天文学の段階

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Institut Olympique, 1919 (p. 3-27).

紳士淑女の皆さん

詩人だけでなく、時には科学者も、星の住む宇宙について語ることがある。イメージを作る...しかし、そのイメージは欠陥品であり、虚偽でさえあります。それを判断するのはあなたです。すべての星の中で、私たち、つまり私たちが属する太陽系に最も近く、太陽からわずか秒速29万9000キロメートル、数分で届く光が、αケンタウルス星から4年4カ月かけて届く。シリウスからは約9年、アルタイルからは約14年、ベガからは約27年で届く。もし、今この瞬間にアルクトゥルスが消滅してしまったら、その最後の光線が私たちに届くまで、あと34年間はその存在を知ることができないのです。これらの星は、大空に浮かぶ私たちの隣人であり、私たちに最も近い星であるからです。宇宙空間には、そのような距離を持つ星がほとんど存在しないことはおわかりいただけるでしょう。

真実はまったく違う。それは、ある偉大な天文学者の恐ろしい言葉で表現されています。「星々は、巨大な空間を横切る光と熱の偶然に過ぎず、世界の通常の状態は、空虚、寒さ、暗闇です。

そしてここに、私たちも認めざるを得ない第二の事実がある。それは、惑星の表面に存在する生命、つまり、私たちが自分の中に感じたり、周囲に見たりしている組織化された生命は、非常に短い段階に過ぎず、火成作用と冷却・乾燥作用の長い期間の間の一瞬の鋳型のようなものだということです。

つまり、時間と空間という二つの基本的な概念、批判的精神の基礎となるこの二つの概念、知性と判断のダブルスタンダード、そして私たちを超えた第三の概念、無限という概念がここにあるのです。天文学はそれを私たちの目に見える形にしてくれるのに、私たちはそれを理解することができないのです。空間が停止する場所を想像することはできますか?それは無茶な話だ。しかし、限界のない空間を想像することはできるだろうか。いいえ。星の数は、数である以上、制限することができるし、制限しなければならない。

このように、天文学は、あらゆる科学の中で唯一、無限という概念を、理解できないながらも、私たちに絶対的に存在させるものなのです。それを把握するためには、星空に目を向けるだけでいい。そして、自分自身を振り返ることで、私たちの知性の有効な限界が見えてくる。

天文科学が到達したフロンティアポイントです。でも、どうやって?どんな頑固な研究によって?どんな素晴らしい効果で?まずはこの点についてお話ししたいと思います。そして、私たちを無限と接触させるこの恒星界の一般的な特徴、次にその中を動く星々がどのように生き、進化していくかを手早く見ていきます。

天文段階

原始人はみな、時間の区切りや方向性を求めて、空を観察してきた。月の満ち欠けや星の集まりが、その手助けをしていたのです。一般的には、それ以上には踏み込まなかった。しかし、3つの点、それも互いに孤立した3つの点で、天文科学は驚くべき発展を遂げることになる。カルデア人、中国人、そしてメキシコのアステカ人は、365日と1/4という、彼らにとっては限りなく正確に近い暦を発見することができました。これは、数学的な知識もさることながら、長年にわたる観測の継続と忍耐によるものです。アレキサンダー大王がバビロンを占領したとき、遠征に同行したカリステネスが1903年にかけて蓄積した天文観測を集めてギリシャに送り、叔父のアリストテレスに伝えた。現在、シッパールで発見されているサルゴン王の天文台も、同じように忍耐強く作られたモニュメントです。このように、判断能力の本質的な法則が明らかにされています。推論しようとする前に、観察する；じっくりと、正確に、注意深く観察する。

誰もがその方法を知っているわけではありません。貪欲なフェニキア人も、心配性で謎めいたエトルリア人も、成功しなかったようだ。後者は、多くの分野でローマの創始者でありながら、天文学的な無関心をローマに遺したが、ローマはそこから逃れようとはしなかった。ローマ暦は常に最も初歩的で不完全な暦の一つであり続けた。紀元前450年にギリシャの天文学者の協力で改訂されたものの、その乱れは残った。48年、太陽年より3カ月進んだ民政年号になった。そこで、ジュリアス・シーザーが再びギリシャの協力を得て、自分の名を冠した改革を行い、4年に1日多い365日の年号を制定した。この措置により、128年ごとに24時間が追加されることになった。1582年、教皇グレゴリウス13世はこれを是正することを約束した。

