突然ですが、「ペットボトル」は身の回りにたくさんあります。この「ペット」って何ですか。犬とか猫に水を飲ませるためにあるからペットボトル?

 さすがにそういうことはないですね。

身近にある思考停止

 ペットボトルが登場したのは先週の土曜日、2月25日にお台場の日本科学未来館で、白川英樹先生の「有機EL」自作教室を見学させていただいた折のことでした。

 有機EL、発光素子に関するお話は別の機会に譲りましょう。私は昔、大学院で物性物理を学びましたが、30年前なら硬くて重い半導体で実現していたことが、今では柔らかくて軽い有機分子、フィルムの膜で実現でき、子供たちの手作業でも簡単に手元で発光が実現してしまう。

 すごいことだと思います。さて、ここで「有機物」、特に高分子素材、ポリマーのお話の例としてペットボトルが登場しました。

 ポリとは複数、多数の、ということで「高分子材料」ビニールのようなプラスチックが、多数の有機分子が集まって作られている、という事例として挙げられました。

 ペットボトルのペットはPET、物質の頭文字で、Pは「ポリ」poly-のPなのでペットボトルが登場したわけです。

 今、私の手元に「お茶」と「炭酸水」のペットボトルがあります。各々かなり複雑な形をしています。ウイルキンソンの炭酸水ペットボトルは概して丸っこいですが、脚部は安定するように足がつけられており、また肩から首にかけては菱形状の模様が入っています。

 他方「サントリー黒烏龍茶」のボトルは三角形を組み合わせた複雑な形に織り上げられていて、腰がくびれて持ちやすいようになっている。

 これを金属や板で実現しようとするとなかなか大変ですが、プラスチックは成型加工が簡単なので、複雑な形の金型を1つ作っておけば、後は柔らかい状態のポリマーを吹き込んで、難しい形状のペットボトルを簡単に大量生産することができます。

 さて、そのPETボトルのPET、Pはポリ、つまり多数の有機分子が集まってできていると分かりましたが、では残りの「ET」とは何でしょう?

 昔、「ET=The Extra-Terrestrial」という映画がありました。これは地球外生物、つまり宇宙からの来訪者を描いたSF映画でした。しかし、PETボトルのETは、そういうものではなさそうです。

 ではいったい何なのか?

PETボトルのPETとは何か?

 グーグルなどの検索エンジンでPETと引くと

 「ポジトロン・エミッション・トモグラフィー(Positron Emission Tomography)」陽電子放出断層撮影法という画像医療診断装置の名前などが出てきます。もちろんこれも、ペットボトルとは無関係です。飲料などのビンに用いられているのは、

 「ポリエチレン・テレフタレート=poly ethylene terephthalate」という化学物質がペットボトルの原料の正体になります。さてここで、

 「ああそうか、そういう名前の物質なのね」で終わってしまうと、何にもなりません。命名即思考停止、これは、中学や高校で習う歴史がつまらない暗記物になってしまうのと同じ、非常にタチの悪い、誤った勉強の落とし穴なので注意しておきたいと思います。

 ポリエチレン・テレフタレートという名前があり、すでに「ポリ」は複数の、という意味だと分かっています。

 では エチレン とは何か。テレフタレートとは何か。PETとはどういうものを指しているのか・・・。

 このように常識の源流を探訪して行くと、これら化学物質の命名はギリシャ語やラテン語の語源を持ち、実は意外なほど奥行きが深いことが分かってきます。

 ここではまず「エチレン」から考えて見ましょう。「エチレン」とはいったい何なのか?

天界の空気と地上の物質

 ネットで「エチレン」とは何かと引いてみると、それなりの解説がすぐ出てきます。

 「分子式C2H4、構造式CH2=CH2、二重結合で結ばれた炭素2個を持つアルケン」

 などと書かれて、分かる人には自明だし、分からない人にはちんぷんかんぷんかもしれません。ここではコラム読者の興味と利便を考え、別の観点から検討してみます。

 エチレン(ethylene)、正式名称はエテン(ethene)と呼ばれますが、ここにはエチ(ethe-)というパーツがついています。別段エッチなことはなく、ここではエーテル(ether)という言葉が顔を覗かせていることに注意しましょう。

 エーテル・・・。いろいろなところで耳にする言葉です。化学物質としてのエーテルは2つの官能基が酸素分子で結ばれた、多くは揮発性の有機化合物を指す言葉です。

 もし皆さんの中で物理や物理学史に興味をお持ちの方がおられたら、エーテルとは19世紀後半に理論的に考えられた、光やX線など電磁波の波動を伝える「媒質」として仮想的に検討されたものであるとご存知かもしれません。

 化学物質と光の媒質、全然違うものに同じ「エーテル」という言葉が使われている。

 実はエーテルとは古代ギリシャ語のアイテール(αἰθήρ)に端を発する、高い上層の空気、神々がおわす天界に満たされた光り輝く気体を表す「第5元素」の名にほかなりませんでした。

 古代ギリシャ人の宇宙観には科学と神話の間に境目がありません。実はこれは古代だけではなく、中世や近世、実はケプラーやニュートンに至っても、かなり曖昧な部分が残っています。

