原子はプリンではなかった世界を変えた偉大な3つの物理実験

史上初めて引力を計測することに成功

ハンク・グリーン氏：「物理」とは、物体と、それを取り巻く環境、つまり物理的な力が加わった場合や宇宙空間や時間などの影響により、その物体がどのように動くのかについての研究です。基本的に、なぜ宇宙が今このように動いているのかなどといった大きな質問に、大体の見当をつける目安になります。

実際、たくさんの質問について、答えはいまだに見出されてはいません。しかし、科学者が研究対象を見つけて研究し、答えを見つけたときは大発見となるのです。ですからこの5分間で、私が3つの史上最高の物理研究について早口で説明すると、こんな感じになります。

1つ目は、「ヘンリー・キャヴェンディッシュが重力を測る」です。

1797年、英国の超天才かつ孤独なキャヴェンディッシュは「ねじり玉の研究」を行いました。ねじり玉というと変な感じがしますが、これは引力の研究です。質量が少なくても相互に引力が作用するという、アイザック・ニュートンの主張を裏付ける研究成果を出した最初の人です。

彼が実験に利用した装置は複雑なものでしたが、その裏にある原則は単純なものでした。木製の棒がワイヤーから吊るされていて、そのワイヤーの両先端には4分の3キログラムの小さな鉛の球体がついています。そしてその小球体のそばにもっと大きな158キログラムの大球体をそれぞれ設置しました。

すると、少しずつではありますが、記録可能な範囲で小球体と大球体の間に引力が発生し、小球体が大球体に向かって動いたのです。

物体同士の引力を再現しただけではなく、この研究結果はキャヴェンディッシュが史上初めてその引力を計測することを可能にしました。木の棒がどれくらい動き、どれくらいの力がワイヤーにかかったのかをそのねじれ具合で測定することによって計測できました。

しかもそれにより彼はほかのさまざまなものにそれを当てはめることができました。例えば今で言う「引力定数」であり、現在ではこれを基に、どのような物体の間でも、生じうる引力の計算がされているのです。

ニュートンの考えを覆した男

2つ目は、「トーマス・ヤングが波を作る」です。

キャヴェンディッシュの研究から20年後、もう1人の英国人天才であるトーマス・ヤングは、ある研究により、我々の考えていた光についての概念を変革しました。今日ではその実験は世界中の教室で再現されています。当時物理学者たちは、光が、音と同じように、またはニュートンの主張した粒子の筋のような波長を描いてどのように動くのかを知ろうとしていました。