要旨

石油・天然ガス・石炭はいずれも生物由来の化石燃料であり、地質学的時間を経て生成された有限資源である。本稿では、①それらの生成過程と局在性、②資源に乏しい日本が石油を強く欲するに至った歴史、③人工石油（合成燃料）研究の国際的展開とエネルギー収支問題、④原子力への接続、⑤石油化学と合成化学の成立、⑥錬金術から近代化学への連続性、を通史的に整理する。資源制約という差し迫った需要が、科学技術を前進させる一方で、エネルギー収支という物理的制約をしばしば過小評価してきたことを明らかにする。

序論：錬金術と人工石油――夢と制約が科学を鍛えた

人類の科学史は、合理的計画だけで前進してきたわけではない。むしろ、切迫した欲求や実現困難な夢が、結果として技術と方法論を洗練させてきた側面がある。その典型例が錬金術と人工石油である。

錬金術は、卑金属を金に変えるという根本的に誤った目的を掲げていた。しかしその過程で、蒸留・昇華・精製・溶解といった操作技術、試薬の概念、実験記録の重要性が体系化され、近代化学の基盤を形づくった。一方で、目的論に縛られ、理論化の遅れや神秘主義への傾斜という「罪」も抱えていた。

人工石油も同様である。石炭や植物から石油を「人工的に生み出す」試みは、エネルギー収支の観点から見れば非効率であり、平時の経済合理性を欠いていた。しかし、戦争と資源封鎖という現実のもとで、触媒化学、高圧反応工学、有機合成技術を飛躍的に進歩させた。一方で、国家的期待が物理的限界を覆い隠し、過大な期待と誤算を生んだ点は否定できない。

本稿は、錬金術と人工石油を「失敗した夢」として切り捨てるのではなく、その功罪の両面を比較しつつ、科学技術がどのように成熟してきたかを、化石燃料史・合成化学史・エネルギー史の交差点として検討する。

第1章　錬金術研究の歴史――変成を夢見た人類の思考実験

1.1　錬金術とは何だったのか

錬金術（alchemy）は、しばしば「金を作ろうとした怪しい学問」として語られる。しかし本質はそれより広く、物質は変化しうるのか、世界は人為によって組み替えられるのかという根源的問いへの挑戦だった。

その目的は大きく三つに整理できる：

卑金属を貴金属（金）へと変えること

万能薬（不老長寿・完全治癒）の獲得

物質変成を通じた宇宙・精神の理解

ここで重要なのは、錬金術が単なる物質操作ではなく、自然観・宇宙観・人間観を含む総合的思考体系だった点である。

1.2　古代世界：技術と神秘の混交

錬金術の起源は一つではない。古代エジプトでは冶金・ガラス・染料技術が宗教思想と結びつき、ヘレニズム期アレクサンドリアで、ギリシャ自然哲学と東方思想が融合した。中国では道教思想と結びつき、丹薬（不老の霊薬）研究が発展した。

この段階では、観察・実践・象徴が明確に分離されておらず、技術者・哲学者・宗教者が同一人物であることも珍しくなかった。

1.3　イスラーム世界：錬金術の理論化

8〜13世紀、イスラーム文明圏で錬金術は飛躍的に整理される。実験器具の改良（蒸留、昇華、結晶化）、物質の分類（硫黄・水銀理論）、記録と再現性への意識が確立された。

とくにジャービル・イブン・ハイヤーン（ゲーベル）は、操作手順・条件・結果を文章化するという、後の化学に直結する態度を確立した。ここで錬金術は、「神秘的技芸」から体系化された技術知へと一歩進む。

1.4　錬金術がもたらした化学

錬金術は、現代化学の基礎技術を多数残した。蒸留・濾過・結晶化、酸・アルカリ・塩の操作、実験器具（フラスコ、レトルト、炉）――これらは、目的が誤っていても、手段として洗練された技術だった。

さらに重要なのは思考様式の遺産である。物質は変化するという確信、人為的操作で自然を制御できるという発想、試行錯誤を価値ある知として蓄積する姿勢――「失敗実験の山」が知識になるという感覚は、錬金術者の最大の遺産である。

