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時代は物理学から化学へ(?) From the Age of Physics to the Age of Chemistry?

posted Aug 22, 2013, 5:54 PM by 内山友江   [ updated Aug 26, 2013, 6:17 PM ]

From the Age of Physics to the Age of Chemistry?

Shinji Murai*

Professor Emeritus of Osaka University and Nara Institute of Science and Technology

There is currently a shift underway from a physics-centered orientation to more of a chemistry mode. Those of us who have been engaged in chemical research for many years are quick to seize on anything complimentary that is said about chemistry. In recent years, several people have written about the differences between physics and chemistry (see References). I would like to explore this topic.

 Based on research into physical phenomena, Japanese industry has scored major successes in electronics and other fields. According to recent statistics, however, there is a greater rate of growth in added value in the chemical industry than in the electronics industry. Functional chemical materials have been the key to recent innovations in not only electronics and chemistry but various other industries as well.

 For example, consider displays for TVs and other applications. Cathode-ray tubes that are illuminated by irradiating a fluorescent substance with electron beams have long since disappeared, and liquid crystal displays — which were once thought to have no potential for use — are now on top of the world. But even these are gradually being replaced by organic electroluminescence (EL), an advanced self-luminous chemical material.

 Or take automobiles. These mechanical devices are the crown jewels of classical mechanics. But these days almost all of the components in an automobile are actually chemical products. Of course, however, the control system consists entirely of electronics. The shift to chemistry will become even more pronounced in next-generation automobiles. In 2015, Japan and other countries will begin marketing fuel cell vehicles that use hydrogen as a fuel source. In both these fuel cell automobiles and battery-driven electric automobiles, drivers will make direct use of chemical phenomena. The high hopes for chemistry's potential can also be seen in the current shale gas and shale oil revolution, as well as in the environmentally friendly industries and industries that use heretofore untapped natural resources, which will become increasingly important in the future.

 The profits of 20th century industry were based on physics. In the 21st century, industrial profits will come from both chemistry and physics. In the new age, it is the companies that shift their center of gravity from physics to chemistry that will survive and prosper.

 There is an interesting school of thought that considers the differences between physics and chemistry as academic disciplines. According to this view, the current age requires a shift from a "physics methodology" to a "chemistry methodology." Physics does not concern itself with individual phenomena but rather has sought to identify universal principles that are present in all things. This enables physics to predict the point at which an object will fall if you throw it, as well as the distance and speed at which it will travel. By contrast, chemistry has concerned itself with individual phenomena and the existence of a diversity that is made up of innumerable individual phenomena. Furthermore, it has attempted to identify the numerical diversity of the combinations between a specific issue and other issues. Thus it deals with problems that are both diverse and complex. If you throw an object, it wants to know whether it was rock or sand, or flour or powder snow, and whether or not the wind was blowing and whether it was raining.

 Present-day issues such as climate change, biodiversity, the food supply and the energy industry are often complex and difficult to predict. To deal with such complex issues, the methodology of chemistry, which has not shirked from considering extremely complex and diverse problems, will be more and more valuable from this point on.

In addition, I have noticed that chemistry people tend to respect physics. If they need to, they study the areas of physics (even if it is only a small area) that they need to learn. And so they learn to understand and get the hang of it. But physics people, by and large, seem to dislike chemistry. Even if they study a bit of chemistry, they do not seem to be able to understand it well. Imprinting that results from rote repetition of simple operations will not be easily changed. Physics people tend to avoid issues that involve diversity.

But it’s good that Kawata Photonics Center- has a hybrid sense of both chemistry & physics. It is hoped that the center will go further to multi-sciences. 

* General Manager, IWATANI R&D Center / Professor, NARA INSTITUTE of SCIENCE and TECHNOLOGY/ Principal fellow, Department of Innovation, JST (Kansai Liaison Office).

e-Mailmurai@ad.naist.jp

 ******

 Hiroyuki Itami "Nihon no Sangyo no Kagakuka (The 'Chemicalization' of Japanese Industry)" Kagaku to Kogyou (Chemistry and Chemical Industry) 111, pg. 62 (February 2009).

Yoshikawa, Hiroyuki "Kagaku Teikoku-syugi? (Chemical Imperialism?)" Kagaku (Chemistry) 11, 2011, pg. 65.

 Kikkawa, Takeo "Nihon no Kagaku Sangyo ga Sekai wo Oinuku Michisuji (How Japan's chemical industry can overtake the world)" Kagaku to Kogyou (Chemistry and Chemical Industry) 515, 2011, pg. 64.

