音の速さ

サンフランシスコの濃い霧がオーシャンビーチに押し寄せ、遠くの灯台の霧笛が鳴り響いた。「今見たか、オマール？」レオが叫び、指をさした。「光が点滅して、その一秒後にブウォーンって聞こえたぞ！」オマールは目を細め、光が再び点滅するのを見て、音が届くまでに指で注意深く数えた。

「まるで世界にちょっとした遅延があるみたい！」オマールは顎を叩きながら言いました。父親は彼らのそばにひざまずき、微笑んで言いました。「君たちは音には速さがあって、光よりもずっと遅いということを発見したんだね。」彼は、偉大な科学者ガリレオ・ガリレイが言った言葉を思い出させました。「測定できるものを測定し、測定できないものを測定できるようにせよ。」「ただ、時間を計る賢い方法が必要なだけなんだ！」

これを解明するためには、三百年以上前のイングランドのなだらかな緑の丘へと時を遡らなければなりません。西暦千七百八年、世界はろうそくとたき火の光に照らされ、最も大きな音は教会の鐘と大砲の音でした。小さな村に住む一人の好奇心旺盛な男性が、まさに今あなたが目にしたのと同じ遅延について疑問を抱いていました。

「彼の名前はウィリアム・ダーラムだった」と父の声が続けた。「彼は教会の教区牧師だったが、同時に優れた科学者であり、ロンドンの王立協会のフェローでもあった。彼は天候を観察し、昆虫を研究し、そして何よりも物事を測定することを愛した。彼の教会の塔は、ただ鐘のためだけのものではなかった。彼にとって、そこは完璧な実験室だったんだ。」

「谷の向こうで大砲が閃光を放つのが、ほとんど瞬時に見えるぞ」ウィリアム・ダーラムは望遠鏡を熱心に覗き込みながら、独りごちた。「しかし、音は…あの大きなドーンという音は、数瞬後に届く。一体どれくらいの時間なのだ？」彼は最も正確な時計の長い振り子を掴み、測定を始める準備をした。

ダーラムには、十六キロメートル離れた教会の塔から大砲を撃ってくれる友人がいました。彼は望遠鏡で煙の噴出を見て、半秒周期の振り子を揺らし始めました。彼は一、二、三と、大砲の音が最終的に届くまで九十二回振り子を数えました。このシンプルで素晴らしい実験を通して、彼は驚くべき精度で音速を計算したのです。

速さがすべてを変えたということを理解しましょう。技術者たちは、音速よりも速く飛ぶことができ、ソニックブームを発生させるジェット機を設計するために速さを利用しました。船長たちは、音波に過ぎないソナーを使って、海底全体をマッピングします。医師たちでさえ、同じ考え方で超音波を使い、切開することなく人体内部を見ることができます。

オーシャンビーチに戻ると、オマールは飛び上がった。「分かったわ！」彼女はレオに叫んだ。「灯台はダーラムの砲台と全く同じよ！光は瞬時に見えるけど、音は水面をずっと伝わって私たちの耳に届くのよ！」レオの目は理解で大きく見開かれた。「それが遅延なんだ！」

「野球の試合でもそうだよ！」レオは架空のバットを振りながら付け加えた。「選手がボールを打つのを見て、それから『カキーン！』って音が聞こえるんだ！」パパは頷きながら空を指差した。「だから、雷鳴を聞く前にいつも稲妻を見るんだよ。稲妻は太陽の表面の五倍も熱いから、その音が君に届くには時間がかかるんだ！」

「じゃあ、音は魔法じゃないんだね。ただ速度制限があるだけなんだ」オマールはそう言いながら、すでにノートに書き込みを始めていた。レオは水面に沈みゆく光を眺めていた。「うん、音速はわかったよ…でも、光がそんなに速いなら、光にも速度制限があるのかな？」オマールはノートから顔を上げ、すでに新たな疑問がその目にきらめいていた。