しかし、すべてにおいてそれはカレンダーに過ぎない。ライプニッツが進歩の条件とした「ある種の推測の技術」が必要だったのです。ギリシャの想像力は、カルデアの獲得したものに対して発揮され、決定的なフロンティアを越えたのです。

このような「球体思想」は、早くから天文学に取り入れられていたのです。まさに、誰の目にも明らかな天球の形を思い浮かべただけで思いついたのだ。軸、極、基点、球の結果は最初から使われていた。サルゴンの表では、すでに東西南北に位置する国々が区別されています。しかし、天の丸天井は金属製で、星は硬いフレームにぶら下がったランプか、その中に埋め込まれた光る石であると考えられていた。他の星はともかく、地球そのものに球体の考えを適用しようとは誰も考えず、もちろん地球は普遍的な中心だと考えられていた。アナクシマンダーは、大気の中に隔離され、円筒形の上部にのみ人が住むと考えたのが最初です。このアナクシマンデルは、紀元前639年から568年にかけて生きたギリシャの最初の天文学者、ミレトスのタレスの後を継いでいた。- その後、クロトーネとメタポントゥムで教えた有名なピタゴラス、小アジアのクニドゥスに天文台を持ったエウドクソス、アレクサンドリアの学校を指導したユークリッド、サモスのアリスタルコス、そして最後に古代で「おそらく史上最高の」天文学者、三角法の発明者ヒッパルコスが現れ、彼は128年頃に観測していた、とボイグランは『天体の歴史』で述べています。5世紀足らずの間に、どれほどの進歩があったことでしょう。紀元前4世紀の中頃には、地球が丸いという概念が広まっていた。アリストテレスは、地球が月に落とす影の限界は円形であると主張する。カルデア人が、自分たちのような注意深い観察からこれを推論しなかったのは不思議です。ピタゴラスは、球体の考え方を広めるために多くのことをした。彼は常に自然や数の調和を求める傾向があり、球体の形を最も完璧なものと考え、円運動を最も完璧なものと考えた。

サモスのアリスタルコスは、天才的な閃きによって地球が太陽の周りを回っていることを見抜いたが、証拠がなく、計算と精密さの人であるヒッパルコスは、あえてそのような論文を支持しなかった。ヒッパルコスの後、芸術や文学、科学や政治の世界で、偉大な人物が亡くなったときに起こる、突然の疲労のようなものがありました。人は言うことができない。

その結果、歯止めどころか後退してしまったことは事実です。もう偉い人はいない：唯一悪名高いプトレマイオスは、その評判に見劣りする。新しい発見がない。紀元5世紀に書かれたテオドシウス帝の侍従長マクロビウスの証言から、当時のローマではヒッパルコスの著作もプトレマイオスの著作も知られていなかったことがわかる。ビザンティウムは、今度はそれを記憶することを怠るようになる。しかし、当時、アンティオキア、ペルガモン、アレキサンドリアの立派な図書館は破壊されず、その財宝は手の届くところにあった。星空を見ると、その魅力的な奥行きを調べる可能性を常に感じていた人間にとって、これほど大きな科学的荷物は無視されていたのだと理解できるだろうか。ここで、歴史の他の多くの瞬間と同様に、我々は、人間の精神を、規則的に少しずつレベルが上昇する堆積層に同化させる運命的な進歩理論の偽りを見ることになる。いや、進歩は自己生成するものではない。進歩は常に努力の結果であり、予期せぬ出来事によって有利になったり、不利になったりするものです。

アラブ人は、この地域や他の地域の豊かな古代の貨物を救出したと評価されています。カリフ・アルマンソールがダマスカスからバグダッドに首都を移すと、バグダッドでは天文学の学校が発達した。その後、2世紀にわたってカイロの学校が輝き、さらにスペインやモロッコのアラブ学校が登場した。西ペルシャのメラガでは、1300年頃、天文台が建設された。その少し後、タメランの息子がサマルカンドに巨大なものを建設し、その跡が現代の考古学者によって発掘されています。しかも、これらのすべては、その過程と願望において、ギリシャというよりもカルデア的であった。

