アトミック物語：第２話 原子は本当に存在するのか？――見えない世界を証明した科学者たち

原子は、本当に存在するのか？古代ギリシャの哲学者デモクリトスが考えた「アトモス」。19世紀にはジョン・ドルトンが、化学の法則を説明するために「原子」という考えを科学へと持ち込みました。しかし、原子は目に見えません。それでも科学者たちは、化学反応や気体の性質、そしてブラウン運動など、目に見える現象の中から「原子の存在」を追いかけていきます。
そして1905年、若きアインシュタインがブラウン運動を数学的に説明。
「見えない原子」が、科学的な現実として姿を現し始めます。
ところが――。原子は、最後の粒ではありませんでした。
その中には電子があり、さらに中心には原子核があったのです。
人類は、原子という小さな世界の入口に立ったばかりでした。

第1話で、人類は「原子」という小さな粒を想像しました。物質をどこまでも細かくしていけば、最後には、それ以上分けられない粒に行き着く。古代ギリシャのデモクリトスは、そう考えました。そして19世紀になると、イギリスの科学者ジョン・ドルトンが、原子を科学的に説明しようとしました。

しかし、ここで一つの大きな問題がありました。
原子は、本当に存在するのか。
誰も原子を直接見たことがありません。目にも見えない。当時の顕微鏡でも見えない。それなのに、「物質は原子からできている」と言ってよいのでしょうか。科学者たちの間でも、原子をめぐって議論が続きました。

それでも、化学の世界では不思議な規則が次々と見つかっていきます。たとえば、水素と酸素が結びつくと水になります。しかも、その組み合わせには決まった比率があります。物質は、気まぐれに結びついているわけではない。まるで、目には見えない小さな部品が、決まったルールに従って組み立てられているようでした。

19世紀後半になると、さらに大きな手がかりが現れます。それが「気体」です。気体を調べていくと、そこには小さな粒が飛び回っていると考えれば説明できる現象が、次々に見つかりました。そして20世紀の入口。1905年、ある若い物理学者が、原子の存在を強く裏付ける理論を発表します。
その人物の名は――アルベルト・アインシュタイン。

アインシュタインは、液体の中に浮かぶ非常に小さな粒子が、まるで見えない何かにぶつかられているかのように、不規則に動く「ブラウン運動」に注目しました。もし物質が、本当に無数の小さな分子からできているのなら、その分子が目に見える粒子にぶつかり続ければ、粒子は不規則に揺れ動くはずです。そして実際に、その予測は観測と一致していきました。見えない原子そのものを見たわけではありません。しかし、原子が存在すると考えれば、世界の現象が見事に説明できます。

やがて科学者たちは、原子の存在を単なる仮説としてではなく、現実のものとして受け入れていきます。ところが――。ここから物語は、思いもよらない方向へ進みます。原子は「これ以上分けられない粒」ではなかったのです。その内部には、さらに小さな粒が存在していました。電子。そして中心には、原子核。人類は、原子という扉を開けたと思った瞬間、その向こうに、さらに巨大な世界が広がっていることを知ることになります。

小さな原子。その中に、さらに小さな世界。そして、その中心に眠るものこそ、やがて人類が利用することになる巨大なエネルギーの源でした。
原子は、本当に存在した。しかし、人類が発見したのは、まだ入口にすぎませんでした。

次回予告　第3話「電子の発見」
原子は、これ以上分けられない。そう考えられていた「原子」。ところが19世紀末、その常識を覆す実験が行われます。謎の光線――陰極線。
その正体を追いかけたJ・J・トムソンは、原子の内部から、さらに小さな粒を見つけます。それは後に、「電子」と呼ばれることになります。
原子は、壊れない小さな球ではなかった。原子の扉が、初めて開かれます。
次回は、人類が初めて「原子の中身」に手を伸ばした瞬間です。

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