コスモサピエンス（2015年）は、物質と宇宙の起源から、地球上の生命の出現、人間の意識の進化に至るまで、科学理論の進化を論じた本です。私たちは何世紀にもわたり、自分たちが何者で、なぜここにいるのかを探し求めてきました。こうした重要な問いに答えるために私たちが遂げてきた進歩と、いまなお立ちはだかる壁について学びましょう。
この要約で得られるもの――私たちは何者で、なぜここにいるのか
私たちはどこから来たのか。これは、私たちが言葉を話せるようになるとすぐに抱く問いです。そして人類、生命、宇宙についての問いへの答えは、尋ねる相手の世界観によって大きく左右されます。しかし、ありがちな主観的説明ではなく、本要約では科学理論の進化を概観し、物質や宇宙の起源、地球上の生命の出現、人間の意識の発達を探ります。
ビッグバン理論から人間の思考の進化まで、私たちの最も深い問いへの答えを求めてきた科学的探究の旅をたどります。さらに、次のことも学べます。
- 宇宙の起源が、カメと卵にどう関係しているのか
- 人間だけが特別である理由
- およそ1万年前に農耕社会で信仰体系が生まれたこと
人類の起源と聞いて、あなたは何を思い浮かべるでしょうか。
文化によって異なる起源神話。科学は宇宙の出現をビッグバンで説明する
大多数の人間にとって、私たちの起源の説明は、広く知られた起源神話に由来します。たとえば、アメリカ人の63％は聖書に書かれていることが神の言葉、つまり文字どおり真実だと信じており、世界の16億人のイスラム教徒の大多数はコーランの絶対的真実を信じています。歴史を通じて、人々は宇宙と人類がどのようにして誕生したのかを伝えるために、これらの神話を作り上げてきました。
そうした神話の多くは、しばしば水を伴う混沌とした環境を描き、そこから神が現れて世界を創造します。古代エジプトのヘリオポリス神話では、ヌンと呼ばれる原初の水の深淵から神アトゥムが現れ、その種から世界が存在するようになりました。アジア各地に見られる他の神話では、亀などの既存の動物が原初の水に潜り、一片の土をくわえて現れ、それが後に広がって世界を形成したとされます。アジアの他の地域、インド、ヨーロッパ、太平洋では、象徴的な卵がすべての創造の源とされています。これらの神話のほとんどは、無から何かが創造されるという起源物語を語っていません。しかし、現在科学が支持しているのは、まさにこの説明なのです。
この説明はビッグバン理論として知られ、宇宙は空間、時間、エネルギー、物質のすべてを含めて、約137億年前に極めて高密度・高温の一点から爆発的に誕生したとします。それはやがて膨張して冷え、現在私たちが知る宇宙になりました。科学者たちは、赤方偏移と呼ばれる現象に、宇宙が膨張している証拠を見いだしています。
1929年、天文学者エドウィン・ハッブルは、遠方の銀河のように光源が観測者から遠ざかるとき、その光のスペクトルが赤い方へずれることを発見しました。そして科学者が遠方の天体を観測するときに見ているのは、まさにこの現象です。ただし、ビッグバン理論には欠落があります。これについては次のセクションで見ていきます。
ビッグバン理論では宇宙の出現を完全には説明できない
ビッグバン・モデルは1920年代から存在しますが、いまだ不完全であり、観測上・理論上のいくつかの問題を説明できていません。たとえば、赤方偏移の証拠にも穴があります。何人かの著名な天文学者は、宇宙の膨張に加えて、遠方の天体に観測される赤方偏移には他にも多くの説明があると考えています。ビッグバン理論のもう一つの問題は、その根底にある仮定です。それは、宇宙が10-35秒のうちに膨張したというものです。つまり、直径10-33センチメートルの点が、現在観測できる宇宙のサイズより100億倍以上も大きい規模にまで膨張したとされるのです。