1.5　錬金術の功罪

功（プラス面）

実験技術と化学操作の蓄積

自然を変えうる対象として捉える視点

科学以前の時代における「研究文化」の形成

罪（マイナス面）

象徴表現による知識の閉鎖性

金生成への執着が詐欺・偽造を生んだ

検証不能な理論が長く残存した

錬金術は、金を作ることには失敗した。しかし、物質世界を理解し、操作し、記録する方法を人類に残した。錬金術とは、科学が生まれる前に、人類が行った最大の思考実験だったと言えるだろう。

＊　＊　＊

錬金術が「物質を変える夢」だったとすれば、化石燃料は「太古の生物が変えた物質」の遺産である。次章では、この地球史が偶然生み出したエネルギー資源について見ていこう。

第2章　化石燃料の起源と局在――地球史が生んだ「偏った資源」

本章では、化石燃料がどのように形成され、なぜ地球上に偏在するのかを見ていく。この理解は、当サイトの「日本列島誕生の叙事詩― 動く大地と鉱山・温泉との繋がり」で扱ったプレート運動や地質学の知識とも深く関連する。

2.1　化石燃料はなぜ「生物由来」なのか

石油・天然ガス・石炭はいずれも生物由来炭素に起源を持つ。これは偶然ではない。地球上に炭素は豊富に存在するが、エネルギーとして使える形にまで「濃縮」された炭素は、自然界ではほとんど存在しない。それを可能にしたのが生物である。

地球誕生直後の炭素は、二酸化炭素（CO₂）や炭酸塩鉱物（石灰岩など）という安定で低エネルギーな形で存在していた。これはいわば「すでに燃え尽きた後の灰」である。この状態から自然に燃料が生まれることは、ほぼない。

生物、特に光合成生物は例外だった。光合成の本質は、CO₂＋水→太陽エネルギー→炭水化物（高エネルギー炭素化合物）である。つまり生物は、太陽エネルギーを使って炭素を「還元」し、ため込む装置である。

2.2　化石燃料の形成過程と時間スケール

石炭の形成

石炭は主に陸上植物が起源である。約3〜4億年前（石炭紀）、巨大なシダ植物や樹木が繁茂し、湿地で枯死→分解されずに堆積した。酸素が少ない湿地で、分解されないまま埋没し、長い時間と圧力により、泥炭→褐炭→瀝青炭→無煙炭へと変化する。

石油・天然ガスの形成

石油と天然ガスの起源は海のプランクトンである。微生物が死んで海底に沈み、酸素の乏しい環境で分解されず堆積し、地下数千m、熱（60〜150℃）と圧力で炭化水素に変化する。

形成に要する時間

化石燃料の生成には数千万年〜数億年を要する。植物やプランクトンの堆積に数万〜数十万年、埋没・続成作用に数百万年、熱分解（ケロジェン→石油・ガス）に数千万年である。現代文明（約1万年）とは比較にならない時間が必要であり、したがって化石燃料は再生不能資源である。

2.3　なぜ資源は局在するのか

化石燃料は地球上に均等には存在しない。その理由は以下に集約される：

生物生産性が高かった古環境（大陸棚・内海・湿地帯）

無酸素環境での保存

適切な温度・圧力条件

トラップ構造（背斜構造・断層）

石油は軽く、流れる。そのため、母岩（生成場所）、貯留岩（多孔質の岩）、封圧層（逃げないフタ）という地質トラップが揃わないと、地表に抜けてしまう。この「たまたま」が、地球史の中で何度か起きた場所に、中東・ロシア・北米などの油田が集中する。

2.4　なぜ日本には石油が少ないのか

日本列島は、プレート境界に位置し、地殻変動が激しく、地層が壊れやすい。石油は「壊れない地層で、長期間じっとしている」必要があるため、日本では生成されても逃げてしまう。結果として、石炭は多少あるが、石油・ガスはほぼない。

第3章　日本と石油需要の歴史

資源に恵まれない日本がいかにして石油を必要とし、いかにしてその不足に直面したか。その歴史を時系列で追ってみよう。この過程は、当サイトの「日本インフラ史総覧：明治から現代にいたる国家基盤の形成」や「戦前日本はどんな高等教育機関を築いたのか」で扱った近代化の文脈と深く関わる。

3.1　江戸時代〜明治時代

江戸時代には越後の「燃える水（原油）」は知られていたが、用途は灯火程度であった。明治時代には近代化＝蒸気機関・軍艦の時代であり、石炭が主役で、石油はまだ補助的な位置づけだった。

