スヴァンテ・アウグスト・アレニウス：地球温暖化を計算した男

彼は人生の1年を費やし、機械の助けを借りず、数万もの計算を手作業でこなした。誰も適切に問いかけてこなかった問題、つまり「空気中の二酸化炭素の量を変えると地球の温度はどうなるか」という疑問に答えるためである。1896年に彼が導き出した「二酸化炭素が倍増すれば地球は約4度温まる」という答えは、現代の推定値と驚くほど近く、不穏なものである。彼はまた、これがむしろ良いことだと考えていた。

ヴィークの算数の神童

1859年2月19日、ウプサラ近郊のヴィークにて、ウプサラ大学に雇われた土地測量士のスヴァンテ・グスタフ・アレニウスとカロリーナ・トゥーンベリの間に生まれた。3歳で独学で読み書きを覚えた。父が帳簿をつけるのを見て育ち、算数の神童となった。このスキルは、後になって誰が予想したよりも重要になる。8歳で地元のカテドラルスクールに入学し、直ちに5年生へ進級、1876年に最年少かつ最も優秀な生徒として卒業した。

ウプサラ大学には失望した。物理学の教育を嫌い、化学者のペール・テオドール・クレーヴェ（Per Teodor Cleve）に対しては忍耐強く接することができなかった。1881年、スウェーデン王立科学アカデミーの物理学研究所でエーリク・エドルンド（Erik Edlund）の下で働くため、ストックホルムへ移った。

不合格になりかけた学位論文

1884年、電解質の導電性に関する150ページの論文を提出した。その中には56の異なる論文が含まれていた。その中心的な主張は異端であった。「塩が水に溶けるとき、電流が流れているかどうかにかかわらず、溶液中に存在する荷電粒子である『イオン』へと、自発的に分裂する」というものだった。ファラデーは、電気分解が最初にイオンを作り出すと考えていたが、アレニウスはイオンが最初からそこに存在すると述べた。

クレーヴェを含む審査員たちは感銘を受けなかった。学位論文は第4級の評価を受けたが、弁明を経て第3級に引き上げられた。実際には、これは学術的なキャリアへの扉を閉ざす評価であった。現在、56の論文のほとんどは、わずかな修正はあるものの、正しいと見なされている。

彼はコピーを海外に送った。ルドルフ・クラウジウス、ヴィルヘルム・オストヴァルト、ヤコブス・ヘンリクス・ファント・ホッフらはそれらを読み、衝撃を受けた。オストヴァルトは個人的にウプサラまで旅行し、リガでの仕事を提供した。アレニウスは父の重病（1885年に死去）を理由に断ったが、その後、旅費の助成を受けて各地を回り、リガとライプツィヒのオストヴァルト、ヴュルツブルクのフリードリヒ・コールラウシュ、グラーツのルートヴィヒ・ボルツマン、アムステルダムのファント・ホッフらと研究した。これは当時の物理化学における最高の教育であり、彼は拒絶からそれを自ら組み立てたのであった。

方程式と賞

1889年、ライプツィヒでオストヴァルトと共に研究し、彼の名を冠した式を生み出した。「アレニウスの式」は、化学反応の速度が温度と活性化エネルギー（分子が反応する前に越えなければならない壁）にどのように依存するかを記述する。これは化学反応速度論における基盤となる関係の一つであり、工業プロセス設計から医薬品の保存期間の推定まで、日常的に使用されている。

1891年にストックホルム大学の講師となり、1895年には同僚たちの反対を押し切って物理学教授となり、1896年には学長に就任した。1903年、電解質解離理論（ウプサラの審査員が第4級と評価したイオン理論）によりノーベル化学賞を受賞した。スウェーデン人初のノーベル賞受賞者であった。

1年間の算術

1896年の論文「大気中の炭酸ガスの地表温度への影響について」こそが、彼を超越した作品である。アレニウスは、大気中の二酸化炭素の変動が氷河期を説明できるかどうかを知りたかった。サミュエル・ラングレーが1885年から1887年にかけて行った月光強度の測定値を用い、水蒸気と二酸化炭素がどの程度熱を吸収するかを導き出した。次に、世界中の平均気温と湿度を計算し、当時から67、150、200、250、300パーセントの二酸化炭素レベルになった場合に何が起こるかを計算した。この作業には手計算で1年を要した。

