こだわりアカデミー

本対談記事は、アットホーム(株)が全国の加盟不動産会社に向け発行している機関紙「at home time」に毎号掲載の同名コーナーの中から抜粋して公開しています。宇宙科学から遺伝子学、生物学、哲学、心理学、歴史学、文学、果ては環境問題 etc.まで、さまざまな学術分野の第一人者が語る最先端トピックや研究裏話あれこれ・・・。お忙しい毎日とは思いますが、たまにはお仕事・勉学を離れ、この「こだわりアカデミー」にお立ち寄り下さい。インタビュアーはアットホーム社長・松村文衞。1990年から毎月1回のペースでインタビューを続けています。
聞き手:アットホーム株式会社 代表取締役 松村文衞

人間が複雑な計算式から導き出した答えを、 『飛ぶ生物』達はよく解いているな、と感心します(笑)。

トンボから宇宙ロケットまで「空を飛ぶ」を科学する

東京大学名誉教授

東 昭 氏

あずま あきら

東 昭

1927年神奈川県生れ。53年東京大学工学部応用数学科卒業。工学博士。大学卒業後、川崎航空機工業蝓文宗川崎重工蝓砲貌社。59年マサチューセッツ工科大学客員研究員を経て、64年東京大学助教授に就任。84年にメリーランド大学客員教授、87年に航空・電子等技術審議会委員を務める。88年から東京大学名誉教授。ヘリコプターやロケットなどの設計を手掛ける傍ら、生物の運動を力学的に解明。著書に「生物・その素晴らしい動き」(86年、共立出版)、「航空工学」(89年、裳華房)、「航空を科学する」(95年、酣燈社)、「生物の動きの事典」(97年、朝倉書店)など多数。

2008年6月号掲載


トンボやツバメへの憧れから 飛行機の設計者へ


――先生は航空工学の分野において、大変な功績をたてられました。さらに、生物の飛翔の研究でも世界的に有名だと伺っております。そこで本日は、『空を飛ぶ』ことについてお聞かせください。


そもそも先生が「飛ぶ」ということに興味を持たれたきっかけは?


 私は子どもの頃、川崎市の多摩川の河原近くに住んでいて、トンボを捕るのに夢中になっており、特にギンヤンマのあの飛び方に憧れていたんです。それと、ツバメ。あのように飛んでみたいと、ずっと夢に描いていました。


――飛ぶ生物への憧れが、先生のすばらしい功績の原動力になったのでしょうね。実際、先生ご自身は空を飛ばれた経験はあるのですか。


 中学校の時に滑空部に入部して、練習用グライダーに乗っていました。パイロットを目指したこともあったのですが、近眼のため落とされてしまい・・・。

 

1952年、長野県諏訪市霧ケ峰において行なわれた、戦後第一回目の学連滑空訓練に参加する東氏〈写真提供:東 昭氏〉
1952年、長野県諏訪市霧ケ峰において行なわれた、戦後第一回目の学連滑空訓練に参加する東氏〈写真提供:東 昭氏〉


それならば飛行機の「設計」に携わろうと思って、大学卒業後、現在の川崎重工(株)に就職したのです。


――飛行機の設計に携わっていた先生が、その後、生物の飛翔について研究を始めたのはなぜですか。


 東京大学にいた時、われわれのグループはヘリコプターの回転翼に働く空気力を計算する「ローカル・モメンタム・セオリー(局所運動量理論)」という方式を考え出しました。


その理論が、ヘリコプターの回転翼だけでなく、魚の扇ぐ力であるとか、鳥の羽ばたく力の計算にも応用できると気付いたことが、それまでの生物の飛翔の研究に拍車を掛けました。

東氏が現在の川崎重工(株)在職中に開発に関与した、戦後初の国産全金属機「KAL-1」2号機。写真後方が東氏〈写真提供:東 昭氏〉
東氏が現在の川崎重工(株)在職中に開発に関与した、戦後初の国産全金属機「KAL-1」2号機。写真後方が東氏〈写真提供:東 昭氏〉

 

生物の飛翔のメカニズムはとても合理的


――具体的には、どのような生物についてご研究されたのですか。


 


 最初はなんといってもギンヤンマです。ギンヤンマに風を当てて、飛んでいるところをハイスピードカメラで撮影しました。でも、撮影の成功率は2、3割。しかも現像代などを含めると4万〜5万円も掛かるのです。


――研究はなかなかはかどらなかった・・・?