3.2　第一次世界大戦後

自動車・航空機の登場により、海軍が重油化を進めた。石油は国家の生命線となった。

3.3　1930年代

日本の石油自給率はほぼゼロとなり、米国・オランダ領東インド（現インドネシア）依存が深刻化した。

3.4　1941年

石油禁輸が実施され、「石油がないから戦争になった」と言われる所以となった。

＊　＊　＊

石油の枯渇という危機に直面した国々は、一つの夢に賭けた――「人工的に石油を作る」という現代の錬金術である。次章では、この世界的な試みを見ていく。

第4章　人工石油研究の国際史――「現代の錬金術」

人工石油研究は、当サイトの「化学反応とエネルギー― 化学は「エネルギーの受け渡し」である」で扱った熱力学とエネルギー収支の問題を、国家規模で直面した歴史である。

4.1　ドイツの先行例

ドイツは石炭→液体燃料のフィッシャー・トロプシュ法を開発し、ナチス・ドイツは実用化に成功した。第二次大戦中、ドイツ燃料の半分以上を合成燃料が占めた時期もある。しかし、石炭1に対し得られる液体燃料はごく一部であり、巨大設備・大量電力・触媒が必要で、爆撃に極端に弱いという問題があった。エネルギー収支は明らかに悪かった。

4.2　日本の涙ぐましい努力

日本は満州・朝鮮で石炭液化、松根油（松ヤニ由来）、アルコール燃料を試みた。しかし、効率が低く、エネルギー収支が悪く、戦争遂行には足りなかった。まさに「資源なき国家の必死の錬金術」だった。

4.3　その他の国々

イギリスは第一次大戦後に石炭液化研究を行ったが、平時ではコストが合わず縮小した。フランスは国家主導で合成燃料研究を行ったが、植民地石油の確保で優先度が低下した。アメリカは1920年代から研究自体は継続したが、テキサスなどの安価な天然石油があるため、実用化は不要だった。

つまり、「やれるか」ではなく「やる意味があるか」で判断していた。

4.4　エネルギー収支の問題――誰が気づいていたのか

実は、現場の技術者・化学者はかなり早く理解していた。石炭を一度ガス化する時点でエネルギー損失が大きく、触媒反応も完全ではなく、液体化しても「元の石炭以上のエネルギー」は得られない。熱力学第一・第二法則は、すでに確立していた。「錬金術は成立しない」ことは、理論的に明白だった。

それでも研究が続いた理由は、比較対象が「ゼロ」だったからである。天然石油が入らず、輸入が途絶える状況では、エネルギー収支が悪くても「ゼロよりはマシ」になる。国家戦略と非常時経済において、戦時は「採算」より「持続」が優先される。人工石油は経済技術ではなく、軍事技術だった。

多くの国で、「平時：やらない、非常時：やるしかない」という認識が共有されていた。これは無知ではなく、冷静な計算だった。この判断の背景には、当サイトの「なぜ優れた技術でも、社会では失敗するのかー社会と科学技術」で論じた技術と社会の関係が深く関わっている。

第5章　日本における人工石油研究――詳細年表と研究機関

日本がどのように人工石油研究に取り組んだのか、時系列と研究機関別に詳しく見ていこう。この背景には、「明治政府が招いたお雇い外国人たち」や「日本の産業を創った企業の系譜」で扱った近代日本の技術導入・産業発展の歴史がある。

5.1　詳細年表

5.2　日本海軍・大学別の研究一覧

第6章　石油化学と合成化学の成立――「燃やす石油」から「使う石油」へ

人工石油という「錬金術」が限界に達した一方で、戦後日本は別の道を選んだ。石油を燃やすのではなく、分解し、組み替え、新しい物質を創造する道である。この展開は、当サイトの「物質の構造と性質― 世界は「見えない粒のルール」でできている」で扱った化学の基礎と直結する。

6.1　石油は「燃料」になる前に、化学の宝庫である

石油はしばしば「燃やすもの」として語られる。しかし、化学の視点から見た石油の本質はまったく異なる。石油とは、分けることで価値が生まれ、組み替えることで文明が生まれた物質である。

