世界を永遠に変えた恋〜ジェムソンとマルコーニ【第83号】

名門ウイスキー蒸留所と世界初の無線通信機の切っても切れない関係
金谷一朗(いち) 2022.06.17
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【140字まとめ】アイルランドのジェムソン蒸留所の娘アニー・ジェムソンは旅行先のイタリアでジュゼッペ・マルコーニと恋に落ちます.二人の息子グリエルモはやがて成功を夢見て,母アニーとともにロンドンへ渡ります.グリエルモはこのロンドンで無線通信の実用化に成功し,ノーベル賞を受賞します.

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いちです,おはようございます.

相変わらずコロナ対策で講義を対面と遠隔のハイブリッドで実施しているのですが,今週ついに,対面参加がゼロになりました.そう言えばかのアイザック・ニュートン卿も壁に向かって講義をしたそうなので,僕もニュートン先生へ一歩近づけたでしょうか.

さて,今週は「無線通信」についてお話ししていきたいと思います.無線通信機の実用化の背景となった,アイルランドのウイスキー蒸留所ジェムソンと,イタリア人青年グリエルモ・マルコーニの物語です.

グリエルモ・マルコーニ (LIFE)
グリエルモ・マルコーニ (LIFE)

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《目次》

  • ファラデー・マクスウェル・ヘルツ:電波の発見

  • ヘルツからマルコーニへのリレー:無線の開発

  • 大西洋横断通信と結婚

  • その後の電磁波の使われ方

  • おすすめ書籍:光と電磁気 ファラデーとマクスウェルが考えたこと 電場とは何か? 磁場とは何か?

  • おすすめTEDトーク:電気にかけた波乱の人生(日本語字幕)

  • Q&A

  •  一伍一什のはなし

ファラデー・マクスウェル・ヘルツ:電波の発見

1831年10月29日,イングランドの物理学者マイケル・ファラデーは,電線が無いにも関わらず電気が伝わるという不思議な現象を発見します.電球の生産が始まるのが1881年ですから,その50年も前のことになります.

ファラデーの発見について,現在でも語り草になっている彼自身の言葉があります.イギリスの財務大臣ウィリアム・グラッドストンに「で,それは何の役に立つのかね?」と聞かれて,ファラデーは「生まれたばかりの赤ちゃんは何の役に立ちますか?」と聞き返したそうです.ファラデーの生み出した赤ちゃんは,これから見ていくとおり,とてつもない巨人へと育っていきます.それどころか,国はこの巨人から税金さえ取っています.我々もファラデーのように,我が国の財務大臣に同じ事を繰り返し言わねばなりませんね.

さて,当時の物理学者たちは,ファラデーが見つけた現象をどうにかして法則化しようとしました.科学者というのは,普遍的な法則を見つけることに無上の喜びを覚えるものです.そんな中で,スコットランドの物理学者ジェームズ・クラーク・マクスウェルが「マクスウェル方程式」という美しい物理法則を発見しました.1864年のことです.マクスウェル方程式はファラデーの発見を見事に説明するものでした.

そして,このマクスウェル方程式は,直ちに「電磁波」という物理現象の存在を予言しました.

いえ,予言というのは正しくありません.

電磁波はありふれた物理現象です.我々は電磁波に囲まれていますし,それを「観る」ことさえ出来るのです.ただその本質を捉えたのは,ジェームズ・クラーク・マクスウェルと,後のアルベルト・アインシュタインが最初でした.というのも,我々が観る「光」は電磁波の一種だったからです.

一方,マクスウェルの「予言」は見えない光,一般的にはラジオ・ウェーブだったり電波だったりと呼ばれる現象,つまり電磁波の存在をも示すものでした.この電磁波は,ファラデーが発見した「少し離れた場所へ電気が届く」以上のものです.

世界中でマクスウェル方程式を検証する実験が進む中の1886年,ドイツの物理学者ハインリヒ・ルドルフ・ヘルツはある画期的な発明をします.「ダイポールアンテナ」という,現在でも使われているアンテナの一種です.このアンテナを使うことで,空中を遠くへと進む電磁波を直接キャッチすることが出来るようになりました.

ダイポールアンテナは,電磁波が作り出す「電場」という目に見えない空間の性質が,電線中の電子を加速させる現象を利用したもので,全てのアンテナの基礎になりました.

これは世紀の大発見!だったのですが,ヘルツは次のように語って,研究をやめてしまいます.

それは何の役にも立っていない…単にマックスウェル先生が正しかったことを証明しただけの実験だ.我々の肉眼では見えない不思議な電磁波は確かに存在する.しかし,単に存在するだけだ.

