スヴァンテ・アレニウス：ノーベル化学賞受賞の物理化学創始者と地球温暖化予測者

スヴァンテ・アレニウスの業績と生涯を詳述：ノーベル化学賞、物理化学の創始、そしてCO2による地球温暖化予測という先駆的研究をわかりやすく解説。

著者: Leandro Alegsa 作成日: 2022年4月20日 最終更新: 2026年1月11日

スヴァンテ・アウグスト・アレニウス（1859年2月19日 - 1927年10月2日）は、ノーベル賞を受賞したスウェーデンの科学者で、物理学、化学、地球科学の分野で発見をした人物である。生涯を通じて理論と観測を結びつける研究を行い、今日の物理化学や気候科学に大きな影響を与えた。

もともとは物理学者だったが、1903年にノーベル化学賞を受賞し、物理化学の創始者となった。彼の業績には、電解質の電離に関する理論や化学反応速度に関する考察が含まれ、これらは後に化学熱力学や反応速度論の基礎となった。

その後、彼は他の科学的問題にも目を向けるようになった。化石燃料の燃焼などによる二酸化炭素の排出が地球温暖化を引き起こすと最初に予言したのは彼だった。1896年の論文では、大気中のCO2濃度が増加すると地表の平均気温が上昇することを定量的に示し、CO2濃度が倍増すると地球の平均気温が数度（当時の推定でおよそ4〜6℃程度）上がる可能性があると計算している。

主な業績

電離（電解質の電離）理論：強電解質が溶液中でイオンに分かれるとする理論を提唱し、電気伝導や酸塩基反応の理解に貢献した。
アレニウスの式（反応速度論）：温度依存性を示す経験式 k = A exp(−Ea/RT)（反応速度定数kは活性化エネルギーEaと温度Tに依存する）を導入し、化学反応の温度効果を定量化した。
地球気候に関する先駆的研究：大気中の二酸化炭素の増加と温度上昇の関係を初めて数量的に評価し、地球温暖化メカニズムの基礎を築いた。
その他の関心分野：太陽放射の地球への影響や、微粒子・放射圧による生命の宇宙間移動（パンスポーミア）など幅広い話題にも取り組んだ。

ノーベル化学賞（1903年）とその意義

アレニウスは1903年に「電解質の電離に関する研究」によりノーベル化学賞を受賞した。この業績は電気化学や溶液化学の基盤を作り、化学反応を物理的・定量的に扱う物理化学という分野の成立に寄与した。彼の理論は後の実験結果や理論発展によって修正・拡張されつつも、現代化学の重要な柱となっている。

地球温暖化予測とその評価

アレニウスの1896年の研究は、今日でいう「温室効果」の基本原理に基づいている。彼はCO2の吸収能力が地表から放出される赤外線を部分的に遮断し、これが温暖化をもたらすと説明した。彼の計算は単純化されていたため数値的な誤差や限界はあるが、定性的な結論――人為的なCO2増加は気候を変える可能性がある――は現代の気候科学でも支持されている。

興味深い点として、アレニウス自身は温暖化の影響を一概に悪いこととは見なさず、寒冷な地域の農業にとっては好影響があるかもしれないと述べていたが、彼が想定していなかった速さや地域差、複雑な生態系への影響などが現代の課題となっている。

生涯と影響

アレニウスはスウェーデンのウプサラやストックホルムで学び、研究生活を送りながら多くの学術的および公共的活動に関わった。ノーベル賞受賞後も研究と教育を続け、物理化学の普及に努めた。晩年は地球科学や宇宙生物学に関する著作も残している。

彼の仕事は、化学反応の理論化学的理解や気候変動の科学的基礎の確立に貢献し、現代の化学者・気候科学者にとって重要な出発点となっている。

初期の作品

初期の研究は、電解質の伝導性についてであった。1884年、この研究をもとに、ウプサラ大学に電解伝導度に関する150ページの小論文を提出し、博士号を取得した。しかし、この論文は教授陣の心を打つことはなく、彼は低級な学位しかもらえなかった。その後、この研究の延長線上に、ノーベル化学賞を受賞することになる。

この論文で最も重要な考え方は、「純粋な塩も純粋な水も導電体にはならないが、塩を水に溶かした溶液は導電体になる」と説明したことであった。

アレニウスは、溶液を作る際に塩が荷電粒子（マイケル・ファラデーが何年も前にイオンと名付けたもの）に分裂することを説明した。ファラデーは、電気分解の過程でイオンが発生すると考えていたが、アレニウスは、電流が流れていない状態でも、塩の溶液にはイオンが含まれていると考えたのである。そして、溶液中の化学反応は、イオン同士の反応であると提唱したのである。

