ライデン瓶について、中編：ライデンの実験
ライデン瓶の発明は、一般にオランダの物理学者のピーテル・ファン・ミュッセンブルーク (1692-1761) に帰せられていますが、正確にはライデン大学のミュッセンブルーク研究室において見出されたというべきでしょう。
ミュッセンブルークのライデン瓶に関する研究は、1745年12月10日に書き始められた彼の実験手記 (LUL BPL 240.18) に実験31として登場します。しかしながら彼は当初この実験の意味を全く理解していなかったようです。
特に面白くもない直前の実験30（濡らしたクッションでガラス球を擦っても静電気は起きない）に続けて以下のように記されます。
31. 我々は以下のようにしてガラスによってどれだけ電気力が異なるかを明らかにした。
私は鉄管の端から1フィートの長さの銅線を吊るした。そして〈松脂の上に置いた〉ビールを飲むグラスに水を半分まで満たした。〈銅線を水中に入れて〉球を回転させると、銅線から指に激しい火花が飛んだ。その痛みは耐え難いもので、グラスにはヒビが入った。水は長時間電気を留め、繰り返し指に爆発を与えた〈グラスの外側の彫刻は光のブラシで輝き、水は爆発ごとに光を透した〉。
このグラスはボヘミア製であった。私は他のボヘミアのグラスも試し、多くが同様の現象を示した。
次に私はイギリスのグラスを試したが、現象は見られなかった。火花もヒビも音も無かった。
これらのグラスは松脂の箱の上に置かねばならず、あるいは手に持つのがさらに良い。
水に代えてブランデーの原酒をグラスに入れた場合、強い火花が指を打つことはなかった。なぜならこの種のグラスと水が電気力に対して最適だからである〈原因はグラスの重さや形や容量には求められない。小さくとも大きくとも、円筒形でも円錐形でも効果は同じである。他の点では同じではない、磁器は機能しない〉。
見ての通り、この実験で彼が注目しているのはガラスの産地と電気の関係という事なのです。しかしボヘミアのガラスで可能なことが、イギリスのガラスではまるで駄目というのは理解に苦しみます。それに磁器でうまくいかないということもないはずなのですが。
そもそも松脂（絶縁体）にグラスを載せてはコンデンサーになりません。あるいはその際グラスに手を添えていれば別ですが。しかしミュッセンブルークは「その痛みは耐え難い」といいながらも、多分この時点では本当に痛い目には遭っていなかったように思われます。
なお、次の実験32は、2台の起電機を同時に使用することで電気力は増すか、という特に関連のないもの。
しかしながら、1746年1月20日にミュッセンブルークがフランスの科学者ルネ・レオミュール (1683-1757) に宛てた書簡からは、その後大きな転機があったことが知られます。
まだ紙面に余りがあるので、恐ろしい新実験についてお話しましょう。私はこれを決してご自身では試みないように忠告いたします。私は神の恩寵により、それを経験してなお生き延びることが出来ましたが、たとえフランス王国全てと引き換えでも二度と御免です。
私は電気の力を示すことに取り組んでいました。鉄管ABを青絹の糸で保持し、高速回転させ摩擦する球体をAの側に繋いでABに電気を送り込みます。反対のBの端には真鍮の針金を吊るします。私は右手に水が半ば入ったボウルDを持ち、その中に針金を浸しました。そして左手Eで鉄管から火花を起こそうとしたところ、右手Fから雷に打たれたかのように全身が震えるほどの衝撃を受けたのです。
普通この衝撃でガラスは薄くても割れることはなく、手から弾き飛ばされることもありませんが、全身に与える影響は恐ろしいもので、言語に絶します。私はもう終わりかと思いました。
しかしこれにはいくつかの特徴があります。ボウルDがイギリス製のガラスの場合は、まったく効果がないか、わずかしか効果がありません。ドイツ製のガラスを使う必要があります。オランダ製のガラスも同様にうまくいきません。Dはボウルである必要はなく、飲用のグラスでも十分です。それが大きいか小さいか、厚いか薄いか、長いか短いか、あるいはどんな形をしているかなどは問題ではありませんが、ドイツかボヘミアのガラスである必要があります。私を殺しかけたボウルDは非常に薄い白ガラスで直径5インチのものでした。
他の特筆すべき事について、ここではその多くを省略しますが、人が地面に直接立つこと、ボウルを持つ人と同じ者が火花を起こすこと、2人で行い、一方がボウル、一方が火花とすると現象は小さくなるということで十分でしょう。木のテーブルの上の金属にボウルDを置き、片手で金属に触れ、もう片手で火花を起こせば、やはり強烈な打撃を受けることになります。
私は電気について色々と調べているうちに、何もわからず、何も説明できないような有様になってしまいました。さて、この紙面もだいぶ埋まりましたね。