欧米の不注意が残った。1484年にポルトガル人が喜望峰を回り、1492年にクリストファー・コロンブスがアメリカを発見してから、この問題は解決されたのです。そして、コペルニクスが真の太陽系を宣言し、ガリレオやケプラーがようやく受け入れることに成功したのです。コペルニクスは、彼の名を冠した有名な法則を発見しました。最初の法則は、惑星が太陽の周りを描く曲線の楕円形を定義すると、2番目は速度と移動距離の間の特異な比率を確立し、3番目は惑星の回転の持続時間と太陽からの距離の間の非常に驚くべき関係を定義しており、互いに続き、その奇妙さが増します。

ケプラーの法則は、ニュートンの法則の「近似的帰結」であると言われています。そして実際、それらはニュートンが宣言した万有引力の原理の帰結に過ぎない。コペルニクスはこの原理を予見していた。デカルトもまた、近代人最初のクサ枢機卿と同様に、地球が太陽の周りを回っているという説を支持することを宣言していたのだ。偉大な発見のアプローチと同じように、アイデアは宙に浮いているように見えますが、真の方式を発見した先駆者が現れ、望ましい権威と明確さでそれを公表するのです。

ニュートンはこの問題に力学を導入し、ケプラーの法則を説明する力学的な原因を探った。そして彼はまず、惑星が太陽からその質量に比例し、惑星間の距離の二乗に反比例する引力を瞬間的に受けていることを発見し、次に地球が月に同様の作用を及ぼすこと、地球の周囲で我々を地面に付けている重力はこの引力の特殊例に過ぎないこと等を明らかにしたのだ。ある時、彼が疑った法則を考慮して計算したところ、6分の1の誤差が出たと言われています。1682年にロンドンで開かれた王立協会の会合で、突然、地球の度数の測定がパリ近郊で正確に検証され、修正されたばかりだと知り、彼は憂慮したのだ。ニュートンはすぐに新しい測定値を用いて再計算を行い、計算が正しいことを確認した。アメリカの地を垣間見たコロンブス、セラピウムに入ったマリエット、トロイの城壁を発掘したシュリーマン......そんな感動が待っています。

そして、ニュートンは、物質の各分子は、その質量の直接の結果として、他のすべての分子を引き寄せ、引き寄せられた分子からの距離の二乗に反比例していると述べるようになった。ここでは、無限に大きいものと無限に小さいものが出会い、巨大な星と知覚できない昆虫が、テーヌの言葉を借りれば「物事の最高の頂上に置かれた永遠の公理」である同じ本質的かつ中心的な法則に従うのだ。

このように重力現象が宇宙全体に拡大されたことで、「摂動の計算」が天文学の最重要課題となったのです。なぜなら、これらの星はすべて、絶えず互いに作用し合うことによって、互いに逸脱、遅延、加速を引き起こすことがよく理解できるからです。ケプラーの法則の妨げとなる原因をすべて記し、それをあらかじめ計算しておくことによって、まさにその不正確さを指摘し、常にその正確さを検証することができるのです。この方法の勝利は、海王星という惑星の発見によって確認された。

1846年8月31日、天文学者ル・ヴェリエは、フランス科学アカデミーに、天王星に作用してその軌道を乱し、天王星に関する計算を狂わせている質量が、1847年1月1日にどの位置にあるかを発表したのです。しかし、9月18日の時点で、こうして警告を受けた天文学者たちは、ル・ヴェリエが示した場所に海王星をほぼ確認し、彼らが予測した惑星とほぼ同じであることを認識した。それは、「これまで知られていた惑星系の限界をはるかに超えたところにある天体、太陽からの距離が11億リーグを超える天体の位置とおおよその大きさを計算力だけで決定した」人に対する賞賛の叫びであった。(アラゴ）。

