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なぜ車輪動物がいないのか
デューク大学はダーラムという町にある。タバコ畑の広がるのどかなノースカロライナ州の片田舎だ。森の中に点々と建物がたっているだけで、歩いていける距離には何もない。買い物をするにも、子供を学校に連れて行くにも、車がなければとても生きていけない世界だった。
日本では自動車への依存度はアメリカほどではないけれども、車輪のお世話になっている点では、似たようなものだろう。毎朝駅まで自転車で出て、電車にゆられて勤め先に急ぐ。車輪がなければ、現代人の生活は回転していかない。
ところが、まわりを見回しても、車輪を転がして走っている動物には、まったくお目にかかれない。陸上を走っている者たちは、二本であれ、四本であれ、六本であれ、突き出た足を前後に振って進んでいく。空を見上げても、プロペラ機は飛んでいても、プロペラの付いた鳥や昆虫はいないし、海の中でもやはり、スクリューや外輪船のような、回転する駆動装置をもった魚はいない。
生物界には車輪がない。身の回りにある道具類は、よく調べてみると、その原理は生物がとうの昔に発明していたものばかりの中で、車輪は例外的に、人類独自の偉大な発明なんだ、と学生時代に習って、なるほどと感心した記憶がある（あれからもう二十年たってしまった）。
ところが、その後、自然界にも車輪があることが分かってきた。あの、顕微鏡でもなかなか見るのがむずかしいほど小さいバクテリアが、毛のはえた車輪を回転させて泳いでいたのである。
それにしても、われわれが肉眼で見ている動物たちに、なぜ車輪を使うものがいないだろうか、これほど便利なものを使わないのには、それなりの理由があるのかもしれない。私の友人マイク・ラバーベラがサイズの観点から、この問題を論じている。それを紹介しよう。
まず陸上を動くものから考えることにする。自動車が便利なことに異論はないであろうが、これはガソリンを食うので、ひとまず置いておくとして、車輪の良さをしみじみ体感できるのは自転車であろう。同じ自分の足を使うのに、こんなにも速く楽に走れるなんて！と、学校にあがる前、一時間十円の貸自転車に心を躍らせたものである。事実、自転車というものは、人間の使う陸上の移動道具のうちで、もっともエネルギー効率の良いものである。自動車もこの点ではかなわない。
一般的にいって、なぜ車輪がこれほど好まれるかといえば、エネルギー効率が大変に良いからである。足を前後に振って歩くやり方では、前に振った足を止めて、逆に後ろへ振りと、降る方向を変えねばならない。その時にエネルギーがいる。又、足を上げたり下げたりするわけだから、これは重力に対して余計な仕事をすることになる。ところが回転運動ならば、回転方向は一定であり、上下動もない。前後・上下に振り動かす余計なエネルギーは使わなくて良い。だから、あの大変そうに見える車椅子でも、エネルギー的には、歩くよりもよっぽど楽である。
ただし、これは平らな良い道を行く場合の話で、ちょっとでも凸凹があると、たちまち難渋しはじめる。やはり車椅子が大変なことに違いはない。車椅子と同列に論じては、甚だ申し訳ないが、息子をベビーカーにのっけて押していると、このあたりの大変さが私にも分かる。舗装した道路を押して歩いている分には楽なものだが、階段は担いで昇らねばならないし、砂利道やぬかるみときた日には、もうお手上げだ。車輪は平坦なかたい道では威力を発揮するが、凸凹ややわらかい地面では、ほとんど役に立たないのである。
それでは、どのくらいの凸凹があると車輪は使えないのだろうか。こういうことに関しては、車椅子に関する資料がそろっている。車輪の直径の四分の一までの高さの段ならば、体を前後させて車椅子の重心を動かすことにより、なんとかクリアできる。それ以上高い段は越すのがむずかしく、車輪の直径の二分の一より高い段を越すことは原理的にできない。車椅子の車輪の直径は六十一～六十六センチなので、十六センチの凸凹が車椅子の使える限度といえる。
地面のやわらかさの方はどうかというと、ふかふかの絨毯の上では、車椅子はなかなか前に進まない。われわれが歩く際には、足は地面をズルズルと擦って歩いているのではなく、動いている方の足は宙に浮いているし、地面に着いている方の足は、その場所を踏みしめたままだ。だから、地面との摩擦が大きくなっても、歩く効率はあまり落ちない。ところが車輪は、連続的に地面との摩擦を保ちながら地面をずって回っていく。だから、地面がふかふかしたりネチャネチャしたりすれば、回転に対する抵抗がすぐに大きくなって回りにくくなる。たとえば、泥道はコンクリートの道路に比べて回転の抵抗は五～八倍になるし、砂の上なら十～十五倍にもなる。
さて、自然に目を向けてみよう。石ころのゴロゴロして