。
『航空実用辞典』の記述には「揚力…この空気力の，飛行方向に垂直な方向の成分を揚力と呼び，飛行機が空中を飛行できるのは，機体の重量に等しい揚力を翼で発生し，重力（weight）と上下方向の力のバランスを保っているからである」とある。
この説明で水中で物体が受ける浮力と空中の飛行機が受ける揚力の違いが分かった。それでも翼の上下で空気流の速度がなぜ異なるのか、その理由がわからない。いや理由はわかっているのだそうだ。翼の周囲には幾種類かの渦ができるからだそうである。わたしには理解が難しいが渦流の存在が気流の速度に関係するとのことらしい。そしてこの渦流の出来具合が未だに解明されていない。飛行機が飛べる理屈は百年前からわかっていて、現実に飛んでいる。それでもなお飛べる原理がわからないとはこの問題があるからだそうだ。
また、一般書の竹内薫『99.9%は仮説』（光文社新書）とあわせて読むと面白い。予測はできているが原理は解明されていないという結論になる。この本は大ベストセラーだけれども、竹内氏の書き方が過激だから気をつけて読めとアドバイスしてくれるサイトもある（https://www.gakushuin.ac.jp/~881791/RikaTan/RikaSensei200705.pdf）。
何日間かこの問題に取り組んだあとで前記の松田氏による解説を見つけた。揚力ができるための渦の問題はやはりむずかしいが、親切な説明である。基礎科学研究所という機構に拠っている。他の問題にも非常に有益なサイトだ。末尾にURLを書いておく。
なぜ飛ぶかは揚力によることが百年前からわかっている。しかし揚力についての説明には大学教授であっても間違う人が多いそうだ。当方も半藤さんのいうロートルの仲間だから弱い頭は適当にねぎらって湯船でアルキメデスの気持ちを味わうのが関の山だとよく分かった。もう旅行もしないからいいけれども、なぜ飛べるかの問題を考えるのは旅行するより疲れることを体験した。池内紀さんは大して悩むこともしないでさっさと彼岸に渡って行ってしまった。
参照した資料：
池内紀『となりのカフカ』光文社新書 2004
池内了『物理学の原理と法則 科学の基礎から「自然の論理へ」』講談社学術文庫 2021 Kindle版
竹内薫『99.9%は仮説 思い込みで判断しないための考え方』光文社新書 2006
基礎科学研究所のサイト：http://jein.jp/jifs/scientific-topics/1817-topic138.html
(2021/4)