彼の結論は、今なお引用される経験則となった。「炭酸ガスが幾何級数的に増加すれば、気温は算術級数的に上昇する」。二酸化炭素が倍増すれば地球は約4度、4倍になれば約8度温暖化することを発見した。彼はフーリエ、プイエ、ティンダルの業績の上に築いたが、物理化学をこの数値の計算に応用した最初の人物であった。

1896年の論文自体は、石炭の燃焼についてはほとんど触れていない。それは1908年のポピュラーな著書『Worlds in the Making』（邦題：『形成されゆく世界』）で扱われ、人間による排出が地球を温暖化させるのに十分な量であると判断し、その見通しを歓迎さえした。温暖化は次の氷河期を防ぎ、寒い北部での収穫を改善すると論じた。海面の上昇は、彼の計算には現れていない。

帝国とその利用

1901年からスウェーデン王立科学アカデミーに所属し、残りの人生の間、ノーベル物理学委員会、そして事実上化学委員会にも関与した。彼はこの立場を利用し、仲間を賞へと押し上げ、ライバルを阻止するために働いた。1905年、ストックホルムにノーベル物理学研究所を設立し、1927年の引退まで運営した。

後年の好奇心は多岐にわたった。生理化学に向けられ、生体組織内の反応がフラスコ内と同じ法則に従うことを示した。1904年のカリフォルニアでの毒素と抗毒素に関する講義は、『Immunochemistry』（免疫化学、1907年）となった。氷河期や天体物理学について書き、生命が胞子として惑星間を漂流する可能性があるというパンスペルミア仮説を提唱した。評価しにくい点としては、1909年に設立されたスウェーデン人種衛生協会（Swedish Society for Racial Hygiene）の理事を務めたことがある。これは、彼に関する正直な記録には含まれるべき事実である。

なぜスヴァンテは天才と呼ばれるのか

この事例は、主に純粋な天才性というよりも、制度的な判定に抗して維持された判断の独立性によるものである。イオン理論は専門の化学者から第4級の評価を受けたが、結果として正しかった。オストヴァルト、ファント・ホッフ、クラウジウスはウプサラには見えなかったことを即座に見抜き、ノーベル委員会は19年後に同意した。25歳で、これほど多くの専門家の反対を押し切って正しかったというのは稀なことである。

気候に関する研究は、異質な能力を示している。それは、現代ではほとんど誰も持っていないような忍耐力である。1896年の論文には概念的なごまかしはなかった。温室効果のメカニズムはフーリエによって記述され、ティンダルによって測定されていた。アレニウスが提供したのは、定性的な効果を数値に変換するために1年間の手計算をやり遂げる意思であり、彼が得た感度値は、現在のスーパーコンピュータが生成するものと驚くほど近い。

反論もまた重大である。彼の気候推定は一部で幸運に恵まれていた。ラングレーの月光データと、後の科学者に拒絶された単純化に基づいていたため、何十年もの間、コンセンサスは彼の結果を信頼するには大雑把すぎると否定していた。温暖化が何を意味するかという彼の解釈は間違っていた。彼はそれを利益だと考えていた。そしてノーベル委員会での行動は派閥的であり、人種衛生への関与は不名誉である。彼は手強い計算家であり、並外れて頑固な思想家であった。天才という言葉は、突然の直感の閃きよりも、悪い判定を受け入れることを拒んだ彼の姿勢にこそ、よりよく当てはまる。

後世

1927年10月2日、急性腸疾患のためウプサラで死去。それ以前に数々の名誉を受けていた。1902年のデービーメダル、1911年の第1回ウィラード・ギブズ賞、1914年のファラデー・レクチャーシップ、1920年のフランクリン・メダル、1910年の王立協会外国人会員などである。

月や火星のクレーターに彼の名が付けられているほか、スヴァールバル諸島のアレニウス山（Arrheniusfjellet）やストックホルム大学のアレニウス研究所などにもその名が冠されている。また、見過ごせない偶然であるが、気候活動家のグレタ・トゥーンベリの父、スヴァンテ・トゥーンベリは、親族の系統におけるアレニウスにちなんで命名された。