クリスティアン・ホイヘンスは、オランダ史上最高の学者と称される人物です。その最大の持ち味は「万能さ」でした。振り子時計の発明、土星の環の発見、光の波動説――17世紀の科学において、彼の手が及ばなかった分野はほとんどありません。本記事では、この偉大なオランダ人学者との「架空インタビュー」をお届けします。
父が呼んだ「小さなアルキメデス」
父は息子を「小さなアルキメデス」と呼びました。クリスティアン・ホイヘンス(1629~1695年)が本物の神童であったことは、早くから明らかでした。9歳にして流暢なラテン語を操り、初めての楽曲を作曲。17歳のときには、すでに当時進行中の学術論争に加わっていたのです。
数学はホイヘンスの人生の中心となりました。彼はガリレオ・ガリレイが切り開いた道――私たちを取り巻く世界は、数学で記述できる自然法則に支配されている――を受け継ぎ、数々の自然現象を数学的理論によって説明しました。こうして彼は近代自然科学の基礎を築き上げたのです。以下、Kennislinkが想像した「対談」をご覧ください。
架空インタビュー:ホイヘンスが語るその人生
Q. 先生にお目にかかれて光栄です。あなたはオランダ最大の学者の一人として知られていますが、いかがですか?
「それは嬉しいことです。そして正しい評価だと思っています。私が科学に大きな貢献をしてきたことは否定できません。ただ正直に認めましょう――謙遜は私の得意分野ではありません。私はしばしば、傲慢で優越感に満ちていると非難されてきました」
Q. それはご出身のご家庭と関係があるのでしょうか。裕福で名門の環境でお育ちになったと伺いました。
「その通りです。父コンスタンティン・ホイヘンスも祖父クリスティアンも、ネーデルラント総督(スタッドホルダー)の秘書を務めた重要人物でした。父はその地位を誇りに思っており、自分は民衆より上位にいると感じていたようです。
私は知的な環境で育ちました。父は私にも政治家の道を歩んでほしかったようで、1645年、一歳年上の弟コンスタンティンとともにライデン大学へ送られ、法学を学ぶことになりました。
しかし私の興味を引いたのは、履修科目の中のわずかな数学でした。家庭教師ヤン・ヤンスゾーン・スタンピオーンのもとで、ギリシャ語、ラテン語、音楽、地理に加えて数学を学んでおり、自分が数学に長けていることに気づいたのです。ライデンの学生時代には、フランスの哲学者ルネ・デカルトの著作に出会いました。自然を一種の機械とみなし、数学的法則で記述できるとするその考えに強く魅了されました。卒業後、私は人生を数学の研究に捧げることを決意したのです」
Q. お若い頃から才能を発揮されたとか。17歳にして、ガリレオの数学的証明の誤りを暴いたと聞いています。
「その通りです。父の縁で、フランスの数学者マラン・メルセンヌと知り合うことができました。彼は私に、両端から吊るされたロープの形状という問題を提示してくれました。ガリレオはその曲線を放物線だと主張していましたが、私はそうではないことを証明してみせたのです。もっとも、後になって自分の解答にも誤りがあったことが判明しましたが。
メルセンヌは当時のさまざまな未解決問題を紹介してくれました。彼から学んだのは、他人の考えを鵜呑みにしてはならないということです。卒業後は幾何学の問題に取り組みました。例えば円の面積を求める問題では、先行する研究者の誤りを指摘することができました。1651年に発表したのが、私にとって最初の著作です。振り返れば、これらは後年の仕事で活かされる貴重な修行の場だったと思います」
土星の衛星と環の発見
Q. 1655年には、重要な二つの発見――土星の衛星と環――を成し遂げましたね。詳しく聞かせてください。
「望遠鏡には球面レンズを使うのが最適であり、デカルトが考えたような楕円や双曲線のレンズではないと計算で示しました。これを実際に試したい一心で、1652年から1653年にかけてレンズ作りに取りかかりました。レンズ研磨はそれ自体が一つの芸術だとわかりました。1655年初頭、弟コンスタンティンとともに、全長約12フィート(4メートル超)で50倍に拡大できる望遠鏡を完成させたのです。
空を覗くと、当初は土星のそばに小さな星が見えているだけだと思いました。しかし数週間にわたりその位置を追跡し続けた結果、それは衛星でなければならないと結論づけました。
衛星の観測と並行して、以前ガリレオが報告していた土星の『伸びた腕』にも注目していました。その腕はいつ見ても同じ姿を保っていたため、土星は平面状の環に囲まれているはずだという考えに至ったのです。
両方の発見は、細部まで完全に検証できるまで公表せずに抱えておきました。誰かに先を越されないよう、発見内容を暗号化した謎かけを他の学者たちに送ったのです。誰にも内容はわかりませんが、後から自分が最初の発見者であることを証明できる、というわけです」
振り子時計の発明
Q. これらの発見は、数学的洞察によって望遠鏡という器具を改良した結果ですね。後にも同じことをされました――振り子時計ですね?
「ええ、あれは実に愉快な営みでした。装置を体系的かつ詳細に理解し、改良できるのですから。私の時代には、正確で信頼性の高い時計が求められていました。各地の時計を同期させるため、また海上での距離測定のためにも不可欠でした。既存の時計は、錘(おもり)の力で垂直の軸を左右交互に回転させる仕組みでしたが、錘が回転速度に影響するため、錘が下がるにつれて時計は狂っていくのです。
そこで私は、垂直軸の代わりに振り子を使うことを着想しました。一定の長さの振り子は、常に同じ周期で往復運動するからです。振り子の運動と、重力や遠心力といった働く力を研究した結果、振り子が『サイクロイド』軌道(輪の中を転がる点が描く曲線)を描くとき、一定の連続運動を保つことを発見しました。
新しい機構を設計し、ハーグの計器職人サミュエル・コステルに製造を依頼しました。ただし協力関係は必ずしも円滑ではありませんでした。コステルは時折、自分でも勝手に改良できると考えることがあったのです。一介の職人の分際で、なんと傲慢な態度か!