それほどまでに大きくなるためには、宇宙は光より速く膨張しなければならず、これは、光より速く移動できるものはないとするアインシュタインの相対性理論と矛盾します。しかし、ビッグバン理論が直面する理論上の最大の問題は、物質とエネルギーがどこから来たのかという問いかもしれません。この問題には二つの論点があります。第一に、アインシュタインの相対性理論は、宇宙にある物質とエネルギーの量は等価であるべきだと述べています。第二に、19世紀の物理学者ジェームズ・ジュールのエネルギー保存則は、エネルギーは作ることも壊すこともできないと述べており、宇宙は創造されたときと同じ量のエネルギーを含んでいなければならないことになります。しかしビッグバン理論によれば、宇宙は無から生じたので、宇宙の総エネルギーはゼロでなければなりません！
これはもちろん、私たちの観測と矛盾します。このように、宇宙の起源にはいまだ答えの出ていない問いがあります。次のセクションでは、生命の起源をめぐる問いを見ていきましょう。
生命の出現には六つの条件が必要であり、地球は宇宙でも稀有な場所である
太古から人類は、他の惑星や遠い銀河に生命が存在するのかどうか疑問を抱いてきましたが、その問いは今も開かれたままです。しかし科学者たちは、生命の存在に必要な六つの条件を突き止めています。第一に、複雑な分子を形成する必須元素が存在しなければなりません。この点、炭素は複雑な生命生成分子を形成できる唯一の元素です。
液体の水の存在も不可欠だと考えられています。第二に、惑星の大きさと質量は極めて重要です。惑星が小さすぎると、重力が弱く、表面に水を保ったり、気体を閉じ込める大気を作ったりすることができません。一方、惑星が重すぎると、ガスを捕らえすぎて居住不可能になります。第三に、温度がちょうど良くなければなりません。惑星が熱すぎると、複雑な分子をつくる結合が壊れてしまいます。
しかし寒すぎると、生命を生み出すのに必要な代謝反応に時間がかかりすぎます。第四に、惑星には、生命の誕生と維持に欠かせない適切な温度を生み出すためのエネルギー源（太陽など）が必要です。第五に、有害な紫外線を遮る大気などの保護が惑星には必要です。第六に、これらすべての条件が、複雑な分子から生物が出現できるだけの期間、安定して保たれなければなりません。
これら六つの基本条件は地球で満たされており、地球を宇宙でも特異な場所にしています。ガリレオが地球は宇宙の中心ではなく、多くの惑星が太陽の周りを回っていることを悟って以来、地球外生命がそうした惑星のいずれかに存在するかもしれないと考えられてきました。しかし科学者たちは、生命の誕生に必要なこれらの条件を満たす場所は宇宙にごくわずかしかないことを知るようになりました。
科学は、生命とは何か、そして地球上で生命がどう出現したのかの説明に苦闘している
私たちのほとんどにとって、生命は自明に思えます。脚にすり寄ってくる猫は生きており、皿の上のトーストは生きていません。しかし、生命が何であるか、つまり生きているものと生きていないものを区別するものを定義することは、実は非常に難しいのです。実際、科学はいまだに生命の定義に苦戦しています。科学者も哲学者も、生命の決定的な特徴が何かについて合意するのは困難だと感じています。
ただし、必ず挙げられる特徴が六つあります。生殖、進化、感応性、代謝、組織化、複雑性です。さらに問題を複雑にするのは、2004年にイギリスの科学ライター、フィリップ・ボールが「生命を定義しようとするのは無意味だ」と主張したことです。彼は、生きているものとそうでないものの間に境界はないと提案します。その論拠としてボールはウイルスを挙げています。ウイルスは生殖し、進化し、組織化され、複雑であるにもかかわらず、生きた細胞の外では不活性なのです。ウイルスは、有用な宿主細胞の中でのみ活性化し、その細胞の代謝機構を乗っ取ることができます。
このことは、ウイルスは生き物なのか、そうでないのかという問いを提起します。科学はまた、地球上で生命がどのように出現したのかの説明にも苦労しています。現在の推定では、生命は約35億年前に地球上に出現しました。これは、すべての生命が（私たちが考える限り）さかのぼることのできる出発点、すなわち単細胞の全生物最終共通祖先（LUCA）です。しかし科学者たちは、元素や分子から最初の生命がどのように生まれたのかを正確に説明するのに、いまだ苦労しています。つまり、「無生物の物質はどのようにして生命になったのか」という問いに答えられていません。
