平成25年11月10日〜平成25年11月16日



1.イギリス・庭園と博物館めぐりの旅

その7 　王立研究所

by 関　秋　生君

今回はロンドンの中心にある王立研究所（Royal Institution)の紹介です。 　王立研究所は、1799年「知識普及のための研究所」として設立され、一般人向けに公開実験を通じて科学知識の普及に努めてきました。 　王立研究所の正門を入ると正面にマイケル・ファラディ（Michael Farady　1791-1867）の彫像が立っております。 　ファラディは、貧しい家に生まれ殆ど教育を受けなかったのですが、14歳の時製本と書店を営む店に丁稚奉公に入り、仕事の傍ら本を片端から読んで勉強をしました。 　そのうち、王立研究所のハンフリー・デイビーの公開講座を聞きに行くようになり、その講義録を作成し、デイビーに届けました。そしてそれが縁で、王立研究所の助手の一人が解雇になってアキができた時、その後任として、同研究所に雇われました。1813年のことです。 　その後、ファラディはこの建物の中で電気磁気や科学上の偉大な発見を次々としました。 　ハンフリー・デイビー（Sir Humphry Davy　1778-1829）の肖像画 　デイビーは1801年から王立研究所に努め、ボルタ電池を用いて電気分解を行い、ナトリウム、カリウムや塩素などの多数の元素を発見した人です。 　18世紀初頭、炭坑の照明用のランプとして使われていたロウソクの灯が坑内で発生するメタンガスに触れて爆発、多数の死傷者がでる事故が相次いだことから、王立研究所のデイビーはその対策を考えるように頼まれます。 　当時炭坑内で使われていた対策前のランプです。 　1815年　デイビーが最初に考えたランプです。 　このランプは、炎の周りを金網で蔽ってあります。金網はランプの光は通すけれど、炎の熱は金網が吸収するため、メタンガスの着火温度にならないという原理に基づいています。 　下に示すのはその後の改良品です。 　この原理は、現在もオリンピックの聖火を輸送するときにも使われているとのことです。 　 　ところで、デイビーがこの発明をしたのと時を同じくして、蒸気機関車の生みの親として有名なジョージ・スティーブンソンも同様の発明をしました。王立研究所の偉い先生であるデイビーは、当時まだ全く無名のスティーブンがそんな発明ができるわけがないと、特許論争に発展したそうです。 　王立研究所の地階には、ファラディの研究室がそのまま保存されています。これはすごい！ 　下に示すのは世界最初のモーターともいわれる磁石の回転の実験装置です。 　二つのガラス容器には水銀が入っており、各々のガラス容器の中に棒磁石が入っています。ただし左の容器に入っている棒磁石は自由に動けるようになってあり、右の容器に入っている磁石はガラス容器の下にある穴に差し込まれて自由には動けません。一方ガラス容器の上からぶら下がっているのは電極で、左は固定されて動けず、右は頭の部分から少し下のところから電線をぶら下げて自由に動けるようになっています。この装置に電池をつないで電気を通すと水銀の中を電気が通り、その電流によって作られる磁界の影響で、左の容器にある棒磁石と右の容器にぶら下がっている電線がガラス容器の中でぐるぐる回るという仕掛けです。 　この実験装置は、デイビーとその友人が電気と磁気の関係を証明する実験ができないかと、意見を交わしている話をファラディがたまたま小耳にはさんで、一人で考案したのでした。その結果をファラディはデイビーに無断で発表したところ、デイビーから、そのヒントをもらった人たちへの謝辞を述べなかったことについて大いに叱られたといういわくつきの装置です。　 　実験装置の右にある瓶は、この装置に入っていた水銀が入れられています。手前の紙には、今日、水銀の毒性が認識されるようになったため、瓶に保管してある旨書かれています。 　バーローのモーター 　バーローが発明したモーターです。銅の棒を曲げて星形の銅の板をぶら下げてあり、下の器には水銀が入っています。左右に小さなお椀状のものがありますが、そこに電池をつなぐと電磁作用により星形銅板はぐるぐるとまわります。ファラディはバーローの実験の追試を行ったのでしょうか。 　ファラディの電磁誘導の法則を発見した装置 　電流が通ると、その周りに磁界が生じることは1820年に分かっていましたが、ファラディは、逆に磁界から電流が生じるのではないかとずっと考えており、1831年このような実験装置により、電磁誘導の法則を発見しました。この装置は、軟鉄できでた環の周りに、お互い独立な二つのコイルを巻きつけたあります。一つのコイルに検流計を取り付けておき、もう一つのコイルに電池を接続して電気を流すと、他方のコイルの検流計が振れて、電気が流れることが分かったのです。ただし、検流計はすぐにゼロにもどってしまいます。 　このことからファラディは、電池をつないだコイルに流れる電流により磁界が生じ、その磁界が軟鉄の輪を通じて他方のコイルに磁界の変化が伝わり、その結果電流が一瞬流れると理解しました。 　この実験装置は、今日もよく使われるトランス（電圧を上げたり下げたりする装置）そのものです。 上記実験のために作られた軟鉄の環です。 　 　こちらも電磁誘導の実験装置です。 　導線を巻いてちくわのような中空のコイルを作り、コイルの両端に検流計をつないでおきます。中空の部分に棒磁石を差し込みますと検流計が振れ、その後でゼロにもどります。棒磁石を引き抜くと、検流計は逆に振れ、そしてゼロにもどります。この実験でも、磁界の変化により電流が発生することが確かめられました。 　今日、電気の無い生活は考えられませんが、もとはと言えば、1831年にファラディが発見した一連の電磁誘導の法則を応用して発電をしたりモーターを動かすことで成り立っています。もっとも実際に電気が日常生活に利用され始めるのは、この発見の50年もあとのこと。 　クリスマス講演 　1825年王立研究所で青少年向けの講演がクリスマス休暇の間に開催されました。当時青少年向けの系統だった科学の講演は殆どなく、講演は好評だったため毎年開催されるようになり、クリスマス講演と呼ばれるようになりました。 　ファラディは19回のクリスマス講演をおこないました。彼は講演のパターンがあり、講演の主題を実演してみせる実験を行い、その後青少年に科学を教えるための新しい試みを取り入れました。以来、クリスマス講演は1939年から43年を除いて毎年開催されています。 　1966年からはTVで放映されており、聴衆は圧倒的に増えています。 　 　王立研究所を訪れる人は少ないようですが、ファラディが世紀の発見をした研究室が実験器具とともにそのまま保存されているのを目の当たりにでき、大いに感激し、訪れてよかったと思いました。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　つづく

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