相変わらずガラスの産地に拘泥しているのはともかくとして、めでたくミュッセンブルークも電気ショックの洗礼を受けたようです。火花ではなくガラスを持つ手の方から衝撃を感じていることから、確かに彼は電気に貫かれたのでしょう。
この「ライデンの実験」の状況は下の図14に示されていますが、クライストの釘入り瓶と原理は同じで、誘電体であるガラスと、それを挟む「水」と「実験者の手」という2つの電極によってコンデンサーが形成されたものです。静電気は極めて高電圧になるので（数千から数万V）、僅かな静電容量でも威力は絶大です。
実験条件として「地面に直接立つこと」を指定しているのは重要です。このような実験の場合、一次導体に触れる実験者は絶縁された台に乗るものなのですが、そうするとガラスの両面をつなぐ回路が分断され充電は起こりません。クライストの実験の追試がうまくいかなかったのもそれが理由です。さらに2人による実験によってガラスの両面が回路を形成することの重要性をおぼろげながらも認識したことは大いなる前進といえます。
しかしながら、ミュッセンブルークの弟子のジャン・ニコラ・セバスチャン・アラマン（1713-1787）の書簡によれば、最初にこの新現象を発見したのはミュッセンブルークの研究室によく出入りしていた弁護士でアマチュア科学者のアンドレアス・クナエウス (1712-1788) であったということです。ちなみに、その書簡の相手であるフランスの物理学者ジャン・アントワーヌ・ノレ (1700-1770) が「ライデン瓶 Phiole de Leyde」の命名者です。
この研究報告の公開後、私はアラマン氏からの書簡で、この実験の最初の、そして真の作者はクネウス氏であることを知った。クネウス氏は、ミュッセンブルーク氏とアラマン氏のところで感銘を受けた電気現象を自宅で再現して楽しんでいたときに、偶然この実験を見出したのだ。クネウス氏はライデン市の名門の出身で、科学と学問を愛する好奇心旺盛な人物である。
それはおそらくクナエウスが無知か無精か、絶縁に気を配らずにミュッセンブルークの実験を模倣したことで起きた幸運な事故であったのでしょう。そして彼はクライストと違って実験状況を手紙で回りくどく説明する必要はありませんでした。アラマンは追試を行って見事感電し、しばらくは呼吸もできないほどであったといいます。それを見てミュッセンブルークも再び実験31に立ち返ったのでしょう。
ミュッセンブルークの手記には実験31について後から多くの記述が追加されており、レオミュール宛の書簡に対応する実験記録も見えます。アラマンの書簡によると、このボウルによる最初の実験はアラマンの追試の2日後に行われたものです。
「実験31」
私はドイツの薄いガラスでできた直径約5インチのボウルを取った。このボウルは、レース編みや宝石細工師が、水を満たしたそれでロウソクの明かりを集めて手元を照らすためのものである。
我々はこのボウルに水を半分に満たないぐらい入れ〈外側はよく乾いていることが絶対に必要である、少しでも湿気がついていると動作しない〉鉄管につながる銅線を開口部から挿入し、球体の力が与えられるようにした。私はボウルを片手で持ち、もう片手で鉄管から火花を起こした。
するとボウルを持っている手に衝撃がはしり、私の全身を痙攣させた。その全身に及ぶ衝撃は強烈であったため、再びそれを経験するぐらいなら私は死を選ぶだろう。
しかしながら、私が同じボウルを手にし、他の誰かが指で管から火花を起こした場合、私は同じくショックを感じたが、耐えられる程度で無害だった。ただし私は木の床の上に立っていた。〈ボウルの外側が湿っていると現象は起こらない〉
次にボウルを銅の器に入れ、それを木の床の上の、木のテーブルに置いた。まず銅線をボウルの中の水に浸し、帯電させた。そして私は1本の指で銅の器に触れ、別の指で鉄管から火花を起こした。私は木の床の上に立っていた。すると即座に銅の器に触れている指が強烈な衝撃を受けた。それはどんな報酬と引き換えでも再び経験したくはなかったものだが。
しかし他の誰かが火花を起こした場合、銅の器は同様に衝撃を与えたが、それは弱く無害なものであった。
それから私はドイツのガラスでできた六角形の小さなグラスを取った。これは普通ジンを飲むのに用いられるものである。そのグラスに半分水を入れ銅線を浸し、それを片手に持って、もう片手で火花を起こすと、等しく恐るべき効果がグラスを持つ手を襲った。〈鉄管から垂らした銅線の先端近くでは輝くブラシが観察された〉
そして私はイギリスのガラスでできたボウルを取り、それに半分水を入れて、他も同様にしたが、弱い火花がパチパチという以外は殆ど何の現象も観察されなかった。
しかし「フランス王国全てと引き換えでも二度と御免です」と言いながら、性懲りもなく何度も感電してるようですよね、この人。
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