有力な理論の一つは、生命は原始スープから出現したというものです。原始スープとは、太陽光からエネルギーを取り込んで有機化合物を形成した元素の組み合わせであり、やがて自己複製できる新しい種類の分子が生まれました。とはいえ、科学者たちは、地球上でそのような原始スープから単細胞生物でさえどのように出現し得たのか、正確なところはわかっていません。ここでも、確実にはわかっていないことが多く残っていますが、次のセクションでは、地球上で生命がどのように進化したかへと進みます。
生物進化には強力な証拠がある。それでもダーウィンの自然淘汰説には穴がある
では、私たちはどのようにして単細胞生物から、この要約を楽しめる生き物へと進化したのでしょうか。現在科学が持つ最良の説明は生物進化です。これは、ある生物の中で一連の変化が起き、新しい種が生まれることです。チャールズ・ダーウィンは、生物進化が自然淘汰を通じて起こることを最初に提唱しました。自然淘汰とは、ある個体群の中で最も強い個体や生物が最も生き残りやすく、最も多くの配偶相手を得て、その特徴を次世代に伝えるプロセスです。実際、生物進化には極めて説得力のある証拠があります。
化石記録からは、初期の馬に似た動物から現代の馬への進化をたどる骨格が明らかになっています。さらに、現生の種を見ることでも証拠が得られます。ペンギンの翼は飛ぶためには役に立ちませんが、その構造は、祖先がかつて実際に飛ぶために使っていた翼の進化的名残であることを示唆しています。生化学も豊富な証拠を提供しています。すべての植物、動物、細菌は、同じか、あるいは非常によく似た構造と反応を示す化学物質から成っています。さらに遺伝子解析によって、現存するすべての生命体が約100の共通遺伝子を持っていることが明らかになっています。しかし、生物進化を支持する根拠は強力である一方で、進化の源は自然淘汰のみにあるとするダーウィンの主張には問題があります。
現代科学により、自然淘汰に加えて、獲得形質の遺伝を導き得る生物進化の他の要因があることが明らかになっています。たとえば、食事やストレスなどの環境要因が、遺伝子の変化を伴わずに、すべての動物や人間に子孫へ伝わる特性を生み出し得ることがますます明らかになっています。テルアビブ大学の理論遺伝学者エヴァ・ジャブロンカとガル・ラズは、非遺伝的継承によって獲得された特性の例をまとめています。彼らの研究は、生物進化を考える際に考慮すべき自然淘汰以外の要因が存在することを示すさらなる証拠です。
人間は反省的意識と学習行動によって独自の存在である
生命とは何かを正確に定義するのは難しいですが、人間を他の生物から区別するものを厳密に特定するのも同じくらい難しいことです。科学者たちは、二足歩行という独自の歩き方や芸術的営みなど、特定の特徴を指摘してきました。しかし、考慮すべき他の事柄もあります。おそらく人類の真に独自の特徴は、反省的意識の能力です。意識を持つとは、自分自身、自分の環境、他の生物を認識し、それらの思考に反応することを意味します。
私たちはこの能力を他の動物と共有しています。ただし、他の動物には反省的意識がありません。つまり、自分の意識そのものを意識することがないのです。人間だけがこの特徴を「私たちは何者か？」「私たちはどこから来たのか？」といった問いで表現できます。こうした問いは、宗教、哲学、科学など、答えを与えようとする体系の発達につながりました。それだけではありません。反省的意識は、推論、洞察、想像力、創造性、抽象化、道徳といった人間独自の特性も生み出しました。
人間と他の動物とのもう一つの根本的な違いは、学習の仕方です。たとえば霊長類は主に親の行動を真似て学びます。一方、人間は最初の約5年間だけ親に頼りますが、その後は教育が学校や大学、本へと引き継がれます。そして人間は、採集、狩猟、道具作りといった生存技術だけを教わるのではなく、芸術、哲学、科学など多様な技能を学びます。
さらに人間は、図書館やインターネットのような貴重な資源やデータベースを自らつくることで、自分自身を教育してもいます。このような行動は、確かに人間を他の動物の中で特別な存在にしています。しかし、私たちは一体どのようにしてこの独自の意識を獲得したのでしょうか。