これは後知恵ですが,ヘルツは生まれたばかりの赤ちゃんの才能を見抜けなかったのかもしれません.もっとも英語で電波のことを「ヘルツ波 (Hertzian wave)」と呼んだり,周波数の単位を「ヘルツ(Hz)」と呼んだりしますので,ヘルツ先生は歴史に名前を刻んでいます.

ヘルツからマルコーニへのリレー:無線の開発

イタリアのボローニャに,世界最古の総合大学と呼ばれるボローニャ大学があります.創立は1088年.今年は2022年ですから,あと16年待てば創立950周年を迎えますね.著名な卒業生には地動説を唱えたコペルニクス,ルネサンスの画家アルブレヒト・デューラー,詩人ダンテらがいます.

そして,このストーリーの最重要人物,グリエルモ・マルコーニ (Guglielmo Marconi) もまた,ボローニャ大学に学んでいます.

グリエルモ・マルコーニは1874年ボローニャ生まれのイタリア人で,父親はジュゼッペ・マルコーニ (Giuseppe Marconi),母親はアニー・ジェムソン (Annie Jameson) と言います.アニーはアイルランド人で,アイルランド・ウェックスフォード県のダフニー城 (Daphney’s Castle) の「お姫様」でした.なんでもイタリア旅行中に,ジュゼッペと知り合って恋に落ちたそうです.映画になりそうなストーリーですね.アニーの姉妹がトスカーナに住んでおり,しばしばトスカーナを訪問していたそうですから,二人はダイアン・レイン主演の映画「トスカーナの休日」のように,トスカーナで出会ったのかもしれません.

しかし,とても一本の映画には収まらなさそうな展開がこのあと待っていました.

母アニーは息子グリエルモを連れて毎年トスカーナに滞在していました.そして,このトスカーナでアニーはグリエルモに家庭教師ヴィンツェンツォ・ローザをつけてやりました.グリエルモが17歳の時,ヘルツが「ヘルツ波」を発見して5年後のことです.ローザは当時知られたばかりの「ヘルツ波」について,彼が知っていることを全て教えたばかりか,実験も一緒に行いました.ヘルツ波に夢中になったグリエルモは,18歳になるとボローニャ大学へ進学し電磁気学を学び始めます.

グリエルモは無線通信機の試作を重ね,1894年,送信機と受信機を母アニーに実験して見せます.このときの実験では無線通信機の原型がほぼ出来上がっていたようです.

翌年,グリエルモはアンテナを空中高く持ち上げること,アンテナの片方を地面に繋ぐことなど,現在よく知られているテクニックを発見し,通信距離をついに2マイル(3.2キロメートル)まで伸ばすことに成功します.

グリエルモはこの実験結果を携えて,イタリアの郵政大臣マッジョリノ・フェラーリ (Maggiorino Ferraris) に研究助成を依頼しますが,返事は貰えませんでした.

イタリアに見切りを付けたグリエルモ・マルコーニは21歳の時,母アニーと共にロンドンへ向かいます.イギリスで無線機の特許を申請したグリエルモは,公開実験をしつつ,資金援助を求めます.

アイルランド禁酒時代を生き抜いて復活を遂げた母アニーの実家「ジェムソン蒸留所」の知名度とコネもかなりものを言ったようですし,イギリス郵政省技監だったウィリアム・ヘンリー・プリース (William Henry Preece) 卿の後押しも非常に強力でした.なおプリース卿はファラデーから電磁気学を学んでいます.

グリエルモは1897年についに,海を越えた無線通信に成功します.陸地からわずか6キロメートルしか離れていない無人島との通信でしたが,ともかく海を越えたのです.1900年には日本海軍が無線機開発に着手しており,この日本製通信機は日露戦争に間に合いました.

大西洋横断通信と結婚

1901年12月,グリエルモは無線通信が大西洋を横断できるか,最初の実験をしました.当時は,地球が丸いことから,見通せない距離には電波も届かないだろうと言われていたのですが,どうやらグリエルモは大西洋横断通信に成功したようです.このときの様子を「大人の科学」のコラム記事「稲妻を操る男」は次のように生き生きと描写しています.

12日正午.マルコーニは当時の電話用受話器を耳に押し当てた.無線通信で受信した信号を紙に記録する装置をすでに開発していたが,電波が微弱である可能性を考慮し,自らの耳で確かめる方法をとったのである.送信側へはあらかじめセント・ジョンズの時間で午前11時半からモールス信号の「S」にあたる信号を送り続けるよう指示してある.
マルコーニは空いた片手で送信側の波長を必死に探っていた.だが,風の音がひどく,なかなか確認できない.「だめか…」一度,受話器をはずし,スコッチをたらした熱いココアで一服すると,再び受話器を取り,全神経を耳に集中した.
「ト」 かすかに受話器から音が聞こえた.息を殺して耳をすます.「ト・ト・ト」3度続いた.信号だ.モールス符号の3連短点に対応する音がくり返し聞こえる.「ト・ト・ト(S,S,S)…」翌日,この模様は全世界に伝えられた.