6.2　蒸留――沸点の違いで「分ける」

地中から採れる原油は、軽い分子、重い分子、直鎖・分岐・環状化合物がごちゃ混ぜになった状態である。このままでは使えない。そこで行われるのが蒸留だ。

常圧蒸留・減圧蒸留により、原油を加熱すると、分子量の小さいものから順に気化する。LPG（家庭用ガス）、ナフサ（石油化学原料）、ガソリン（自動車燃料）、灯油（暖房・航空燃料）、軽油（ディーゼル）、重油（発電・船舶）に分けられる。石油精製とは「燃やす前の選別作業」である。

6.3　ナフサこそが文明を変えた

この中で特別な意味を持つのがナフサだ。ナフサは、燃料としては中途半端だが、化学原料として極めて優秀である。

6.4　石油化学の出発点――分子を壊す

ナフサはそのまま使わない。熱と触媒で分解（クラッキング）する。主な生成物は、エチレン、プロピレン、ブタジエン、ベンゼンである。これらは合成化学の「積み木」になる。

6.5　そこから生まれる合成化学の世界

プラスチック（ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン）、合成繊維（ナイロン、ポリエステル、アクリル）、化学品・医薬品（溶媒、界面活性剤、医薬中間体、農薬）――現代の合成化学は、石油化学を基盤に成立した。

6.6　日本が強くなった理由（資源がなくても）

日本は石油を持たなかった。しかし、高度な蒸留技術、触媒技術、高純度分離、合成反応制御で、輸入原油から最大限の価値を引き出した。「燃料は買い、化学で付加価値を作る」――これは極めて合理的な戦略だった。

第7章　結論――差し迫った需要が科学を進め、限界も露呈させた

7.1　錬金術と人工石油の構造的類似性

錬金術も人工石油も、「できないこと」を追い求めた点では失敗である。しかし、その過程で生まれた技術は、現代の化学・エネルギー科学の土台となった。

7.2　人工石油は「間違った答え」ではなく「間に合わせの答え」だった

人工石油はエネルギー収支を誤算した失敗ではない。収支が悪いことは当時すでに理解されていた。差し迫った需要が判断基準を変えた。それは科学の敗北ではなく、状況判断の産物である。

7.3　現代への示唆

現代の合成燃料（e-fuel、CO₂燃料）も、構図は同じだ。当サイトの「エネルギー資源と持続可能性― 私たちは「見えない流れ」を使って生きている」や「環境化学― 人間の営みが自然環境に及ぼす影響」で扱った持続可能性の問題と直結する。

7.4　最後に残る教訓

化石燃料は生物と地球史が生んだ偶然の貯金である。人工石油は分かっていてやった非常手段である。原子力だけが物理的に成立した例外である。石油化学は燃やさずに価値を引き出す知の産業である。

エネルギーに魔法はない。あるのは、時間・物理法則・選択だけだ。

関連記事（サイエンスは大人を救う）

本稿で扱ったテーマに関連する当サイトの他の記事：

【エネルギー・化学の基礎】

「化学反応とエネルギー― 化学は「エネルギーの受け渡し」である」

「物質の構造と性質― 世界は「見えない粒のルール」でできている」

「エネルギー資源と持続可能性― 私たちは「見えない流れ」を使って生きている」

「環境化学― 人間の営みが自然環境に及ぼす影響」

【日本の科学技術・産業史】

「戦前日本はどんな高等教育機関を築いたのか――大学・専門学校と法制度の全体像」

「明治政府が招いたお雇い外国人たちー理工系、軍事、医学を中心にー」

「日本の産業を創った企業の系譜ー明治から戦後まで、製造業を中心にー」

「日本インフラ史総覧：明治から現代にいたる国家基盤の形成」

「鉱山と工業発展の裏で広がった環境被害の歴史ー日本の公害史ー」

【地球科学・資源】

「日本列島誕生の叙事詩― 動く大地と鉱山・温泉との繋がり」

【科学技術と社会】

「なぜ優れた技術でも、社会では失敗するのかー社会と科学技術」

「世界と日本の交通技術の発展と距離の変化ー技術はどう世界をかえたかー」

※下線付きの記事タイトルは実際にサイトに存在する記事です。

参考文献

本稿は、以下の分野における先行研究と議論を統合したものである：

錬金術史および化学史

地球化学および化石燃料の生成過程

日本近代史およびエネルギー政策史

人工石油研究の国際比較

石油化学および合成化学

熱力学およびエネルギー収支分析

（本文書は対話型AIとの議論を元に構成された論文調文書である）

サイエンスは大人を救う　https://science-literacy.com/