世界の力学的統一

つまり、このニュートンの法則は全宇宙に及んでいるのです。そして、この言葉には、「世界の力学的統一」という意味が込められています。これは、実際には、すべてが回転し、すべてがつながっている唯一の中心がどこかにあるということではなく、一般的な運動が、いかなる衝突や遭遇も避けるように調和されているということでもないのです。天体力学は、すべての部品がシンプルで目に見えるゴールに向かって動く巨大な時計に例えることはできない。それどころか、無数のシステムが何の関連もなく奈落の底に突き落とされ、互いに引き合うからこそ、より一層衝突しやすくなるのだ。この点での安心感は、私たちのはかない存在が、最も完全な見かけの安定の中を流れているという事実から来るものであり、この安定は、膨大な恒星間距離の結果なのです。そのため、星空にある星座は、時代を経てもその姿を保っているのです。最も近い星が満月の直径と同じだけずれて現れるのに、2000年かかることを考えてみてください。衝突事故については、その頻度の低さを示す例として、次のようなものがあります。太陽は惑星とともに、秒速20キロメートルで7万年後に到達するある星に向かっています。しかし、その時には、移動する当該星自体がもう存在しないのです。

さらに、万有引力の最も一般的で不思議な結果の一つである潮汐現象のおかげで、衝突が恒星の大異変を引き起こす必要はないのだ。潮の満ち引きは、太陽と月の作用で1日2回海が満ち引きすることだけでなく、すべての天体が受ける変形傾向、特に液体、気体、ペースト状の部分として理解されるべきだと思います。このように、星の接近は、恐ろしいほどの潮流を引き起こし、前代未聞の大火災を引き起こすことがある。その結果、新しい太陽が誕生したことは、後ほどご紹介します。

天文学には、まだまだ機械的な「未知数」があるのです。例えば、衛星の多い土星の第9衛星と木星の衛星の1つがなぜ逆行運動をしているのか、つまり他と反対方向に回転しているのか、その理由はわかっていない。また、ある星が極端に速くなる理由も説明されていない。北半球には秒速約200kmで動くものがあり、南半球にはさらに速く動くものがあるようです。「このような速度は、他の星がのんびりとした歩みをする中で例外的であり、このようにして打ち上げられた星は、宇宙を横断する真の発射体となり、人間のあらゆる推測を超えた遠隔の領域を行き来する」（モイエ氏）。ムーブメントの起源については、謎に包まれています。世界の永遠の動きを保証している原因は何なのか、私たちは全く知らない。私たちは、すでに人間の精神の驚くべき征服です、この機械的統一を達成する魅力の普遍性を記録することにとどめよう。

世界の化学的な統一

世の中には機械的な統一性だけでなく、化学的な統一性もあるのです。かつて天文学は、星の大きさと距離、そして物理的な特殊性だけに関係していた」とフラマリオンは書いています。化学者が実験室で地上の物質を分析するのと同じように、天文学者は星の物質を分析することができるのだ。

科学的に研究された星のスペクトルを初めて得たのは、ドイツ人のフラウンホーファー（1814-15年）です。その後、1860年にフィレンツェの天文学者ドナーティが研究を再開するまで、この分野の研究は停滞していた。今となっては、かなり押されていますね。

プリズムを通過した白色光は、いくつかの単純な色に分解されることが知られています。これが、スペクトル解析の基本原理です。白熱電球の固体や液体は、温度が高いほど紫色側に広がる連続スペクトルを示す。高温になったガス体のスペクトルは不連続で、明るい線が並んでいます。白熱状態にある気体の中に固体や液体の光源を入れると、気体が単独で出す輝線ではなく、黒い線が分光器に映し出される。分光分析のいわば感度を理解するためには、例えば、ブンゼンバーナーの炎の中に1/3,000,000ミリグラムしかないナトリウムを発見することができることを思い出す必要がある。そのため、星の化学組成を詳細かつ正確に知ることができるのは、容易に理解できる。

私たちが地球に存在するために必要な元素のほとんどは、他の宇宙にも存在することが分かっています。特に水素の豊富さに比べて、窒素と酸素は、ほとんど分布していないようです。鉄、炭素、カルシウム、硫黄、リンなどが存在し、地球上で未知の元素はほとんどない。しかし、宇宙の広大さ、星の数の多さ（私たちには約1億個が見えている）を前にして、その構成物質があまりに貧弱であることに驚きを禁じ得ない。地球科学によって観察され、精査された世界と我々を隔てる恐ろしい距離を前にして、恒星スペクトル分析の結果がこのように一様であることは驚きではないでしょうか。

星の生命

では、化学的に私たちと兄弟であるこれらの星は、どのように生きているのでしょうか?彼らは確かに生きています。この言葉も考え方も、今では受け入れられています。それぞれの星は「歩いて生きている」とモイエは言う。星には進化の法則があり、始まり、活動期、衰退期、終焉期がある」とヤンセン氏は言う。