いい話ですね.グリエルモが飲んだ「スコッチをたらした熱いココア」は実際には,アイリッシュ・ウイスキーをたらしたんでしょうね.

ただし,この話は少し脚色されすぎているのかもしれません.当時の記録がグリエルモによるもの以外無いこと,グリエルモは「(電波の通りにくい)日中に」「(AMラジオ放送で使われる)中波で」実験しており,今から考えると実験条件が最悪だったことから,この成功は疑わしいとされているからです.ただ彼は後に次々と発明を繰り返し,ライバルの発明家ニコラ・テスラを出し抜いて,ついに大西洋横断通信の商用化まで成功します.

グリエルモとアイルランドの結びつきはなお強かったようで,1905年にはアイルランド人ベアトリス・オブライエン (Beatrice O'Brien) と結婚しています.彼女はアイルランド貴族,第14代インチクィン男爵オブライエンの娘です.インチキ男爵じゃないですよ.

ベアトリス・オブライエン
ベアトリス・オブライエン

結婚4年目の1909年,グリエルモ・マルコーニはノーベル物理学賞を受賞しています.受賞理由は無線通信の発展に対してで,ドイツの物理学者,発明家フィルディナント・ブラウンとの共同受賞でした.今の基準で考えると,マクスウェルやヘルツ,それにファラデーが先に受賞すべきような気もしますが,ノーベル賞自体が1901年スタートですから,なかなか運のいい男です.

グリエルモの設立したマルコーニ社は,大西洋を往復する船舶に無線通信士を派遣しました.1912年4月15日に沈没したタイタニック号の救難信号もまた,マルコーニ社の二人の通信士から発信されました.このうち一人は沈没の瞬間に脱出に成功し,港でグリエルモに会っています.

その後の電磁波の使われ方

グリエルモ・マルコーニの発明した無線通信はやがてラジオ放送を生み出し,世の中のあり方を一変させました.実際,マルコーニ社が始めたイギリス初の娯楽放送はBBCの前身となりました.

そして,電磁波が金属によって反射されることが分かると,今度は「レーダー」が発明されます.レーダーは上空に向かって電磁波を放出して,その反射を受信することで航空機を遠方から見つける装置です.レーダーは第二次世界大戦で連合国の勝利に大きく貢献しました.日本は世界に先駆けてレーダーに必要なアンテナ技術を開発していたものの,1926年にその特許をマルコーニ社に譲渡しています.

レーダーの開発は,戦後「電子レンジ」の開発へと繋がります.電子レンジは超小型の電磁波発生装置で,電磁波を上空ではなく水分子へ打ち込むものです.電磁波を打ち込まれた水分子は,電磁波を吸収して熱を持ちます.日本語では「電子」レンジですが,正しくは「電磁波レンジ」と呼ぶべきですね.

電磁波はまた少し変わった使われ方もしています.空港で液体の検査を受けられたことはありますか?ペットボトルの中身が水なのか,可燃物なのか調べる装置が日本の全ての空港に設置されています.この装置は可視光と電波の中間ぐらいの電磁波を照射することで中身を調べています.開発者による論文を読むと,ソフトドリンクとお酒の区別もつくようです.

次に飛行機に乗るときには,偉大なグリエルモ・マルコーニに敬意を表して,彼の母アニーの実家,ジェムソン蒸留所のウイスキー「ジェムソン」の炭酸水割りをペットボトルに詰めて検査を受けようと思います.

おすすめ書籍

電磁気学なくして,相対性理論は生まれなかった! 自然界のすべての力を説明する究極の理論への第一歩,電気と磁気の統一はどのように成し遂げられたのか.貧しく満足な教育を受けられなかったにもかかわらず,天性の実験センスで科学を切り拓いたファラデー.ケンブリッジ大卒のエリートで若くから数学に特別な才能を発揮したマクスウェル.対照的な二人の天才の共演によって,電磁気学が完成される過程をたどる.
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本号では主にヘルツからマルコーニへと受け継がれた物語をご紹介しましたが,その前日譚にあたるのが,ファラデーとマクスウェルの研究です.本書は時代背景から二人の実験まで,丁寧に追いかけています.