幸い、完成した時計は極めて正確で、1日の誤差はわずか数秒でした。この成果は今なお私を誇りにさせてくれます。スヘフェニンゲンやユトレヒトのドム塔に時計を設置し、海外からも多くの注文を受けました。時計は1台80ギルダーで販売しましたが、当時としては相当な額です。それでも納得はしていませんでした。私は残りの人生をかけて、時計の改良を追い求め続けたのです」
パリでの栄光と挫折
Q. その名声により、フランス王立科学アカデミーのメンバーとしてパリで研究する栄誉に浴しました。オランダ人としては特別なことです。ところが1681年には、そこに歓迎されなくなったとか?
「今でもあの件には憤慨しています。1663年、ルイ14世国王の招きによりアカデミーの会員となりました。この科学者の集団で、レンズや振り子に関する多くの研究を進めました。ただ、折にふれて病気になり、療養のためハーグへ帰ることがありました。
1681年に再び体調を崩すと、突然『戻らなくてよい』ということになったのです。私のような地位の人間に対して、なんという仕打ちか。私に指導力がなく、人を鼓舞しなかったという評判もあります。確かに同僚の科学者たちと衝突することもあり、自分の過ちを認めるのは苦手ですが……おそらく、フランスとネーデルラントが戦争状態にあったことも一因だったのでしょう」
光の波動説――ホイヘンスの原理
Q. ご病弱だったにもかかわらず、療養中も新しい理論の研究を止められませんでしたね。光の波動説、いわゆる『ホイヘンスの原理』がそうです。
「ほう、あなた方の時代ではそう呼ばれているのですか(嬉しそうに)。光の本質について考え始めたきっかけは、若きイングランド人アイザック・ニュートンの新理論でした。彼は、光は多くの色から構成され、各色が固有の屈折率を持つと主張した。だからこそプリズムで色を分離できる、というわけです。私は、アイスランド産の水晶で見かけた奇妙な屈折現象――光を当てると像が二重に見える現象――を説明できる光の理論を打ち立てたいと考えていました。
私は、光は空間に広がるものであり、したがって有限の速さを持つと仮定しました。光があらゆる方向で同じ速さで進むとは限らないと考えることで、あの水晶の奇妙な屈折を見事に説明できたのです。
つまり光は一本の直線ではなく、空間に広がる波の集合体なのです。池に小石を投げ込んだときに広がる波紋のようなものです。物質の各部分が新たな光源となり、そこから光の波が伝播していく。全体の波面は、個々の波の総和となる。この波動説によって、屈折の法則を見事に導出することができました」
ライバル・ニュートンとの対峙
Q. ニュートンはあなたのライバルでしたね。彼はあなたの望遠鏡を上回る反射望遠鏡を発明し、1687年にはあなたの力学を発展させた名著『プリンキピア』を出版しました。ニュートンをどう見ていましたか?
「あの反射望遠鏡には悔しい思いをしました。レンズの色のにじみを消すために費やした苦労が、すべて水の泡になったのですから。とはいえ、その発見の持つ意味は理解していましたし、高く評価してもいました。『プリンキピア』も同じく圧巻の著作でした。美しい数学であり、中心力の作用下にある物体の運動に関する彼の理論には畏敬の念すら抱かせられました。
ただ、物体同士が互いに引き合うという彼の考えは、私にはあまりにも突飛すぎました。『引力』の概念は、機械論的な私の自然観には馴染まなかったのです。私は重力を力学的に記述しようと試み、ロンドンまで赴いてニュートン本人と議論することさえしました。意見の相違はありましたが、楽しい面会でした。私の重力に関する考察は、光の波動説とともに1690年の著作『光についての考察(Traité de la lumière)』として発表しました(彼の重力理論は後に否定されました)」
発明家として、そして未来への想像
Q. 時計や望遠鏡以外にも、数多くのものを設計されたと聞きます。さらにはSFまで手掛けられたとか。
「私は技術に関わるものすべてに興味があり、新しいものにすぐ心を奪われてしまいました。何を作ったかな?火薬機関、真空ポンプ、風速計、気圧計、水準器、魔灯(マジックランタン)――これは家族に特に好評でした――さらには馬車にまで挑戦しました。大好きな音楽の分野でも我慢がききませんでしたね。心地よく演奏できる新型ハープシコードを設計しました。
『SF』とは何のことか存じませんが、その言葉は耳慣れませんね。……ああ、宇宙について綴った私の最後の著作『コスモセオロス(Cosmotheoros)』のことでしょうか?出版されたとは知りませんでした!あの本の中で私は、生命が存在しうる他の惑星について思索しました。私の見方では、地球は太陽を周回する惑星の一つにすぎません。それならば、地球上に生命が存在し、他の惑星には一切存在しない、と考える方がむしろ不自然でしょう?」