ご存知のように、星には3つの種類があります。ここでもまた、無限の隣に非常に限定されたものがあります。

太陽はどのように生まれるのか...その原点は、私たちが星団と混同しがちな星雲にあるようです。そのため、天の川を星雲と呼ぶのは不正確であり、残念な呼び方です。天の川は、比較的近くにある星々が集まってできた星団です。大空に近づくということは、近接の意味を知っているのですね。

特に星雲を研究したのは天文学者のハーシェルで、彼以前には70〜80個が知られていたが、彼は2500個をカタログ化した。実際、何十万個もあるのです。現在、約10,000件が精密に研究されています。これらの星雲のほとんどは、要するに太陽が形成されているのです。「その最初の時期には、星雲は水素やヘリウムなどの希薄なガスで構成されているように見え、アンリ・ポアンカレの表現によれば、「謎の起源を持つ光（間違いなく電気）によって」発光しているのです。そのため、オリオン座全体を包む巨大なヴェールのように、不規則な星雲が多く見られます。より高度な星雲は「惑星状星雲」と呼ばれ、一般に円形または楕円形で、将来の星の胎動である中心薄片がガス状物質で取り囲まれています。また、渦巻き型と呼ばれる、核の周りを垂直に運ばれる巨大な渦巻きのような星雲も存在します。星雲の大きさは、想像を超えるものです。例えばアンドロメダ星雲は、地球から太陽までの距離の50万倍もの直径があるように見える。もし、そのような質量が太陽の100万分の1の密度であったとしても、地球の動きを乱すのに十分であることに注意してください。しかし、これは事実ではありません。このことは、スペクトル分析から得られた、星雲の大部分がガス状であるという結論を裏付けるものです。

太陽が形成されるとき、スペクトル分析によって、その組成だけでなく、温度に関する情報も得られます。「シリウスやベガなど、一般に光が白や青っぽく見える星は、紫側にスペクトルが発達しているものが多い。私たちの太陽は「黄色」の部類に入り、「太陽機能はまだ強力だが、若さと呼ばれるものを過ぎた星のクラス」（ヤンセン氏）に入るはずです。モイエは、「気体の層が積み重なって巨大な圧力がかかり、粘性を持った気体の球体である」と書いています。内部ではゆっくりとした流れが、表面では爆発するほど激しく、これらの気体は絶えず動き続け、過熱された蒸気を外に出し、天空の寒さに触れて白熱した爆発を起こすのです。水素の爆発は、時には2万から3万哩の高さにまで達する。

星の進化がようやく進んだ段階であれば、スペクトルは冷却に近づいていることを示しています。紫色が消え、暗色の帯が現れる。「化学的親和力がすでに結合の仕事を始めている、厚くて冷たい大気のしるし」（ヤンセン氏）です。この失敗した太陽の色は、オレンジ色から濃い赤色まで様々です。

消滅した太陽はどうなるのか?それが冷えてくると、おそらく分裂して彗星や隕石になるのでしょう。しかし、ひどく消火されると、隕石の群れや冷たい星雲の中に身を投じたり、他の世界と衝突したり、あるいは衝突しなくても、まだ火成岩の内部から潮を起こすほど接近することもあるのだ。いわゆる新星の出現は、このように説明されるのだろう。これも不正確な表現だが、即席の星ではなく（天文学は他の科学に比べて自然発生を知らない）、むしろ世界全体を燃え上がらせる恐ろしい恒星の激変、その期間はしばしば半年以上にも及ぶからです。最近、そのような事例がありました。1918年、わし座に突如現れた1等星は、たちまち天文学者の注目を集めた。カタログに載っている8等星か9等星で、突然発火したのだ。スペクトル分析によって、この前代未聞のフレアを日毎に追跡することができました。

つまり、これが星の一生なのです。惑星はどのような動きをするのでしょうか?この仮説について、アンリ・ポアンカレは、「それは古いものだが、その古さは依然として活力がある」と述べ、批判や欠点にもかかわらず、他のどの仮説もそれに取って代わることができなかったことを、このように示しているのです。