 ええ。ところが、NHK名古屋放送局から「トンボを撮らせてほしい」との依頼がきたのです。フィルムで困っているといったら、どうぞご心配なくといわれまして。お陰でいい写真がたくさん撮れました(笑)。

飛翔するギンヤンマ。人間にとって空気は割合にさらっとしていているが、人間よりはるかに体の小さい昆虫にとっては、空気は蜂蜜のように粘っこい。そのような粘っこい空気の中では翅の形は流線形であるより、ギザギザしているほうが大きい空気が得られて飛びやすい〈写真撮影:栗林 慧氏〉
飛翔するギンヤンマ。人間にとって空気は割合にさらっとしていているが、人間よりはるかに体の小さい昆虫にとっては、空気は蜂蜜のように粘っこい。そのような粘っこい空気の中では翅の形は流線形であるより、ギザギザしているほうが大きい空気が得られて飛びやすい〈写真撮影:栗林 慧氏〉


その写真を基に、「ローカル・モメンタム・セオリー」を応用してトンボの羽ばたきを計算したところ、重量に釣り合う空気力の計算だとか、スピードなどが実際のトンボの飛行にぴったりと合ったのです。


トンボは前後に2枚ずつ翅が付いていますよね。トンボの飛翔というのは、最初に後ろの翅が羽ばたいて、次に前の翅が追うように羽ばたきます。実際に私達が計算しても、そのような翅の動きが一番効率がよいのです。


――それはすばらしい。先生の理論が、生物の飛翔のメカニズムにも当てはまることが実証されたわけですね。


 しかし、NHKの撮影はトンボより私を映すことが多くなってしまって。当初のタイトルは「トンボの科学」だったのに、気付いたら「トンボになりたかった少年」に変っていました(笑)。


――トンボより、先生の方が魅力的だったのでしょう(笑)。

 

NHK名古屋放送局が、東氏を主人公に撮影した「トンボになりたかった少年」(1984年放映)。左下の写真は3歳の頃の東氏〈写真提供:東 昭氏〉
NHK名古屋放送局が、東氏を主人公に撮影した「トンボになりたかった少年」(1984年放映)。左下の写真は3歳の頃の東氏〈写真提供:東 昭氏〉


他にも、トビウオについて計算されているとか。


 


 はい。われわれは学生時代、グライダーに乗って飛ぶ時は、ある高度まで上がって、それから一定の角度で滑空するように習いました。ところが、トビウオの飛び方は水平飛行なのです。こんな飛び方でちゃんと飛べるのかと疑問に思い、最大飛距離を得る飛行法を計算しました。


――長距離飛行をするのであれば、一度空に上がって、それから斜めの軌道を描いて一定速度で飛んだ方が効率的ですよね。水平飛行では、速度がどんどん落ちる一方です。


 はい。ですが、トビウオ位の大きさの生物が飛ぶのには、一定の高度で飛んだ方が良いことが分ったのです。グライダーとトビウオでは大きさが異なるため、空気の摩擦抵抗が違うからです。


さらに、減速しても、尾ビレの一部を海面に付けて扇ぐことで、再び加速してまた飛び出すことができます。

 

トビウオの飛翔。翼は英国の戦闘機「スピットファイア」と同様、楕円形を翼端に向かって前進させた形をしている。また、速度が落ちても、少しずつ体を起こし迎え角をつけることで、揚力と重量が釣り合うようにしている〈写真撮影:岩合光昭氏〉
トビウオの飛翔。翼は英国の戦闘機「スピットファイア」と同様、楕円形を翼端に向かって前進させた形をしている。また、速度が落ちても、少しずつ体を起こし迎え角をつけることで、揚力と重量が釣り合うようにしている〈写真撮影:岩合光昭氏〉


――飛ぶ生物は、自分達の生態に合せて実に合理的に飛んでいるのですね。進化の中で選択が行なわれ、突然変異してきた結果なのでしょうか。


 進化論として語るには、少しでき過ぎているかもしれません。ひょっとしたら、全知全能の神が生物を作り上げたのではないかと感じることもあります。それ程彼らの翼の面積や、尾翼の配分比率は申し分がない。


われわれが応用数学の変分問題を解いて出した結果を、トンボやトビウオがよく解けたものだと感心してしまいます(笑)。

「飛ぶことへの憧れ」が人間を宇宙人に進化させる!?


――ところで、われわれ人間も古代から「飛ぶ」ことに対する憧れは強かったですね。


そして、知恵を働かせ、道具を使うことで飛べるようになりました。


 そうですね。私は読売テレビ主催の「鳥人間コンテスト」の名誉会長を務めていますが、マサチューセッツ工科大学の制作した人力機「ダイダラス」は、4時間の飛行を記録し、世界記録となっています。


また、旅客機や宇宙ロケットなど、今やめざましい進展を遂げています。


――月や火星にも行ける時代になり、宇宙ステーションの建設も進んでいて、いよいよ本格的な宇宙時代が目前という感があります。


「空を飛びたい」という人間の欲求が原動力になって、新しい発想をどんどん技術で進歩させているのですね。


そのうち、宇宙を自由に歩き回って、宇宙人にも遭遇するかもしれません。

こだわりアカデミー


 いえいえ、宇宙人も私達がつくり出すのではないでしょうか。宇宙に移住した夫婦がそこで子どもを授かり、さらにその子ども同士がまた子どもを産んでいけば、いずれは宇宙環境に適応した純粋な宇宙人が誕生するでしょう。


――人類自らが宇宙人になっていくのですね。それは面白い!(笑)


その時は人間も自分で自由に飛び回れるようになっているかも…。夢は広がりますね。


本日はどうもありがとうございました。



賃貸不動産マンションのことならアットホーム。