人間の思考の進化は三つの段階に分けられる
もちろん、人間はある日突然反省的意識を持って目覚めたわけではありません。それは250万年という時間をかけて徐々に発達しました。そしてこのプロセスは当初、ヒト以前の祖先から受け継いだ強力な生存本能と対立していました。人間の思考の進化における第一段階は、約1万年前に始まりました。
原始的思考と呼ばれるこの段階で、私たちは自己を内省し、宇宙の他の部分との関係を考え始めました。ただし生存が最大の関心事であり、すべての思考は迷信に導かれていました。原始的思考とともに、遊動する狩猟採集民は農耕共同体に定住し、文字を発明して発達させました。また、想像力、未知への恐れ、自然現象を理解できないことの組み合わせから、信仰体系や初期の宗教も発達させました。第二段階は、哲学的思考の興隆とともに約3000年前に始まりました。これは思考が迷信から分岐した時期であり、哲学の到来を示します。哲学とは、人間の行動や物事の本質・原因についての熟考です。
哲学的思考はまた、想像上の霊や人型の神を介さない説明を求める欲求によっても特徴づけられます。哲学的思考の最も古い既知の例は、インドのウパニシャッドに収められており、そこで私たちはヒンドゥー教の哲学的概念の基礎を見いだすことができます。人間の思考の発達における第三段階は、私たちに科学的思考をもたらしました。それは約500年前に始まり、知識が哲学的思索や超自然的啓示に基づく信念ではなく、科学的分析によって得られるようになりました。
このとき私たちは、体系的で、できれば測定可能な観察と実験を用いて自然現象を理解し説明し始めました。科学的思考は経験的知識の著しい成長をもたらしました。ますます身近になった教育がこれを後押しし、さらに多くの科学者の育成につながりました。ここまで、科学がいまだ説明できない多くの問いに出合ってきました。
科学的洞察力には限界がある
しかし、科学が今日答えを出せないからといって、明日も出せないとは限りません。とはいえ、科学的洞察力には実際に限界があるように思われます。そして科学がどうしても説明できない問いもあるかもしれません。まず第一に、科学の領域そのものに限界があります。特に観察と測定に関してです。アインシュタインの相対性理論を例にとってみましょう。
もしそれが正しく、光より速く移動できるものはないとすれば、宇宙の始まりから光速で進んだ距離の向こう側にあるものを、私たちは決して観測できないことになります。この限界は粒子地平線として知られています。科学的データにも限りがあり、その多くは時間とともに永遠に失われています。長い時間をかけた岩石の移動によって破壊された多くの化石記録がこれに当たり、地球最初の生命体の証拠を私たちが手にすることはほぼ間違いなくないでしょう。現在、単純に検証不可能な理論も数多くあります。宇宙がどのように進化したかについての科学的説明の中には、到達不可能な別の宇宙の存在を前提とするものがあります。
そして、接触する手段がなければ、通常の科学的観察と実験という手段でそれらの理論を検証することはできません。したがって、私たちは現在の科学の限界の外側にある理論に直面しているのです。こうした限界は自然科学にまで及びます。物理学や化学の法則は多くの自然現象を説明・予測できるかもしれませんが、科学は私たちが経験するものの本質を説明することはできません。
たとえば、科学は重力の法則を完全に説明することはできません。アイザック・ニュートン自身、重力は神の創造物だと信じていました。しかし、こうした問いに答えられないことで科学を責めることはできません。結局のところ、人間の精神の及ぶ範囲には、単に限界があるのかもしれないのです。
最終まとめ
科学は生命の根本的な問いを説明するのに苦闘しています。宇宙はどのように始まり、人間の生命はどのように進化したのか。科学者たちは、こうした現象を説明しようとする理論を展開することしかできていません。私たちはいつかこれらの根本的な問いに答えられるかもしれませんが、今のところ、科学的方法には限界があるように思われます。