 Kikkawa, Takeo and Hirano, So "Kagaku Sangyo no Jidai – Nihon wa Naze Sekai wo Oinukerunoka (Era of chemical industry: How Japan's chemical industry can overtake the world)" The Chemical Daily Co., Ltd. (2011).

 Itami, Hiroyuki "Nihon Kigyo wa Nande Kutte Ikunoka (How will Japanese companies make a living?)" Nikkei Inc. (2013).

 

時代は物理学から化学へ(?) 

大阪大学名誉教授・奈良先端科学技術大学院大学名誉教授

村井眞二(※1

時代は、物理学中心から化学モードへシフトしつつある。長年、化学の研究に関わってきたものにとって、化学についての耳障りの良い言葉にはつい飛びついてしまう。最近、何人かの人が物理学と化学の対比について語っている。(文献末尾)そのあたりを述べる。 

エレクトロニクスに代表されるように、我が国の産業は物理的現象に基づいて、大きな成功を収めてきた。最近の統計によるとエレクトロニクス産業の付加価値の伸び率よりも、化学産業の付加価値の伸び率の方が高い。エレクトロニクス産業とか化学産業とかに限らず、あらゆる産業において、最近、機能性化学材料が鍵となることが多くなってきた。テレビに代表されるディスプレイ商品はどうか。蛍光体に電子線を照射して光らせていたブラウン管はとっくに姿を消し、使いものにならないといわれてきた液晶表示が全盛を極め、これもさらに高度な自発光する化学材料である有機ELに変わろうとしている。 

自動車はどうだ。古典力学の優等生である機械装置であるが、現代の自動車のほとんどの部分が実は化学製品である。もっとも車の制御系はエレクトロニクスそのものである。

次世代自動車はさらに化学シフトが進む。2015年には日本を始め、各国で水素を燃料とする燃料電池車の市販が始まる。この燃料電池自動車といい、バッテリー駆動の電気自動車といい、ユーザーが直接化学現象を使うことになる。今後重要となってくる環境対応産業や未利用資源対応産業を始め、シエールガス、シエールオイル革命など、化学に期待するところは大きい。

 20世紀の産業の利益は物理学に基盤をおいてもたらされてきた、21世紀に入って産業の利益の源泉には物理学に加えて化学の重みが増してくる。産業活動の基盤となる重心を物理学から化学へシフトさせた企業が生き残りで力を発揮するという時代にはいった。

 学問としての物理学と化学について興味ある見方がある。時代が求めるのは「物理学の方法論」から「化学の方法論」へという視点である。物理学は個々の事柄にはこだわらず、その中を貫く普遍的な原理を求めてきた。その結果、物を投げれば落下点や距離や速度は予想できる。一方化学は、個々の事柄にこだわり、個別的存在が限りなく多いという多様性を扱ってきた。さらに個別的問題と別の個別的問題との関係という組み合わせ数的な多様性に挑戦してきた。多様で複雑な問題を扱ってきた。物を投げる? 石か砂か、小麦粉か、粉雪か、風は吹いているのか、雨は?

 現代の課題は予想困難な複雑なものが多い。例えば気象変動、生物多様性、食糧、エネルギー産業、これらの複雑な課題に対処するには非常に複雑で多様な問題を避けずに扱ってきた化学の方法論が今後一層力を発揮することになるであろう。

 なお、付け加えると、化学の人は物理を尊敬し、また必要とあれば必要な物理のごく一部とはいえ勉強し、理解し、会得できる、物理の人は総じて化学を嫌いであり、少しぐらい勉強しても化学を理解できることはない。単純化作業をトレーニングされてきた刷り込みはそうは簡単には変わらない。物理の人達は多様性の存在する課題から逃げる傾向にある。

さて、河田フォトニクスセンターがハイブリッドの趣きがあるのは心強いことである。サイエンスの中心にあってバイリンガル、さらにマルチリンガルを期待したい。

 1

現職:岩谷産業(株)中央研究所所長、奈良先端科学技術大学院大学特任教授、(独)科学技術振興機構科学技術イノベーション企画推進室上席フェロー(関西リエゾンオフィス)

e-Mailmurai@ad.naist.jp

 

<参考文献>

「日本の産業の化学化」 伊丹敬之 化学と工業2月号 111622009

「化学帝国主義?」 吉川弘之 化学11652011

「日本の化学産業が世界を追抜く道筋」 橘川武朗 化学と工業 515642011

「化学産業の時代―日本はなぜ世界を追い抜けるのか」橘川武朗、平野創 化学工業日報社(2011

「日本企業はなんで食っていくのか」 伊丹敬之 日本経済新聞社(2013

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