 少しこれに関連する話題を岩波書店の雑誌「思想」に書いている連載(2017年4月号)に記してありますので、ご興味の方はそちらもお読みください。

 私たちの住む地上には空気があります。アリストテレスたちはこれを「アーエール(ἀήρ)」と呼びました。現在でも「エアー(air)」という言葉が空気を指しています。

 エアコン、エアバス、エアロスミス・・・。いくらでもエアは生きた言葉として使われているし、実はその変形として「aria」というイタリア語「アリア」は叙情的な旋律を持つ歌曲を示す言葉になっている。

 テンポは「時間」という意味だし「アリア」は空気だし・・・音楽をイタリア語で考えると、日常言語で組み立てられているのがよく分かります、が、それは別論といたしましょう。

 私たちの住む地上の空気はエアー、アーエールだけれど、その上空には月が出、星星が輝き、さらに高い場所には太陽が周回しています。

 私たちは太陽を天体として理解していますが、古代人にとってはこれはアポロン神そのものでした。

 これを「灼熱する岩」である、と正しく指摘した人、例えばソクラテスはその「嫌疑」をかけられ、不敬の罪で古代民主都市国家・ポリスの直接民主制裁判=裁判員衆愚裁判の多数決で「死刑 毒杯を仰げ」と死に追いやられました。

 閑話休題。

 古代人にとっては、天文学と神話の間の境目が希薄というお話の続きで、太陽はアポロン神ですし、水星はマーキュリー、オリュンポス12神の1で知に長けたゼウスの使い「ヘルメス」、実は月も「アルテミス」「セレーネー」(ローマ神話なら「ルーナー」)の女神と考えられ、天文学はこれら神々の配位と関連して占星術、占いとして長く社会に強い影響を持ち続けました。

 以下、金星は勝利の女神アプロディーテー=ローマ神話のヴィーナス、火星は戦いの神アレース、ローマではマールスと呼ばれ、戦闘時の狂乱と破壊を司る恐怖の神といった具合に、人智を超えた天界の秩序が「水金火木土」と宇宙のかなたに続いており、そこで神々が呼吸する、常に光り輝く天界の気体として「アーエール」つまりエーテルという概念が「宇宙を構成する5番目の元素」として古代ギリシャで考案されました。

 光の正体が電磁波であると知った19世紀の物理学者たちは、波であるからには何らかの媒質がなければならないはずだと考えました。私たちが声を使ってコミュニケーションできるのは、声帯の振動を「空気(エアー、アリア)」という媒質が伝えているからにほかなりません。

 あるいは水面をアメンボがツー、ツーと進めばわだちが残ります。これも水を媒質に振動が伝播して行く様態の1つです。

 光も電磁場の波であるなら、それを伝える媒質「エーテル」があるはずだと多くの物理学者は考えた。

 そこで「いや。エーテルなんてものはないんだ。電磁波は真空を伝わって行く」という革命的な発想で特殊相対性理論を建設したのがあるアルベルト・アインシュタインの大きな業績だった。そこに古代ギリシャの「エーテル」天界の光り輝く大気というアナロジー、類推の否定がありました。

 また、化学物質としてのエーテルは、空気よりも軽く揮発して上へ上へと上って行こうとします。これを「本来の居場所である天界の高いところに帰って行こうとしているのだ」と解釈して、あるいはあだ名をつけて、化学の「エーテル」という命名もなされた。

 PETボトルのETのEは、実はエーテル、天界の大気を反映していたのです。

 エチレンという最も簡単な有機分子、軽いガスをたくさん「ポリ=つなげる」と、地上に落ちてくるだけの密度を持たせることができます。

 これをポリマー化、重合と言います。ドイツの有機化学者カール・ツィーグラーは有機アルミニウムとチタンの混合物を触媒としてエチレンを付加重合させることができることを発見(1953)しました。

 のちにイタリアのジュリオ・ナッタがこれを改良して、いわゆる「チーグラー=ナッタ触媒」が登場したことでポリエチレン〜合成繊維が人類社会に登場し、20世紀後半の市民生活を大きく変化させました。

 ツィーグラーとナッタがノーベル化学賞をもらったのは1963年のことでしたがその4年後、とある実験室でこの「チーグラー・ナッタ触媒」を常識の1000倍も濃く作ってしまった留学生の失敗がありました。日本での出来事です。

 東京工業大学大学院で、エチレンの兄弟であるアセチレンのポリマーを作れないかと考えて学生に試しの実験をさせていたとき、確立された方法と3桁も違う「特濃触媒」を作ってしまった結果、真っ黒でぼろぼろの、変ななカスみたいなものができてしまった。

 ただ不思議なことにそれはピカピカした金属質の光沢を持っていた。

 これは何だろう。まるで金属のように光っている。もしかすると金属に似た性質を持っているのかもしれない・・・。

 当時30歳ほどで、その実験を指導していた助手の有機科学者は、そんな予感をちらと持った。これが、白川英樹先生が導電性プラスチックを発見、開発する最初の最初のきっかけにほかなりません。

 これがなければ、今あなたが手にしているかもしれないスマートフォンの画面にタッチして、電話やネットへのアクセスなどができることは決してありませんでした。

 という壮大な有機化学の物語は別において、今ここではもう一度、最初の問いに戻りましょう。

 PETボトルと言いますが、PとEは少し分かりました。では残りのTとは何なのか?

 この先は続稿にて。

(つづく)

筆者:伊東 乾