惑星が星雲のような物質の凝縮によって形成されるという最初の考えはカント（1755年）に属するが、1796年にこの科学的教義を定式化したのはラプラスであった。彼は、太陽系星雲が凝縮して引き締まるにつれて（その結果、回転運動が増大する）、その引き締まりの連続する限界に位置する分子を放棄したに違いないと考えたのだ。このように捨てられた分子は、遠心力と重力が釣り合っているため、星の周りを回り続けていた。こうしてできた環は「分裂」し、「低分子は高分子より実質速度が小さいので、進化の方向に向いた回転運動」（ラプラス）をしている蒸気の状態の球状の塊が生まれたのであろう。衛星を生成している各惑星の周りでも同じ現象が再現された。常に「白熱ガスの球がゆっくりと冷却されて液体になり、固体になり、少なくとも表面の地殻では」（モイエ氏）。

火の中に生まれた惑星は、寒さで死ぬ運命にあるようだ。月の風景を調べると、そのようなドラマの類型が見えてくるのです。半分以上見たことがない月では、星の密度が低いためか、火山が沈殿して短く作用したようだ。月がまだ液体やペースト状であった頃、地上の作用によって引き起こされた潮汐は手ごわいものであったに違いありません。地表に浸食の痕跡はなく、月の軌道が急峻であることから、水の作用があったとしても、それは一瞬のことであることがわかります。

しかし、他の惑星には人が住んでいないのでしょうか?これは興味深い問題で、地球はそれ自体、太陽の周りを回っているただの惑星であり、宇宙の中心や主導的な位置を占めているわけではないことが分かってから、初めて本領を発揮したのです。キリスト教の教義が、イエス・キリストの受肉によって聖別された地が、自然界の特権的な地、いわばユニークな地でないという考えを非難したのに対し、自由思想は逆に、多くの大きくて明るい星の中で迷子になった小さな星が、「使われない」はずがないという特権の概念を支持したのです。これらの問題は「持ち逃げ」されているので、冷静に対処する必要があります。まず、宗教的な議論はさておき、無人の惑星の未利用性については、我々の地上的な理性という限定的で不確かな視点からしか評価できず、ほとんど議論できない概念ですことに同意しておこう。一方、動物の身体と結合していない霊による居住性と、動物の身体と結合した霊による居住性は、絶対に区別されなければならない。第一の仮説については、想像力が方向づけ、純粋な科学が何の役にも立たない方法以外には、今のところ何も感じられない。私たちが考えることができるのは、2番目だけです。しかし、すぐに制約条件が発生します。生命は、すでに冷えていて、多少なりとも近くにある別の高温の天体と結びついている地球でしか発見できないのです」とフェイは言う。したがって、「それ自身の光で輝くすべての天体」は除外される。なぜなら、「その特徴的な孤立性により、太陽は、たとえその冷却時であっても、生命を受け取ることを求められることは決してない」からです。なぜなら、どんな種類の細菌であっても、その潜在的な生命を維持するためには、一定の温度を超えないようにする必要があるからだ。例えば、クジラ座にあるような、明るく輝いたかと思うと消えて見えなくなるような変光星の周りを回る惑星は除外されるだろうし、器官の発達に必要な放射線を持たない色のついた星や、大きく偏心した軌道を回る地球は、温度の変化が激しすぎる。最後に、恒星大気とその組成、出現空間を持つ水の存在の必要性、海の安定したバランスを考慮する必要があります。

しかし何よりも、大多数の惑星に人が住んでいることを認めたとしても、冒頭に注意を促したこの事実を忘れてはならないのです。地球や他の居住可能な惑星の表面における生命は、星が火によって形成され、寒さでゆっくりと滅びる非常に長い期間に比べると、はかない現象でしかない...従って生命、少なくとも我々が生命と呼ぶものは、恒星界の継続的で正常な状態ではないようなのです。

この不穏な謎を残しておこう。しかし、それに圧倒されてはいけない。ちょうど、あの特異な彗星が宇宙を循環しているように、私が話したこともなく、話すこともあまりないが（ガスのすばらしい軌跡にすぎないから）、太陽系から太陽系へと優雅で光り輝く髪を運ぶように、科学の恐ろしい領域では希望と自信が伴走して、不安に耐えるのを助けるのが適切です。

この簡潔で淡白な解説によって、天文学が知識の前庭であるだけでなく、知恵の前庭ですことを示すことができたなら、幸いです。