1884年、イオン科学理論を発展させ、アレニウスは酸と塩基の定義を提唱した。彼は、酸とは溶液中で水素イオンを生成する物質であり、塩基とは溶液中で水酸化物イオンを生成する物質であると考えた。

ノーベル賞

1900年頃、アレニウスはノーベル研究所とノーベル賞の設立に携わるようになる。その後、彼は生涯にわたって、ノーベル物理学委員会の委員とノーベル化学委員会の委員を務めることになる。

彼はその地位を利用して、友人（ヤコブス・ファントホフ、ウィルヘルム・オストワルド、セオドア・リチャーズ）に賞を用意し、敵（パウル・エーリック、ワルター・ネルスト）には賞を与えないようにしようとしたのです。1903年、彼はスウェーデン人としては初めてノーベル化学賞を受賞した。

後日談

名声を得た後、彼は他の科学的な問題に目を向けるようになった。

生理学

1904年には、物理化学の方法を毒素や抗毒素の理論の研究に応用することを試みるために、カリフォルニア大学でいくつかの講義を行い、その内容は1907年に『免疫化学』というタイトルで出版されている。

地球惑星科学

また、地質学（氷河期の起源）、天文学、物理宇宙論、宇宙物理学にも目を向け、星間衝突による太陽系の誕生を説明した。彗星、太陽コロナ、オーロラ、黄道光の起源として放射圧を考察した。

彼は、生命は胞子の輸送によって惑星から惑星へと運ばれてきたのではないかと考えたのだ。この考えは、現在ではパンスペルミア説として知られている。

温室効果

アレニウスは氷河期を説明する理論を考え、1896年、大気中の二酸化炭素濃度の変化が温室効果によって地表温度を大きく変化させると考えた最初の科学者であった。彼は、ジョセフ・フーリエをはじめとする他の研究者の研究に影響を受けていた。アレニウスは月の赤外線観測を利用して、大気中の二酸化炭素（₂ ）と水蒸気による赤外線の吸収を計算した。アレニウスの温室効果則の原型は次のようなものである。

「炭酸の量が幾何級数的に増加すれば、温度の増大はほぼ等比級数的に増加する」。

この簡略化された表現は、現在でも使われている。

ΔF = α ln(C/ C 0 {displaystyle C_{0}} $C_{0}$ )

彼の著書『Worlds in the making』（1908年）は、一般読者を対象としたものだった。彼は、人間が排出するCO₂ 、世界が新たな氷河期に突入するのを阻止するのに十分な強度を持ち、急速に増加する人口を養うためには、より温暖な地球が必要であると示唆したのである。

「地表の温度は...ある程度、それを取り巻く大気と関係があり、特に熱線に対する大気の透過性によって決まる」。(p46)

この説は「ホットハウス説」と呼ばれ、彼らは大気がホットハウスのガラス窓のように作用すると考えたからです。(p51)

「空気中の炭酸の量が現在の2分の1に減ると、気温は約4度下がり、4分の1に減ると気温は8度下がります。一方、空気中の二酸化炭素の割合が2倍になると、地表の温度は4度上昇し、二酸化炭素が4倍になると、温度は8度上昇します」。(p53)

「海は炭酸を吸収することによって、生成された炭酸の約6分の5を取り込む巨大な容量の調整器として作用するが、大気中のわずかな炭酸の割合は、産業の進歩によって数世紀の間に顕著な程度に変化する可能性があることを我々はまだ認識している」。(p54)

「大気中の炭酸の増加の影響によって、我々は、特に地球の寒い地域に関して、より平穏でより良い気候の時代を享受することが期待できるだろう。(p63)

化石燃料の燃焼などによる二酸化炭素の排出が地球温暖化を引き起こすことを初めて予言した人物である。アレニウスは明らかに、世界が温暖化することは好ましい変化であると信じていた。しかし、1960年頃までは、ほとんどの科学者が、温室効果はとても起こり得ないと考え、これを否定していた。ミランコビッチは、氷河期のメカニズムとして、地球の軌道の周期的な変化（ミランコビッチ・サイクル）を利用することを発表していました。現在では、軌道強制力が氷河期の時期を決定し、CO₂ 、増幅的なフィードバックとして作用するという説明が受け入れられている。

人間関係

彼は、世界共通語（誰もが使える一つの言葉）の構想を考え、英語を改良したものを提案した。

アレニウスは、1922年に人種生物学研究所の設立に貢献したスウェーデンの有力科学者の一人である。これは優生学の影響を受けた考えであった。当初はノーベル研究所として提案されていた。アレニウスは、1909年に設立されたスウェーデン人種衛生（優生学）協会と同様、同研究所の理事を務めていた。