おすすめTEDトーク

TED
TED
マルコ・テンペストが,プロジェクション・マッピングと飛び出す絵本を組み合わせて,視覚的で魅力あふれる話を聞かせてくれます.「史上最大のギーク」と言われるニコラ・テスラの,交流電流発明の成功から貧しい晩年までの物語です.
TED

本文中では触れなかったニコラ・テスラですが,彼は大西洋横断無線通信に向けてグリエルモ・マルコーニと激しく争っていました.そんなテスラを面白く紹介する動画をお楽しみ下さい.

Q&A

匿名質問サイト「マシュマロ」および質問サイト「Quora」で質問を受け付けています.普段はツイッターでお返事を書いていますが「ニュースレター読んでます」と入れていただければ,こちらのニュースレターでより長めの回答を書かせていただきます.

今週はこちらの質問から.

なぜ日本人は論理的な思考が苦手なのでしょう?何か問題があると「気持ちの問題」「やる気を見せろ」など精神論に帰着させます.言語からして論理的ではなないので,文化に根付いているのだと思いますが.
Quora

少し天の邪鬼な回答をします.

理屈っぽい,いやいや論理的な思考が得意な国民性というのは,あるように思います.有名な「沈没船ジョーク」を読むと,ドイツ人(のイメージ)がその典型ですね.

一方で日本人(の莫迦上司)は精神論が大好きなように見えます.日本陸軍の牟田口廉也中将に至ってはアンサイクロペディアのほうが正しい記事に見えるレベルです.

両極端を比較しても仕方ないのですが,無理矢理理屈を考えると…

血で血を洗うヨーロッパの歴史の中で,国家を存続させるためには論理的な思考が必要だったことは想像に難くありません.個人プレーに頼る軍隊よりも,連携プレーが機能する軍隊のほうが戦争に強かったのは歴史が証明しているところです.一言でいうと,理屈をこねないと生き残れなかったのです.(繰り返しますが,これは極論です.)

一方で,日本は内戦よりも自然災害との戦いのほうが深刻な国でした.自然災害の前では人間の小賢しい知恵など無力です.人々は祈るしか方法が無かったのです.これが日本人が精神論を重んじる理由です.(もちろんこれも極論です.)

さて,与太話だけでは面白くないので,オチも書いておきます.

現代の日本人は世界に冠たる自然災害国で何世代も生き延びてきたのです.全体的に見て,論理的な思考は苦手かもしれません.実際の理由は,初等教育が論理的思考を教えていないからでしょう.しかし,それを上回る,なんだかんだ言って生き延びてしまう運の良さを持っているのも,日本人なのではないでしょうか.

これが,僕が日本の前途を楽観視する精神的理由です.

このレターの最後に匿名質問サイトへのリンクを貼っています.質問をお待ちしております.

一伍一什のはなし

先週,大変光栄なことにYouTube番組「はちげんめっ」に出演させて頂きました.

よろしければご覧下さいね.

今週も相変わらず仕事が立て込んでいまして,またもオンライン会議ダブルブッキングからの同時出席をやってしまいました.重なることは分かっていたので Mac mini を2台重ねて,両方にヘッドフォンを繋いで,右耳と左耳でそれぞれ参加しました.

このまま行くと,週末も仕事だけで終わってしまうと思い YouTube チャンネルを復活することにしてみました.

こちら,撮影中に背後で「海猿」たちが肉体美の披露(?)を始めたため,撮り直しをしたものです.格好良かったんですけれどもね.

グリエルモ・マルコーニが通っていたボローニャ大学,実は僕も何度も訪問しています.ボローニャは「食の都」とも言われる街で,何を食べても美味しいんですよね.そうそう,僕は現地でとある女性と知り合って,その日の夜に食事をする約束をしたのですが,なんとその日に限って大好きなお店が閉まっていた事がありました.念のため1時間ほど早くお店の前を通ったときに,扉に「今日はお休み!」という看板が何枚も出されていたんです.ちょっと焦ったのですが,えーいと思って,扉を何度も叩いてみました.迷惑そうに出てきた店のご主人に「今日は僕の特別な日なんだ,頼むから店を開けてくれ」と懇願したところ,なんと「そうか!今日はお前の特別な日なのか!よし,1時間後に店を開けてやるから,何でも注文してくれ!」と言ってくれたのでした.

ボローニャは良い街でした.(単純)

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では,また来週,お目にかかりましょう.

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ニュースレター「STEAM NEWS」

金谷一朗(いち)

TEDxSaikaiファウンダー・パイナップルコンピュータ代表・長崎大学情報データ科学部教授

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Photo by Naadir Shahul on Unsplash

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